CN115126429A - 一种纯电动动力猫道装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纯电动动力猫道装置，涉及油气钻采设备技术领域，悬臂架和输送架的一端通过转动轴连接，不工作时收于底座框架内部；其悬臂架底部带滚轮卡在底座框架的轨道内；其推管小车通过机械结构卡在输送架上，通过推管小车牵引链条的收放在输送架上移动，输送钻杆；优点为：整个系统动力系统采用电驱动，机电结合，可在工人的指挥下完成钻杆的自动输送，安全环保，易于维护；控制系统通过检测推管小车绞车电机电流大小，可实现推送小车与钻杆的随动，降低钻杆空中掉落的风险。
Description
技术领域
本发明属于油气钻采设备技术领域，尤其是一种纯电动动力猫道装置。
背景技术
钻井作业中，钻台高度比较高，重量大，目前大多数的经常作业施工使用小绞车人工操作，拖拽钻具，体力劳动大，危险性高，易损伤丝扣。
动力猫道机属于钻机管柱处理系统核心设备之一，其在钻井或修井过程中，可实现管柱在排管架与钻台面之间的自动化输送。目前的动力猫道多是采用液压站为系统提供动力，如中国专利CN202010306803.5，一种动力猫道；中国专利CN201420525189.1，一种油缸起升式陆地动力猫道；但是钻井作业属于移动式作业，时常更换位置，采用液压站为系统提供动力的动力猫道设备存在液压油的跑漏滴等问题，容易污染坏境不符合国家提倡的环保要求，其次液压油使用中对环境要求比较高，高温或者严寒都会影响液压油的正常使用，导致需要频繁的换油，保养维护难度大，成本高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，而提供一种纯电动动力猫道装置。
本发明的技术方案为：一种纯电动动力猫道装置，包括底座框架、悬臂架、推管小车牵引绞车、推管小车、输送架、推管小车牵引链条、钢丝绳、坡道、电动绞车、防爆控制箱、底座支腿、中心接送手抓、悬臂架挡块，所述的电动绞车底部固定在所述坡道上，所述的钢丝绳尾端缠绕在电动绞车上，且跟随绞车的转动而移动，所述的钢丝绳前端与输送架相连，带动输送架在坡道上移动；所述的推管小车牵引绞车位于输送架前端，所述推管小车牵引链条位于输送架内，所述的推管小车牵引链条两端分别连接到推管小车两侧，其所述推管小车通过机械结构卡在输送架上，通过推管小车牵引绞车的转动带动推管小车牵引链条移动从而带动推管小车在输送架上移动；所述的悬臂架一端与输送架相连接，所述悬臂架底部一端带有滚轮且固定于底座框架上的卡槽内，带有滚轮的悬臂架底部随输送架移动而在所述底座框架上左右滑动；所述的底座框架两侧安装有底座支腿和中心接送手抓，且中心接送手抓位于底座支腿内侧，在所述底座框架上且靠近防爆控制箱一侧安装有悬臂架挡块，所述的防爆控制箱安装在底座框架上。
进一步的，所述的防爆控制箱用于控制电动绞车及推管小车牵引绞车启停。
进一步的，所述的悬臂架和输送架的一端通过转动轴连接，不运转时收于底座框架内。
进一步的，所述的输送架的一端带滚轮，其滚轮卡在坡道的轨道内；所述的电动绞车通过电动绞车底座固定连接在坡道上。
进一步的，带有滚轮的悬臂架底部在所述底座框架上左右滑动，所述的悬臂架挡块用于挡住悬臂架底部在底座框架上的运行。
进一步的，所述的中心接送手抓位于底座框架两侧，前后各两个，共四个，其所述中心接送手抓包括中心接送手抓支座、中心接送手抓板、中心接送手抓推动电缸支座、电缸、电缸活塞杆，中心接送手抓板一端连接到底座框架上，中心接送手抓板中间有中心接送手抓支座支撑，且由连杆连接，可转动，中心接送手抓板另一端下面连接电缸活塞杆，电缸活塞杆位于电缸内部，可随电缸伸出或缩回，电缸底部安装在中心接送手抓推动电缸支座上。
进一步的，所述推管小车牵引绞车系统包括推管小车绞车电机、推管小车绞车编码器、推管小车绞车减速机、推管小车牵引链轮主动、推管小车牵引链轮从动，推管小车牵引绞车所包含的推管小车绞车电机固定在输送架内部，推管小车绞车电机后端安装有推管小车绞车编码器，前端安装有推管小车绞车减速机，推管小车绞车减速机底座固定在输送架上；推管小车绞车减速机上带有推管小车牵引链轮主动，上面卡有推管小车牵引链条，输送架的另一端安装有推管小车牵引链轮从动，推管小车牵引链条卡在推管小车牵引链轮主动和推管小车牵引链轮从动上，由推管小车牵引链轮主动带动其转动，推管小车牵引链条的两端连接在推管小车上，控制推管小车前进后退。
进一步的，所述输送架上安装有多个电动推板，所述的电动推板包括推板电缸、推板臂、推板。
进一步的，所述电动绞车包括电动绞车电机、电动绞车电机编码器、电动绞车减速机、电动绞车底座、钢丝绳卷筒，其中所述的电动绞车电机、电动绞车电机编码器、电动绞车减速机位于钢丝绳卷筒的左右两侧，且对称。
本发明有益效果为：本发明通过运用成熟的自动化控制产品，系统运行稳定、可靠、扩展性强，实现50米范围内遥控操作实现钻具在钻台与地面之间的自动输送、排放、储运等。同时，通过远程控制区的监控系统，可实时显示和记录作业工序、设备状况以及对钻具的定位和系统化管理。设备动力系统采用纯电动模式，比起液压站具有更环保、更清洁、更易于维护保养的优点，并且可以实现高精度的运动控制。给推管小车提供动力的推管小车绞车电机由变频器控制，可实现推管小车随动，以防止与钻具脱离，导致钻具脱落等问题。
附图说明
图1为本发明的总装配图-伸展状态。
图2为本发明的总装配图-收回状态。
图3为本发明的总装配图-悬臂架、输送架收回状态，坡道展开状态。
图4为本发明的俯视图。
图5为本发明的电动绞车结构图。
图6为本发明的电动推板位置图。
图7为本发明的电动推板结构图。
图8为本发明的推管小车牵引绞车结构图。
图9为本发明的中心接送手抓结构图。
附图标记：1、底座框架；2、悬臂架；3、推管小车牵引绞车；4、推管小车；5、输送架；6、推管小车牵引链条；7、钢丝绳；8、坡道；9、电动绞车；10、防爆控制箱；11、底座支腿；12、中心接送手抓；13、悬臂架挡块；91、电动绞车电机；92、电动绞车电机编码器；93、电动绞车减速机；94、电动绞车底座；95、钢丝绳卷筒；31、推管小车绞车电机；32、推管小车绞车编码器；33、推管小车绞车减速机；34、推管小车牵引链轮主动；35、推管小车牵引链轮从动；51、电动推板；511、推板电缸；512、推板臂；513、推板；121、中心接送手抓支座；122、中心接送手抓板；123、中心接送手抓推动电缸支座；124、电缸；125、电缸活塞杆。
具体实施方式
一种纯电动动力猫道装置，包括底座框架1、悬臂架2、推管小车牵引绞车3、推管小车4、输送架5、推管小车牵引链条6、钢丝绳7、坡道8、电动绞车9、防爆控制箱10、底座支腿11、中心接送手抓12、悬臂架挡块13，所述的电动绞车9底部固定在所述坡道8上，所述的钢丝绳7尾端缠绕在电动绞车9上，且跟随绞车的转动而移动，所述的钢丝绳7前端与输送架5相连，带动输送架5在坡道8上移动；所述的推管小车牵引绞车3位于输送架5前端，所述推管小车牵引链条6位于输送架5内，所述的推管小车牵引链条6两端分别连接到推管小车4两侧，其所述推管小车4通过机械结构卡在输送架5上，通过推管小车牵引绞车3的转动带动推管小车牵引链条6移动从而带动推管小车4在输送架5上移动；所述的悬臂架2一端与输送架5相连接，所述悬臂架2底部一端带有滚轮且固定于底座框架1上的卡槽内，带有滚轮的悬臂架2底部随输送架5移动而在所述底座框架1上左右滑动；所述的底座框架1两侧安装有底座支腿11和中心接送手抓12，且中心接送手抓12位于底座支腿11内侧，在所述底座框架1上且靠近防爆控制箱10一侧安装有悬臂架挡块13，所述的防爆控制箱10安装在底座框架1上。
所述的防爆控制箱10用于控制电动绞车9及推管小车牵引绞车3启停。
所述的悬臂架2和输送架5的一端通过转动轴连接，不运转时收于底座框架1内。
所述的输送架5的一端带滚轮，其滚轮卡在坡道8的轨道内；所述的电动绞车9通过电动绞车底座94固定连接在坡道8上。
带有滚轮的悬臂架2底部在所述底座框架1上左右滑动，所述的悬臂架挡块13用于挡住悬臂架2底部在底座框架1上的运行。
所述的中心接送手抓12位于底座框架1两侧，前后各两个，共四个，其所述中心接送手抓12包括中心接送手抓支座121、中心接送手抓板122、中心接送手抓推动电缸支座123、电缸124、电缸活塞杆125，中心接送手抓板122一端连接到底座框架1上，中心接送手抓板122中间有中心接送手抓支座121支撑，且由连杆连接，可转动，中心接送手抓板122另一端下面连接电缸活塞杆125，电缸活塞杆125位于电缸124内部，可随电缸124伸出或缩回，电缸124底部安装在中心接送手抓推动电缸支座123上。
所述推管小车牵引绞车3系统包括推管小车绞车电机31、推管小车绞车编码器32、推管小车绞车减速机33、推管小车牵引链轮主动34、推管小车牵引链轮从动35，推管小车牵引绞车3所包含的推管小车绞车电机31固定在输送架5内部，推管小车绞车电机31后端安装有推管小车绞车编码器32，前端安装有推管小车绞车减速机33，推管小车绞车减速机33底座固定在输送架5上；推管小车绞车减速机33上带有推管小车牵引链轮主动34，上面卡有推管小车牵引链条6，输送架5的另一端安装有推管小车牵引链轮从动35，推管小车牵引链条6卡在推管小车牵引链轮主动34和推管小车牵引链轮从动35上，由推管小车牵引链轮主动34带动其转动，推管小车牵引链条6的两端连接在推管小车4上，控制推管小车4前进后退。
所述输送架5上安装有多个电动推板51，所述的电动推板51包括推板电缸511、推板臂512、推板513。
所述电动绞车9包括电动绞车电机91、电动绞车电机编码器92、电动绞车减速机93、电动绞车底座94、钢丝绳卷筒95，其中所述的电动绞车电机91、电动绞车电机编码器92、电动绞车减速机93位于钢丝绳卷筒95的左右两侧，且对称。
一种纯电动动力猫道最终是实现钻具的上行输送和下行输送，以下所有步骤也是为最终实现这2个目的。
实施例一：钻具的上行输送：如图1、图9所示，中心接送手抓12位于底座框架1两侧，前后各2个，一共4个；中心接送手抓板122一端连接到底座框架1上，中间有中心接送手抓支座121支撑，此处由连杆连接，可转动，中心接送手抓板122另一端下面连接电缸活塞杆125，电缸活塞杆125位于电缸124内部，可随电缸124动作伸出或缩回，电缸124底部安装在中心接送手抓推动电缸支座123上。
钻具上输时如图3所示在悬臂架2、输送架5收回状态，坡道8展开状态下，操作员将钻具推到中心接送手抓板122上，之后遥控指挥控制系统启动电缸124，电缸活塞杆125升起，将钻具推进输送架5，输送架5为两边高中心低的结构，钻具自动落到中心位置，电缸活塞杆125缓缓收回，电缸124停止动作。
如图1、图5所示，本实施例的一种纯电动动力猫道装置，包括底座框架1、悬臂架2、输送架5、钢丝绳7、坡道8、电动绞车9、防爆控制箱10、悬臂架挡板13；其中所述的悬臂架挡板13焊接在底座框架1内；悬臂架2上端与输送架5相连，下端带滚轮卡在底座框架1的卡轨内，从左向右移动到最终位置时由悬臂架挡板13挡住；输送架5另一端带滚轮，卡于坡道8的卡槽内，可沿坡道8上下移动；钢丝绳7一端缠于电动绞车9上的钢丝绳卷筒95上，另一端固定在输送架5底部；电动绞车9通过电动绞车底座94固定于坡道8上；防爆控制箱10固定在底座框架1上。
所述的纯电动动力猫道由图3悬臂架2、输送架5收回状态，坡道8展开状态转化为图1伸展状态，具体流程如下：操作员用遥控器下达指令，防爆控制箱10内控制系统接收指令之后，电动绞车电机（左）91和电动绞车电机（右）91开始启动，通过电动绞车减速机（左）93和电动绞车减速机（右）93来驱动钢丝绳卷筒95转动，钢丝绳7随着钢丝绳卷筒95的转动而收紧，开始缓缓的拉动输送架5，输送架5在移动过程中通过机械连接带动悬臂架2底部滚轮从左向右滑动，悬臂架2前端缓缓抬起，悬臂架2底部滚轮滑到悬臂架挡块13位置后被挡住不再移动，悬臂架2前端继续随输送架5的移动而移动；输送架5一端连接悬臂架2，另一端底部带滚轮在坡道8上从下向上移动，待输送架5移动到指定位置时，操作员用遥控器发出停止指令，控制系统接收指令之后控制电动绞车电机（左）91和电动绞车电机（右）91停止运行。
如图1、图8所示，推管小车牵引绞车3所包含的推管小车绞车电机31固定在输送架5内部，推管小车绞车电机31后端安装有推管小车绞车编码器32，前端安装有推管小车绞车减速机33，推管小车绞车减速机33底座固定在输送架5上；推管小车绞车减速机33上带有推管小车牵引链轮主动34，上面卡有推管小车牵引链条6，输送架5的另一端安装有推管小车牵引链轮从动35，推管小车牵引链条6卡在推管小车牵引链轮主动34和推管小车牵引链轮从动35上，由推管小车牵引链轮主动34带动其转动，推管小车牵引链条6的两端连接在推管小车4上，控制推管小车4前进后退。
在钻具就位之后，操作员用遥控器下达指令，防爆控制箱10内控制系统接收指令之后，控制推管小车绞车电机31启动，电机带动推管小车绞车减速机33运行，减速机连接的推管小车牵引链轮主动34开始转动，带动推管小车牵引链条6和推管小车牵引链轮从动35转动，推管小车牵引链条6带着推管小车4缓缓移动，推管小车4推动钻具前进。由于操作员在地面操作，钻具上升过程中，高度会超过人眼高度，操作员看不到推管小车4与钻具的真实状态。所以过程中除了操作员用遥控器下达的指令，控制系统自身也会通过采集到的推管小车绞车编码器32信号与防爆控制箱10内变频器采集的电流信号计算出推管小车4的受力情况，从而控制推管小车绞车电机31加速或者减速，以保证推管小车4与钻具保持固定的接触，减少钻具脱落的风险。
上述同时进行时，在钻具上端运输到钻台之后，钻台上的工作人员或者机械手等会将钻具拉上去，至此钻具上输完成，操作员再次下达指令，控制电动绞车电机91和推管小车绞车电机31运行，将悬臂架2和输送架5缓缓收回底座框架1内，推管小车4也缓缓移动到输送架5前端位置为下一次输送做准备，具体收回方式与下面钻具下输类似。
实施例二：钻具的下行输送：一般情况下，钻具需要下行输送时，系统都是处于图1所示展开状态，推管小车4也是位于比较高的位置，如果状态不合适，操作员也会将设备调整到此状态，之后钻台上的操作人员或者机械手将钻具放到输送架5上。
操作员用遥控器下达指令，防爆控制箱10内控制系统接收指令之后，控制推管小车绞车电机31启动，电机带动推管小车绞车减速机33运行，减速机连接的推管小车牵引链轮主动34开始转动，带动推管小车牵引链条6和推管小车牵引链轮从动35转动，推管小车牵引链条6带着推管小车4缓缓后退，钻具在自身重力影响下随推管小车4的下移而下移。同样的，由于操作员在地面操作，钻具开始下降时，高度会超过人眼高度，操作员看不到推管小车4与钻具的真实状态。所以过程中除了操作员用遥控器下达的指令，控制系统自身也会通过采集到的推管小车绞车编码器32信号与防爆控制箱10内变频器采集的电流信号计算出推管小车4的受力情况，从而控制推管小车绞车电机31加速或者减速，以保证推管小车4与钻具保持固定的接触，减少钻具脱落的风险。
操作员用遥控器下达指令，防爆控制箱10内控制系统接收指令之后，电动绞车电机（左）91和电动绞车电机（右）91开始启动，通过电动绞车减速机（左）93和电动绞车减速机（右）93来驱动钢丝绳卷筒95转动，钢丝绳7随着钢丝绳卷筒95的转动而下放，输送架5开始缓慢落下，输送架5在移动过程中通过机械连接带动悬臂架2底部滚轮从右向左滑动，悬臂架2前端缓缓落下；输送架5一端连接悬臂架2，另一端底部带滚轮在坡道8上从上向下移动，待输送架5移动到指定位置时，操作员用遥控器发出停止指令，控制系统接收指令之后控制电动绞车电机（左）91和电动绞车电机（右）91停止运行。
如图1，图6，图7所示，输送架5上安装有多个电动推板51，电动推板51包括推板电缸511、推板臂512、推板513；钻具下输到上述位置之后，操作员用遥控器下达指令，防爆控制箱10内控制系统接收指令之后，控制推板电缸511动作，推板电缸511内活塞杆伸出带动推板臂512转动，推板臂512上推板513伸出，将输送架5上的钻具从中心低洼处缓缓推出，推到中心接送手抓12上，操作员将中心接送手抓12上的钻具移动至钻具收放架上，钻具下输完成，电动推板51收回。
纯电动动力猫道设备工作完成，准备运输至其他地方时，还需借助吊车等将坡道8缓缓放下，设备收回至图2状态进行运输。
Claims (9)
1.一种纯电动动力猫道装置，包括底座框架（1）、悬臂架（2）、推管小车牵引绞车（3）、推管小车（4）、输送架（5）、推管小车牵引链条（6）、钢丝绳（7）、坡道（8）、电动绞车（9）、防爆控制箱（10）、底座支腿（11）、中心接送手抓（12）、悬臂架挡块（13），其特征在于：所述的电动绞车（9）底部固定在所述坡道（8）上，所述的钢丝绳（7）尾端缠绕在电动绞车（9）上，且跟随绞车的转动而移动，所述的钢丝绳（7）前端与输送架（5）相连，带动输送架（5）在坡道（8）上移动；所述的推管小车牵引绞车（3）位于输送架（5）前端，所述推管小车牵引链条（6）位于输送架（5）内，所述的推管小车牵引链条（6）两端分别连接到推管小车（4）两侧，其所述推管小车（4）通过机械结构卡在输送架（5）上，通过推管小车牵引绞车（3）的转动带动推管小车牵引链条（6）移动从而带动推管小车（4）在输送架（5）上移动；所述的悬臂架（2）一端与输送架（5）相连接，所述悬臂架（2）底部一端带有滚轮且固定于底座框架（1）上的卡槽内，带有滚轮的悬臂架（2）底部随输送架（5）移动而在所述底座框架（1）上左右滑动；
所述的底座框架（1）两侧安装有底座支腿（11）和中心接送手抓（12），且中心接送手抓（12）位于底座支腿（11）内侧，在所述底座框架（1）上且靠近防爆控制箱（10）一侧安装有悬臂架挡块（13），所述的防爆控制箱（10）安装在底座框架（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述的防爆控制箱（10）用于控制电动绞车（9）及推管小车牵引绞车（3）启停。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述的悬臂架（2）和输送架（5）的一端通过转动轴连接，不运转时收于底座框架（1）内。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述的输送架（5）的一端带滚轮，其滚轮卡在坡道（8）的轨道内；所述的电动绞车（9）通过电动绞车底座（94）固定连接在坡道（8）上。
5.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：带有滚轮的悬臂架（2）底部在所述底座框架（1）上左右滑动，所述的悬臂架挡块（13）用于挡住悬臂架（2）底部在底座框架（1）上的运行。
6.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述的中心接送手抓（12）位于底座框架（1）两侧，前后各两个，共四个，其所述中心接送手抓（12）包括中心接送手抓支座（121）、中心接送手抓板（122）、中心接送手抓推动电缸支座（123）、电缸（124）、电缸活塞杆（125），中心接送手抓板（122）一端连接到底座框架（1）上，中心接送手抓板（122）中间有中心接送手抓支座（121）支撑，且由连杆连接，可转动，中心接送手抓板（122）另一端下面连接电缸活塞杆（125），电缸活塞杆（125）位于电缸（124）内部，可随电缸（124）伸出或缩回，电缸（124）底部安装在中心接送手抓推动电缸支座（123）上。
7.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述推管小车牵引绞车（3）系统包括推管小车绞车电机（31）、推管小车绞车编码器（32）、推管小车绞车减速机（33）、推管小车牵引链轮主动（34）、推管小车牵引链轮从动（35），推管小车牵引绞车（3）所包含的推管小车绞车电机（31）固定在输送架（5）内部，推管小车绞车电机（31）后端安装有推管小车绞车编码器（32），前端安装有推管小车绞车减速机（33），推管小车绞车减速机（33）底座固定在输送架（5）上；推管小车绞车减速机（33）上带有推管小车牵引链轮主动（34），上面卡有推管小车牵引链条（6），输送架（5）的另一端安装有推管小车牵引链轮从动（35），推管小车牵引链条（6）卡在推管小车牵引链轮主动（34）和推管小车牵引链轮从动（35）上，由推管小车牵引链轮主动（34）带动其转动，推管小车牵引链条（6）的两端连接在推管小车（4）上，控制推管小车（4）前进后退。
8.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述输送架（5）上安装有多个电动推板（51），所述的电动推板（51）包括推板电缸（511）、推板臂（512）、推板（513）。
9.根据权利要求1所述的一种纯电动动力猫道装置，其特征在于：所述电动绞车（9）包括电动绞车电机（91）、电动绞车电机编码器（92）、电动绞车减速机（93）、电动绞车底座（94）、钢丝绳卷筒（95），其中所述的电动绞车电机（91）、电动绞车电机编码器（92）、电动绞车减速机（93）位于钢丝绳卷筒（95）的左右两侧，且对称。
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