CN201035381Y - 石油钻机井架、底座液压起升同步控制器 - Google Patents

Abstract

一种石油钻机井架、底座液压起升同步控制器，用于钻机井架和底座升降的控制，属于钻机液压同步控制装置的制造技术领域。本实用新型设计了一种能自动检测、监控和调整的液压缸升降同步控制器。本实用新型由PLC控制器和监控装置构成，PLC控制器包括A/D和D/A转换器、DI数字量输入器、DO数字量输出器和CPU处理器，A/D和D/A转换器、DI数字量输入和DO数字量输出器分别与CPU处理器连接；监控装置包括传感器、检测和报警机构，解决了目前采取皮尺人工测量液压缸同步偏差并手动进行调整的方式，具有同步控制各油缸注油量、使各油缸同步运行，以及在发生液压缸位移超过极限值时自动实现各个液压缸急停的装置，同时还具有在运行过程中监控液压缸升降状况和在发生意外时报警的特点。

Description

石油钻机井架、底座液压起升同步控制器

技术领域：

一种石油钻机井架、底座液压起升同步控制器，用于石油钻机井架和底座的起升和下放同步控制，属于石油钻机液压同步控制装置的制造技术领域。

背景技术：

井架、底座液压起升钻机是当前石油钻机行业一种新型钻机，目前采用多个液压升降机构同时推举或者拖拉井架、底座来完成钻机的组装或拆卸，这种起升或者下放钻机井架、底座的装备具有结构简单、重量轻、移运性强的优点，但是，由于钻机井架或者底座负荷重，升降的距离长，要求平稳度高，目前各升降机构在工作过程中经常出现不同步，导致井架和底座出现倾斜现象，目前为解决此问题，采用的办法是在液压控制系统中用补偿阀对其进行调节，补偿阀可以手动，也可以电动按钮控制，在升降过程中利用皮尺人工测量各升降机构行程，根据测量的结果对偏差大的一方进行手动调整，当四个升降机构同时起升时需要四人进行测量，一人进行指挥；目前技术的主要问题是：由于人工测量本身存在人为误差，而手动控制精度不高，在整个过程中操作者也始终无法了解倾斜程度，靠指挥人员提醒经常出现调节过度情况，因此不能达到平稳升降的要求，另外目前的技术在出现意外情况时反应迟缓，没有可靠的安全保障，严重时还会出现过因底座倾斜过度导致钻机倒塌事故。

发明内容：

本实用新型的目的是针对上述现有技术的问题，采用对钻机井架及底座起升装置中不同液压缸进行同步控制的方式，设计了一种具有自动检测、监控和调整特点的石油钻机井架、底座液压起升同步控制器。

本实用新型是这样实现的：本实用新型的液压起升同步控制装置由PLC控制器和监控装置构成，PLC控制器包括A/D转换器、D/A转换器、DI数字量输入器、DO数字量输出器及CPU处理器；A/D转换器、D/A转换器、DI数字量输入器，及DO数字量输出器与CPU处理器连接，监控装置包括传感器、监视器、操作器、指示灯、急停继电器、报警器和电磁阀，传感器设置在钻机井架和底座起升机构的液压升降运动机构上，监视器的输入端与D/A转换器连接，操作单元与DI数字量输入器连接，DO数字量输出器的输出端分别连接急停继电器、指示灯、报警器和电磁阀，电磁阀设置在不同液压缸的供油管路上，急停继电器的输出端连接主电机；本实用新型工作时，在液压缸上安装的传感器将获得的位移信号传输给D/A转换器，经A/D转换器转换后送入CPU处理器中，CPU处理器进行分析计算，然后在各机构升降不平衡时控制不同的电磁阀对各液压缸的供液量进行调节，使各液压缸同步运行；如果传感器检测到几个液压缸中的位移误差超过极限值时，控制器都会通过与DO数字量输出器输出端相连接的急停继电器切断动力源，使主电机停止运行，使全部液压缸停止运动，以便保护井架或者底座的运行安全；在整个过程中，监视器一直对各机构的实际位移值进行实时显示，同时指示灯会显示每一个液压油缸的状态，使操作者了解升降状态，也可以在出现故障时快速找到原因。

本实用新型的有益效果是：同步控制器通过位移传感器传递的各个油缸运行状态的信息可以自动控制每个油缸注油量，达到各个运动油缸同步运行，在任何一个液压缸的运行速度误差超过极限值时，控制装置可以通过设置的急停继电器切断主电机的供电，使全部起升液压缸的运动停止，达到安全保护的目的，另外，设置的指示灯和监视器，可以在运行过程中监控升降状况和在发生意外时报警；本装置设置的操作单元可以对液压缸起升的数据进行调整。

附图说明

图1为本实用新型部件连接控制示意图。

具体实施方式：

本实用新型由PLC控制器1和监控装置构成，PLC控制器1包括A/D转换器3、D/A转换器4、DI数字量输入器5、DO数字量输出器11及CPU处理器2，A/D转换器3、D/A转换器4、DI数字量输入器5，及DO数字量输出器11的输出、输入端与CPU处理器2连接；监控装置包括位移传感器6、监视器7、操作器8、急停继电器9、指示灯12、报警器13和电磁阀14，位移传感器6设置在钻机井架和底座起升机构的液压缸上，位移传感器6的输出端与A/D转换器3连接，在每一个钻机井架和底座的升降液压缸上都设置有传感器6，监视器7的输出端与D/A转换器4连接，操作器8的输出端与DI数字量输入器5连接，操作器8是一个具有输入键盘的装置，DO数字量输出器11的输出端分别连接急停继电器9、指示灯12、报警器13和电磁阀14，电磁阀14设置在钻机井架或者底座不同起升液压缸的供油管路上，急停继电器9的输出端连接主电机10；电磁阀14、指示灯12和位移传感器6的数量分别与设置在钻机井架和底座上的液压缸数量相同；本实用新型工作时，在钻机井架和底座升降运动机构的液压缸上设置的检测液压缸位移的位移传感器6将获得的位移信号传输给A/D转换器3，经A/D转换器转换后送入CPU处理器2中，CPU处理器2进行分析计算，然后在各机构升降不平衡时控制不同液压缸供油管路的电磁阀14对各液压缸的供液量进行调节，使各液压缸同步运行；在运行时，如果传感器6检测到几个液压升降机构中的任何一个液压缸的运行位移误差超过极限值时，控制器都会通过与DO数字量输出器11输出端的急停继电器9切断动力源，使主电机10停止运行，并使全部液压缸停止运动，以便保护井架或者底座的运行安全；在整个过程中，监视器7对各机构的实际位移值进行实时显示，同时指示灯12会显示每一个液压油缸的状态，使操作者了解升降状态，也可以在出现故障时快速找到原因；

具体实施方式：

本实施例以四个液压缸为例，设定最小误差值为1、安全极限设定值为2、危险值为3，在每个液压缸上分别安装传感器6，在操作器8上设置选择四缸同步及自动模式；根据操作单元8的选择情况，DI数字量输入器5将控制信号传输给CPU处理器2，此时控制器将自动控制四个液压缸同步运行；在启动前清零，确定四个液压缸处在同一水平位置，然后主电机10启动，向各个液压缸注油，随着各个液压缸的起升，传感器6将各自的位移信号通过D/A转换器4传输至CPU处理器2中，CPU处理器2进行分析计算，比较各运动机构之间的相对位移值，并将位移信号经D/A转换器5转换后传输给监视器7，监视器7显示当前位移实际数值，当各液压缸运动不同步而且位移量最大与最小值误差达到设定值1时，CPU处理器2输出信号，由DO数字量输出器11控制相应的电磁阀14动作，同时对应指示灯12点亮，提示相应位移量最大的液压缸正在调整中；电磁阀14开始动作，减慢位移量最大的液压缸的运行速度，从而达到减小误差的目的；当其位移量回落到与最小值相同时，电磁阀14停止动作，同时指示灯12熄灭；在整个升降过程中，控制单元实时监控位移最大值与最小值，始终将两者误差控制在设定值之内；如果四个液压缸中的任意一个的运行误差值超过设定值1达到安全极限设定值2时，说明运动速度差异进一步加大，这时CPU处理器2在继续控制电磁阀14工作的同时，DO数字量输出器11输出信号使报警器13报警，同时对应的指示灯12亮指示其运动过快，提醒操作者注意；如果误差值继续扩大到危险设定值3时，说明四个液压缸运行不同步的情况更加严重，或者液压系统中存在故障，为保证起升安全，DO数字量输出器11将发出急停信号，使继电器9断电，强制主电机10停止工作；在故障消除后，再继续完成井架或者底座的起升工作。

Claims (3)

1.一种石油钻机井架、底座液压起升同步控制器，由PLC控制器和监控装置构成，其特征在于：

a、所述PLC控制器包括A/D转换器、D/A转换器、DI数字量输入器、DO数字量输出器和CPU处理器，A/D转换器、D/A转换器、DI数字量输入器和DO数字量输出器与CPU处理器连接；

b、所述监控装置包括位移传感器、监视器、操作器、急停继电器、指示灯、报警器和电磁阀组成，位移传感器设置在钻机井架和底座起升机构的液压缸上，位移传感器的输出端与A/D转换器连接，监视器的输出端与D/A转换器连接，操作器的输出端与DI数字量输入器连接，DO数字量输出器的输出端分别连接急停继电器、指示灯、报警器和电磁阀，电磁阀设置在钻机井架或者底座不同起升液压缸的供油管路上，急停继电器的输出端连接主电机。

2.根据权利要求1所述的液压起升同步控制器，其特征在于：所述电磁阀、指示灯和位移传感器的数量与设置在钻机井架和底座上的液压油缸的数量相同。

3.根据权利要求1所述的液压起升同步控制器，其特征在于：所述操作单元是一个具有输入键盘的装置。