CN1550448A - 电缆绞车装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括电缆绞车，绞车驱动器、控制器在内的电缆绞车装置及其操作方法。控制系统可连接用于提升和下放作业的第一操作模式和用于调节施加在电缆绞车钢缆上的叠加载荷的第二操作模式。

Description

电缆绞车装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及包括电缆绞车、绞车驱动器、控制器在内的电缆绞车装置及其操作方法。
背景技术
上述电缆绞车装置尤其是应用于特殊的地下结构工程。例如，上述绞车用于提升和下放所谓的桩孔式钻具，利用该钻具可钻探深度约100米、孔径约1至3米的洞或孔。在采用桩孔式钻进的情况下，由于大直径钻进，钻索的全部重量以及可能附加的接触压力被用作钻具的叠加载荷。
所谓的钻井与桩孔式钻进不同，其必需的钻进设备具有小得多的钻进直径，最大的直径约300毫米至500毫米。然而，其所需的钻进深度可达几百米到一千米。由于具有较小的钻进直径和相对较大的钻进深度，由钻索自重产生、施加在钻头上的叠加载荷可能过大，因而有可能产生损害。为了防止此种情况发生，必须通过输送钻索的绞车精确控制叠加载荷，使之减少。这样的叠加载荷控制过程往往需要使用特殊的具有双驱动马达的电缆绞车，如DE4134742C1中所公开的那种情形。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电缆绞车装置及其操作方法，在简单结构的情形下，可实现对叠加载荷的可靠控制。
根据本发明，这一目的是由具有如技术方案1所述特征的电缆绞车装置以及如技术方案6所述特征的操作电缆绞车装置的方法实现的。本发明的优选实施例由从属的技术方案给出。
根据本发明的电缆绞车装置，其特征在于：通过控制器，可连接用于提升和下放作业的第一操作模式，以及可调节施加在电缆绞车上的叠加载荷的第二操作模式。
本发明的基本思路是提供一种具有双操作模式的控制系统。该控制系统构建用于正常的提升和下放作业的第一操作模式。在这种不含复杂控制的模式下，可以实现快速、高效的提升和下放作业，例如，可适用于桩孔式钻进。进而，根据本发明，控制系统也可以切换到第二操作模式，通过输入可能的控制参数，可以设定一个理想的、减少的叠加载荷，控制器通过相应的控制元件对应地控制和监测绞车驱动器。该控制系统还包括对绞车驱动器的校准。根据本发明的电缆绞车装置，此种模式亦可用于如现有技术披露的、不必使用双驱动的钻井作业。
根据本发明的一个优选实施例，绞车驱动器具有一个经液压管线连接到压力能源的液压马达。在这样的紧凑装置中，液压马达实现了高压输送。
根据本发明，通过使用由控制器控制的可控阀，提供了稳定可靠的控制装置。
根据本发明，由于液压管线采用了至少一个与控制器相连接、用于检测液压的压力计，能够以可靠、简单的方式实现对施加在钢缆上的叠加载荷的检测，而这一点是钻井作业必不可少的。根据本发明，液压管线中的压力与叠加载荷相关，从而通过相应地考虑相关法则，可用于控制器以对施加在钻进设备上的所需的叠加载荷进行测量、控制或调节。
根据本发明，为了提高电缆绞车装置的操作安全性能，在电缆绞车上设置了一个液压式可操作的滑块制动器，由控制器对其进行控制。
根据本发明，用于操作电缆绞车装置的方法，其特征在于：用于提升和下放作业的第一操作模式以及可调节施加在电缆绞车钢缆上的叠加载荷的第二操作模式均连接于控制器。因而，根据本发明，当操作电缆绞车装置时，能够产生上述益处。
附图说明
图1为本发明所示的液压系统。
具体实施方式
以下将参照附图所示液压系统，结合优选实施例，对本发明进行详细说明。
根据本发明，电缆绞车装置包括一个圆筒形的电缆绞车22，以旋转的方式装配在支架23上，由图示的连接到绞车驱动器24上的驱动轴驱动。电缆绞车22可借助作用于驱动轴的滑块制动器25固定。绞车驱动器24由单独的液压马达构成，并通过以下将要进一步描述的液压管线，连接到至少一个以液压泵形式的压力能源20。
液压管线装置包括多个阀，由用于设定其后所述的两个操作模式的控制器21控制。
用于电缆绞车进给的第一操作模式
第一操作模式适用于具有干式旋转钻进设备的标准作业方法。
控制器以如下方式控制各个阀：阀19无压，阀13接点A断流。这样，就没有压力施加到阀17、16(以及最终到2上)。在这种操作模式下，比例流量调节阀9、10也闭合，阀14连接到高压。随后，由定量泵构成的压力能源20，将容积流量经由阀19直接送至图中未示出的罐体。止回阀11与阀17共同构成第二安全级，防止油通过管线B’泄漏出绞车控制器26。这样，仅由正常的绞车操作模式，而不是叠加载荷控制模式起作用。为实现这一目的，压能可进一步由图中未示出的压力能源产生。
此时，通过绞车控制器26内部的转换阀以及转换阀16，提供用于“提升”或“下放”的压力，阀2工作，继而滑块制动器25释放。绞车控制器26内部的断流阀开启到一定程度，以供绞车驱动器24以可控方式控制电缆绞车22上卷或退绕。
用于叠加载荷控制的第二操作模式
若钻进设备采用冲洗式钻进法施工，例如用于钻井，则适用于此操作模式。
阀19换向，以使压力能源20产生高压。阀14切换到低压。此处压力设定得高于进给压力，这样，就不会有油经由阀14泄漏出进给回路。阀9、10闭合。此时，阀13反向，以便借助阀2，开启止回阀17和滑块制动器25。只有当压力继电器12指示压力足够高时，阀13的换向才会解除。
由于容积流量由压力能源20提供，释放滑块制动器25之后，电缆绞车22以低速上卷钢缆。此时，压力计8可检测用于提升悬挂着的冲洗钻索所需的压力。为了通过该压力计算施加在电缆绞车上的载荷(在此状态下与钻索重量相对应)，必须考虑由阀14产生的初始载荷。
此时，控制系统缓慢开启阀9、10，使容积流量排出。若排出的容积流量大于泵20排放出的容积流量，电缆绞车22就开始退绕钢缆。这样，在这种操作模式下，就可以使用预先设定的叠加载荷从电缆绞车22上退绕钢缆，而且还可以使用电缆绞车正常操作时所用的同一个绞车驱动器24。
当钻索下降到底部时，施加在钻头上的叠加载荷上扬。控制系统确保设定的叠加载荷不会超标。
通过压力计8对压力的连续测量，若压力突然下降，产生了过大的叠加载荷，控制系统能稍稍关闭流量调节阀9、10，以重新获得预定的叠加载荷。通过提高压力计8的压力，产生不充分的叠加载荷，控制器21相应地打开流量调节阀9、10。
这样，如果叠加载荷超标，本发明的控制系统不必以与钻进或前进作业相同的速度快速放下钻索，或者甚至可以同时提升钻索。如果检测到叠加载荷不足，就借助电缆绞车22再次快速地放下钻索，以使其在底部得到更稳固的支撑。
在钻进作业结束前，再次切换到第一操作模式，以将钻索提起。

Claims (10)

1、电缆绞车装置，包括电缆绞车，绞车驱动器和控制器，其特征在于：可通过控制器设定用于提升和下放作业的第一操作模式以及可调节施加在电缆绞车钢缆上的叠加载荷的第二操作模式。
2、如权利要求1所述的电缆绞车装置，其特征在于：绞车驱动器具有一个经液压管线连接到至少一个压力能源的液压马达。
3、如权利要求1所述的电缆绞车装置，其特征在于：使用可由控制器控制的可控阀。
4、如权利要求2所述的电缆绞车装置，其特征在于：在液压管线中，使用至少一个与控制器相连接、用于检测液压的压力计。
5、如权利要求1所述的电缆绞车装置，其特征在于：在电缆绞车上设置一个液压式可调滑块制动器，由控制器对其进行控制。
6、操作由电缆绞车、绞车驱动器和控制器构成的电缆绞车装置的方法，其特征在于：用于提升和下放作业的第一操作模式以及用于调节施加在电缆绞车钢缆上的叠加载荷的第二操作模式均连接于控制器。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于：电缆绞车由经液压管线连接到压力能源的液压马达驱动。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：使用由控制器控制、用于控制液压马达的阀。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于：液压由设置在液压管线上的至少一个压力计测量，压力计测得的测量值传递给控制器。
10、如权利要求6所述的方法，其特征在于：使用滑块制动器，用于制动并固定电缆绞车，该滑块制动器由控制器控制。
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