CN113536190B - 一种滚筒式钻修机游车高度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其是首先计算里巴斯滚筒绳槽每一整圈缠绳在滚筒半径上增量平均值；然后计算里巴斯滚筒每一圈斜绳槽和直绳槽的长度，滚筒每层圈数一定，计算每一层的长度累加，计算出大钩的高度；最后由于大钩在负重起升过程中，钢丝绳会出现弹性拉伸误差，再根据高度的实际值和计算值的比较，进行大钩高度的标定，准确的计算出大钩高度。本发明针对里巴斯滚筒绳槽的特点,采用螺旋线长度计算方法,和独创的高度标定方法,可以精确地计算出石油钻机的大钩高度,有效避免了作业过程中大钩的上碰下砸,保障了生产安全，提高生产效率。

Description

一种滚筒式钻修机游车高度计算方法
技术领域
本发明涉及钻机大钩高度计算领域，具体涉及一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，是一种用于石油钻修机、煤层气钻机、水井钻机等设备的滚筒绳槽大钩高度计算方法。
背景技术
传统的石油钻机多采用机械大钩防碰，在绞车上安装一个过卷阀，保证不会上碰天车，但不能保证不下砸转盘，其功能不齐全，精度差，容易误动作。现有石油钻机大钩在高度计算技术中，其高度计算精度低，因为高度计算误差而引起的钻井大钩上碰下砸事故时有发生。因此，准确计算大钩起升的实时高度,避免钻井作业中的大钩上碰下砸事故的发生，是石油钻井行业需要面对解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，利用该方法能够准确计算大钩起升的实时高度，避免钻井作业中大钩上碰下砸事故的发生。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，利用嵌入式微处理系统、人机可视界面，通过正交脉冲信号传感器的脉冲计数，对滚筒钢丝绳长度和大钩的高度标定进行计算；首先计算里巴斯滚筒绳槽每一整圈缠绳在滚筒半径上增量平均值；然后计算里巴斯滚筒每一圈斜绳槽和直绳槽的长度，滚筒每层圈数一定，计算每一层的长度累加，计算出大钩的高度；最后由于大钩在负重起升过程中，钢丝绳会出现弹性拉伸误差，再根据高度的实际值和计算值的比较，进行大钩高度的标定，准确的计算出大钩高度。
其具体计算步骤为：
第一层缠绳直径：D1＝D0+d (1)
第二层缠绳直径：D2＝D0+d+2ψd (2)
……
第e层缠绳直径：De＝D0+d+2ψ(e-1)d(3)
其中：ψ取0.91
式(1)(2)(3)中，D0为里巴斯滚筒原始直径，d为钢丝绳直径，ψ为里巴斯绳槽滚筒每一整圈缠绳在滚筒半径上的增量系数；
当大钩起升滚筒上缠绕e层钢丝绳时，滚筒平均直径为D平：
根据里巴斯滚筒绳槽斜绳槽和直绳槽交叉分布的特征，钢丝绳每圈长度按螺旋线计算公式，每圈倾斜偏移段为120度，剩余240度按照圆的计算公式，需输入滚筒缠绕e层钢丝绳时的直径D平，钢丝绳每圈节距为p；
缠绕e层平均每圈偏移周长为：
缠绕e层平均每圈其余圆周周长：
当钢丝绳在滚筒上缠绕e满层，且第e+1层缠绕n圈时，大钩计算高度H0计算公式为：
H0＝N0×(Lp(e)+Lc(e))×e+n×[Lp(e+1)+Lc(e+1)] (7)
式(7)中，N0为滚筒每一满层缠绕钢丝绳的圈数，n为未缠满层钢丝绳的圈数；
计算出大钩的高度H0之后，需要进行滚筒校准标定，设定K值，初始为1，将K值代入滚筒高度H0计算公式，提升到一定高度时，参考实际高度，若计算高度H0大于实际高度，则K<1；若计算高度H0小于实际高度则K>1，手动调整K值，直到计算高度等于实际高度，得到大钩高度的精确值H。
所述里巴斯滚筒绳槽为双折线滚筒绳槽，斜绳槽和直绳槽交替出现，斜绳槽占滚筒周长的1/3，直绳槽占滚筒周长的2/3。
所述斜绳槽，是指与滚筒母线斜交的绳槽。
所述直绳槽，是指与滚筒母线直交或与法兰平行的绳槽。
本发明采用上述技术方案所设计的一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，采用嵌入式微处理系统、人机可视界面，其通过正交脉冲信号传感器的脉冲计数，对滚筒钢丝绳长度和大钩的高度标定进行计算。针对里巴斯滚筒绳槽的特点,采用螺旋线长度计算方法,和独创的高度标定方法,可以精确地计算出石油钻机的大钩高度,有效避免了作业过程中大钩的上碰下砸,保障了生产安全，提高生产效率。本发明安全系数高，降低司钻工的工作强度，解放了司钻工。
附图说明
图1表示本发明里巴斯滚筒与钢丝绳间的结构示意图；
图2表示本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种滚筒式钻修机游车高度计算方法作具体说明。
本发明一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，参见图1和图2，其是利用嵌入式微处理系统、人机可视界面，通过正交脉冲信号传感器的脉冲计数，对滚筒钢丝绳2的长度和大钩的高度标定进行计算；首先计算里巴斯滚筒1绳槽每一整圈缠绳在滚筒半径上增量平均值；然后计算里巴斯滚筒1每一圈斜绳槽和直绳槽的长度，滚筒每层圈数一定，计算每一层的长度累加，计算出大钩的高度；最后由于大钩在负重起升过程中，钢丝绳2会出现弹性拉伸误差，再根据高度的实际值和计算值的比较，进行大钩高度的标定，准确的计算出大钩高度。
本发明里巴斯滚筒绳槽为双折线滚筒绳槽，斜绳槽和直绳槽交替出现，斜绳槽占滚筒周长的1/3，直绳槽占滚筒周长的2/3。斜绳槽是指与滚筒母线斜交的绳槽，直绳槽是指与滚筒母线直交或与法兰平行的绳槽。
本发明一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其具体计算步骤为：
第一层缠绳直径：D1＝D0+d (1)
第二层缠绳直径：D2＝D0+d+2ψd (2)
……
第e层缠绳直径：De＝D0+d+2ψ(e-1)d(3)
其中：ψ取0.91
式(1)(2)(3)中，D0为里巴斯滚筒原始直径，d为钢丝绳直径，ψ为里巴斯绳槽滚筒每一整圈缠绳在滚筒半径上的增量系数；
当大钩起升滚筒上缠绕e层钢丝绳时，滚筒平均直径为D平：
根据里巴斯滚筒绳槽斜绳槽和直绳槽交叉分布的特征，钢丝绳每圈长度按螺旋线计算公式，每圈倾斜偏移段为120度，剩余240度按照圆的计算公式，需输入滚筒缠绕e层钢丝绳时的直径D平，钢丝绳每圈节距为p；
缠绕e层平均每圈偏移周长为：
缠绕e层平均每圈其余圆周周长：
当钢丝绳在滚筒上缠绕e满层，且第e+1层缠绕n圈时，大钩计算高度H0计算公式为：
H0＝N0×(Lp(e)+Lc(e))×e+n×[Lp(e+1)+Lc(e+1)] (7)
式(7)中，N0为滚筒每一满层缠绕钢丝绳的圈数，n为未缠满层钢丝绳的圈数；
计算出大钩的高度H0之后，需要进行滚筒校准标定，设定K值，初始为1，将K值代入滚筒高度H0计算公式，提升到一定高度时，参考实际高度，若计算高度H0大于实际高度，则K<1；若计算高度H0小于实际高度则K>1，手动调整K值，直到计算高度等于实际高度，得到大钩高度的精确值H。

Claims (4)

1.一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其特征在于:利用嵌入式微处理系统、人机可视界面，通过正交脉冲信号传感器的脉冲计数，对滚筒钢丝绳长度和大钩的高度标定进行计算；首先计算里巴斯滚筒绳槽每一整圈缠绳在滚筒半径上的增量平均值；然后计算里巴斯滚筒每一圈斜绳槽和直绳槽的长度，滚筒每层圈数固定，计算每一层的长度累加，计算出大钩的高度；最后由于大钩在负重起升过程中，钢丝绳会出现弹性拉伸误差，再根据高度的实际值和计算值的比较，进行大钩高度的标定，准确计算出大钩高度；
具体计算步骤为：
第一层缠绳直径：D1＝D0+d(1)
第二层缠绳直径：D2＝D0+d+2ψd(2)
……
第e层缠绳直径：De＝D0+d+2ψ(e-1)d(3)
其中：ψ取0.91
式(1)(2)(3)中，D0为里巴斯滚筒原始直径，d为钢丝绳直径，ψ为里巴斯滚筒每一整圈缠绳在滚筒半径上的增量系数；
当大钩起升,滚筒上缠绕e层钢丝绳时，滚筒平均直径为D平：
根据里巴斯滚筒绳槽斜绳槽和直绳槽交叉分布的特征，钢丝绳每圈长度按螺旋线计算公式，每圈倾斜偏移段为120度，剩余240度按照圆的计算公式，输入滚筒缠绕e层钢丝绳时的滚筒平均直径D平，钢丝绳每圈节距为p；
缠绕e层时平均每圈偏移周长为：
缠绕e层时平均每圈其余圆周周长：
当钢丝绳在滚筒上缠绕e满层，且第e+1层缠绕n圈时，大钩计算高度H0计算公式为：
H0＝N0×(Lp(e)+Lc(e))×e+n×[Lp(e+1)+Lc(e+1)] (7)
式(7)中，N0为滚筒每一满层缠绕钢丝绳的圈数，n为未缠满层钢丝绳的圈数；
计算出大钩的高度H0之后，进行滚筒校准标定，设定K值，初始为1，将K值代入H0计算公式，提升到一定高度时，参考实际高度，若计算高度H0大于实际高度，则K<1；若计算高度H0小于实际高度则K>1，手动调整K值，直到计算高度等于实际高度，得到大钩高度的精确值H。
2.根据权利要求1所述的一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其特征在于:所述里巴斯滚筒绳槽为双折线滚筒绳槽，斜绳槽和直绳槽交替出现，斜绳槽占滚筒周长的1/3，直绳槽占滚筒周长的2/3。
3.根据权利要求1所述的一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其特征在于:所述斜绳槽，是指与滚筒母线斜交的绳槽。
4.根据权利要求1所述的一种滚筒式钻修机游车高度计算方法，其特征在于:所述直绳槽，是指与滚筒母线直交或与法兰平行的绳槽。
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