CN112302922B - 一种泥浆泵启停控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种泥浆泵启停控制系统及控制方法，包括水平定向钻机控制器，所述水平定向钻机控制器用于检测水平定向钻机工作状态，并将信号传递给泥浆泵站控制器；泥浆泵站控制器，所述泥浆泵站控制器用于根据水平定向钻机控制器传递的信号，计算出水平定向钻机状态，控制泥浆泵工作模式。本发明解决了水平定向钻机拆卸钻杆时泥浆泵不停机浪费泥浆和发动机转速不降低浪费柴油的问题，通过泥浆泵与水平定向钻互联，提高了操作便捷性，也避免了经常操作泥浆泵按钮导致按钮损坏的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种泥浆泵启停控制系统及控制方法，属于泥浆泵控制技术领域。
背景技术
泥浆泵是水平定向钻机的周边配套设施，是水平定向钻机施工必不可少的设备，泥浆泵将高压、大流量的泥浆输送至水平定向钻机钻杆中，保证施工的可靠性。
水平定向钻机在施工过程中需要频繁拆卸钻杆，在拆卸钻杆的过程中，需要将泥浆泵停机，以保证不浪费泥浆，同时降低发动机转速，减少油耗成本，且泥浆泵是独立操作，不能集成到主机操作系统，操作不方便，太过频繁的操作也会使操作舒适性降低，并增加了失效风险。现有操作办法是对泥浆泵停机，但不降低发动机转速，此种情况下，增加了施工成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种泥浆泵启停控制系统及控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的一种泥浆泵启停控制系统，包括：
水平定向钻机控制器，所述水平定向钻机控制器用于检测水平定向钻机工作状态，并将信号传递给泥浆泵站控制器；
泥浆泵站控制器，所述泥浆泵站控制器用于根据水平定向钻机控制器传递的信号，计算出水平定向钻机状态，控制泥浆泵工作模式。
进一步的，所述水平定向钻机工作状态包括：
第一工作状态，导向阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的最前端时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转拆卸钻杆；
第二工作状态，导向阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头推拉，主机无钻杆动力头推拉；
第三工作状态，导向阶段装填钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转装填钻杆；
第四工作状态，导向阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳松开钻杆，动力头推拉和旋转，带钻杆运动；
第五工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的最前端时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转装填钻杆；
第六工作状态，扩孔和回拖阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳松开钻杆，动力头推拉和旋转，主机带钻杆动力头推拉和旋转；
第七工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转拆卸钻杆；
第八工作状态，扩孔和回拖阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头推拉，无钻杆运动。
进一步的，所述泥浆泵工作模式包括第一工作模式、第二工作模式；
当泥浆泵处于第一工作模式时，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸开启，发动机转速至怠速状态；当泥浆泵处于第二工作模式时，发动机转速至正常工作转速，泥浆卸荷油缸关闭，泥浆泵打开。
进一步的，当水平定向钻机处于第一、二、三、五、七或八工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第一工作模式；
当水平定向钻机处于第四或六工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第二工作模式。
进一步的，所述泥浆泵启停控制系统还包括：
泥浆泵电磁阀，用于控制泥浆泵启动/停止；
泥浆卸荷电磁阀，用于控制泥浆卸荷油缸开启/关闭；
泥浆压力传感器，用于测量泥浆泵出水口泥浆压力；
动力头位置传感器，用于检测动力头在钻架上的位置；
推拉/旋转手柄，用于控制水平定向钻机动力头工作；
推拉压力传感器，用于检测推拉系统压力；
旋转压力传感器，用于检测旋转系统压力；
虎钳开关，用于控制虎钳动作；
虎钳压力传感器，用于检测虎钳压力。
另外，本发明还提供了一种所述泥浆泵启停控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻机控制器与泥浆泵站控制器进行数据连接；启动水平定向钻机和泥浆泵，调整泥浆泵至工作状态；
步骤二、操控虎钳开关和推拉/旋转手柄，控制水平定向钻机虎钳和动力头动作，水平定向钻机控制器根据预设程序判定工作状态；
步骤三、若水平定向钻机控制器判定主机为第一、二、三、五、七或第八工作状态时，把信号参数传递给泥浆泵站控制器，泥浆泵站控制器根据水平定向钻机控制器传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸开启，发动机转速至怠速状态；
若水平定向钻机控制器判定主机为第四或第六工作状态时，把信号参数传递给泥浆泵站控制器，泥浆泵站控制器根据水平定向钻机控制器传递信号，得到第二工作模式，发动机转速升至正常工作转速，泥浆卸荷油缸关闭，泥浆泵启动。
与现有技术相比，本发明通过与水平定向钻机联动控制，通过检测水平定向钻机动力头在钻架上的位置和动力头、虎钳的状态，在主机拆卸钻杆时，自动停止泥浆泵，打开泥浆卸荷油缸，发动机降至怠速状态；拆卸完钻杆后，主机操作推拉手柄和旋转手柄，发动机升至工作转速，关闭泥浆卸荷油缸，泥浆泵自动启动。本发明解决了水平定向钻机拆卸钻杆时泥浆泵不停机浪费泥浆和发动机转速不降低浪费柴油的问题，通过泥浆泵与水平定向钻互联，提高了操作便捷性，也避免了经常操作泥浆泵按钮导致按钮损坏的风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制流程图；
图中：1、水平定向钻机，1-1、虎钳，1-2、钻杆，1-3、动力头，1-4、水平定向钻机控制器，1-5、动力头位置传感器，1-6、钻架，2、泥浆泵站，2-1、泥浆泵，2-2、泥浆卸荷油缸，2-3、泥浆泵站控制器，2-4、发动机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一种泥浆泵启停控制系统，包括：
水平定向钻机控制器1-4，所述水平定向钻机控制器1-4用于检测水平定向钻机工作状态，并将信号传递给泥浆泵站控制器2-3；
泥浆泵站控制器2-3，所述泥浆泵站控制器2-3用于根据水平定向钻机控制器1-4传递的信号，计算出水平定向钻机状态，控制泥浆泵工作模式。
其中，所述水平定向钻机工作状态包括：
第一工作状态，导向阶段拆卸钻杆1-2，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的最前端时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转拆卸钻杆1-2；
第二工作状态，导向阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3推拉，主机无钻杆动力头推拉；
第三工作状态，导向阶段装填钻杆1-2，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转装填钻杆1-2；
第四工作状态，导向阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1松开钻杆1-2，动力头1-3推拉和旋转，带钻杆1-2运动；
第五工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的最前端时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转装填钻杆1-2；
第六工作状态，扩孔和回拖阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1松开钻杆1-2，动力头1-3推拉和旋转，主机带钻杆动力头推拉和旋转；
第七工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转拆卸钻杆1-2；
第八工作状态，扩孔和回拖阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3推拉，无钻杆运动。
作为实施例的改进，所述泥浆泵工作模式包括第一工作模式、第二工作模式；
当泥浆泵2-1处于第一工作模式时，泥浆泵2-1停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4的转速至怠速状态；当泥浆泵2-1处于第二工作模式时，发动机2-4的转速至正常工作转速，泥浆卸荷油缸2-2关闭，泥浆泵2-1打开。
作为实施例的改进，当水平定向钻机处于第一、二、三、五、七或八工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第一工作模式；
当水平定向钻机处于第四或六工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第二工作模式。
作为实施例的改进，所述泥浆泵启停控制系统，还包括：
泥浆泵电磁阀，用于控制泥浆泵启动/停止；
泥浆卸荷电磁阀，用于控制泥浆卸荷油缸2-2的开启/关闭；
泥浆压力传感器，用于测量泥浆泵出水口泥浆压力；
动力头位置传感器1-5，用于检测动力头1-3在钻架1-6上的位置；
推拉/旋转手柄，用于控制水平定向钻机动力头工作；
推拉压力传感器，用于检测推拉系统压力；
旋转压力传感器，用于检测旋转系统压力；
虎钳开关，用于控制虎钳动作；
虎钳压力传感器，用于检测虎钳压力。
如图2所示，一种泥浆泵启停控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻机控制器1-4与泥浆泵站控制器2-3进行数据连接；启动水平定向钻机1和泥浆泵站2，调整泥浆泵2-1至工作状态；
步骤二、操控虎钳1-1开关和推拉/旋转手柄，控制水平定向钻机1的虎钳1-1和动力头1-3动作，水平定向钻机控制器1-4根据预设程序判定工作状态；
所述虎钳1-1和动力头1-3动作，包括虎钳1-1夹紧、松开，虎钳1-1旋转，动力头1-3推拉和动力头1-3旋转；
步骤三、当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第一工作状态，导向阶段拆卸钻杆1-2，水平定向钻机1的动力头1-3位置在钻架1-6的最前端时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转拆卸钻杆1-2，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第二工作状态，导向阶段无钻杆1-2运动，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3推拉，水平定向钻机1无钻杆1-2动力头1-3推拉，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第三工作状态，导向阶段装填钻杆1-2，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转装填钻杆1-2，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第四工作状态，导向阶段带钻杆1-2运动，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1松开钻杆1-2，动力头1-3推拉和旋转，带钻杆1-2运动，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第二工作模式，发动机2-4转速升至正常工作转速，泥浆卸荷油缸2-2关闭，泥浆泵启动；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第五工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆1-2，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的最前端时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转装填钻杆1-2，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第六工作状态，扩孔和回拖阶段带钻杆1-2运动，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1松开钻杆1-2，动力头1-3推拉和旋转，水平定向钻机1带钻杆1-2动力头1-3推拉和旋转，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第二工作模式，发动机2-4转速升至正常工作转速，泥浆卸荷油缸2-2关闭，泥浆泵启动；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第七工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆1-2，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3旋转拆卸钻杆1-2，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态；
当水平定向钻机控制器1-4判定水平定向钻机1为第八工作状态，扩孔和回拖阶段无钻杆1-2运动，水平定向钻机动力头1-3位置在钻架1-6的非前/后端极限位置时，虎钳1-1夹紧钻杆1-2，动力头1-3推拉，无钻杆1-2运动，水平定向钻机控制器1-4把信号参数传递给泥浆泵站控制器2-3，泥浆泵站控制器2-3根据水平定向钻机控制器1-4传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸2-2开启，发动机2-4转速至怠速状态。
本发明通过与水平定向钻机联动控制，通过检测水平定向钻机动力头在钻架上的位置和动力头、虎钳的状态，在主机拆卸钻杆时，自动停止泥浆泵，打开泥浆卸荷油缸，发动机降至怠速状态；拆卸完钻杆后，主机操作推拉手柄和旋转手柄，发动机升至工作转速，关闭泥浆卸荷油缸，泥浆泵自动启动。本发明解决了水平定向钻机拆卸钻杆时泥浆泵不停机浪费泥浆和发动机转速不降低浪费柴油的问题，通过泥浆泵与水平定向钻互联，提高了操作便捷性，也避免了经常操作泥浆泵按钮导致按钮损坏的风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种泥浆泵启停控制系统，其特征在于，包括：
水平定向钻机控制器，所述水平定向钻机控制器用于检测水平定向钻机工作状态，并将信号传递给泥浆泵站控制器；
泥浆泵站控制器，所述泥浆泵站控制器用于根据水平定向钻机控制器传递的信号，计算出水平定向钻机状态，控制泥浆泵工作模式；
所述水平定向钻机工作状态包括：
第一工作状态，导向阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的最前端时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转拆卸钻杆；
第二工作状态，导向阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头推拉，主机无钻杆动力头推拉；
第三工作状态，导向阶段装填钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转装填钻杆；
第四工作状态，导向阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳松开钻杆，动力头推拉和旋转，带钻杆运动；
第五工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的最前端时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转装填钻杆；
第六工作状态，扩孔和回拖阶段带钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳松开钻杆，动力头推拉和旋转，主机带钻杆动力头推拉和旋转；
第七工作状态，扩孔和回拖阶段拆卸钻杆，水平定向钻机动力头位置在钻架的后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头旋转拆卸钻杆；
第八工作状态，扩孔和回拖阶段无钻杆运动，水平定向钻机动力头位置在钻架的非前/后端极限位置时，虎钳夹紧钻杆，动力头推拉，无钻杆运动。
2.根据权利要求1所述的一种泥浆泵启停控制系统，其特征在于，所述泥浆泵工作模式包括第一工作模式、第二工作模式；
当泥浆泵处于第一工作模式时，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸开启，发动机转速至怠速状态；当泥浆泵处于第二工作模式时，发动机转速至正常工作转速，泥浆卸荷油缸关闭，泥浆泵打开。
3.根据权利要求2所述的一种泥浆泵启停控制系统，其特征在于，当水平定向钻机处于第一、二、三、五、七或八工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第一工作模式；
当水平定向钻机处于第四或六工作状态时，泥浆泵站控制器控制泥浆泵处于第二工作模式。
4.根据权利要求1所述的一种泥浆泵启停控制系统，其特征在于，还包括：
泥浆泵电磁阀，用于控制泥浆泵启动/停止；泥浆卸荷电磁阀，用于控制泥浆卸荷油缸开启/关闭；泥浆压力传感器，用于测量泥浆泵出水口泥浆压力；动力头位置传感器，用于检测动力头在钻架上的位置；推拉/旋转手柄，用于控制水平定向钻机动力头工作；推拉压力传感器，用于检测推拉系统压力；旋转压力传感器，用于检测旋转系统压力；虎钳开关，用于控制虎钳动作；虎钳压力传感器，用于检测虎钳压力。
5.一种权利要求1-4任一项所述泥浆泵启停控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻机控制器与泥浆泵站控制器进行数据连接；启动水平定向钻机和泥浆泵，调整泥浆泵至工作状态；
步骤二、操控虎钳开关和推拉/旋转手柄，控制水平定向钻机虎钳和动力头动作，水平定向钻机控制器根据预设程序判定工作状态；
步骤三、若水平定向钻机控制器判定主机为第一、二、三、五、七或第八工作状态时，把信号参数传递给泥浆泵站控制器，泥浆泵站控制器根据水平定向钻机控制器传递信号，得到第一工作模式，泥浆泵停机，泥浆卸荷油缸开启，发动机转速至怠速状态；
若水平定向钻机控制器判定主机为第四或第六工作状态时，把信号参数传递给泥浆泵站控制器，泥浆泵站控制器根据水平定向钻机控制器传递信号，得到第二工作模式，发动机转速升至正常工作转速，泥浆卸荷油缸关闭，泥浆泵启动。
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Inventor after: Li Ming Inventor after: Hao Chong Inventor after: Wang Peng Inventor after: Qin Changjian Inventor after: Lu Jinlong Inventor after: Ma Tao Inventor after: Zhao Honghong Inventor after: Li Wendeng Inventor before: Hao Chong Inventor before: Li Ming Inventor before: Wang Peng Inventor before: Qin Changjian Inventor before: Lu Jinlong Inventor before: Ma Tao Inventor before: Zhao Honghong Inventor before: Li Wendeng |
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