CN205087838U - 带大钩位置检测的石油钻机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带大钩位置检测的石油钻机装置，大绳（3）的一端紧密层叠地缠绕在绞车（1）的滚筒（6）的外壁上，大绳（3）的另一端穿过天车定滑轮（2）与大钩（4）相连；滚筒（6）的中心轴处安装有绝对值轴编码器。滚筒（6）的外壁上平行设置有若干导向凹槽（7），相邻导向凹槽（7）的间距等于大绳（3）的直径，导向凹槽（7）倾斜设置。本实用新型滚筒的外壁上平行设置的导向凹槽与最内层大绳相配合，凹槽的设计可以增强大绳与滚筒外壁之间的接触稳定性，避免大绳在滚筒上发生滑动而导致较大测量误差。滚筒外壁上的导向凹槽倾斜设置，可以起到很好的导向作用，可避免大绳在滚筒上发生重叠、交错等现象。

Description

带大钩位置检测的石油钻机装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油钻机装置，特别是涉及一种带大钩位置检测的石油钻机装置。

背景技术

石油钻机电控系统是石油钻机的核心部件，是整套钻机的控制中心，相当于整套钻机的大脑，钻井平台各单元的运行离不开钻机电控系统的有效控制。钻机系统是一套大系统，包含很多子系统，如钻机的提升系统、循环系统、动力系统、控制系统、辅助供电系统等等，这些子系统在功能方面既相互独立又有机结合，密不可分，任何一个单元有故障都会影响到其他单元的有效运行。其中钻机的提升系统尤为重要，井架和底座的起升和下放、钻具的起下钻、控制钻压、送进钻具等等都依靠提升系统，而提升系统的主要单元就是绞车。

目前，在国内外钻井施工过程中，考虑的主要问题是安全、节能和提高时效，即要确保绞车的正常运行，确保钻具能正常起下放，确保整口井的安全；在钻机正常钻进时，尽量节省能耗，又要充分利用柴油发电机组的功率；在同样的时间内，尽可能的保证绞车的运行速度，从而提高整口井的钻进进度。为了实现对绞车的安全有效控制，必须实时准确检测大钩位置。传统绞车滚筒外壁为平滑柱面，大绳与滚筒外壁之间的接触稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带大钩位置检测的石油钻机装置，通过缠绕在绞车滚筒上的大绳长度检测大钩位置，增强大绳与滚筒外壁之间的接触稳定性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：带大钩位置检测的石油钻机装置，包括绞车、天车定滑轮、大绳、大钩和水龙头，大绳的一端紧密层叠地缠绕在绞车的滚筒的外壁上，大绳的另一端穿过天车定滑轮与大钩相连，水龙头设置于大钩的下方；所述滚筒的中心轴处安装有绝对值轴编码器。

所述滚筒的外壁上平行设置有若干导向凹槽，相邻导向凹槽的间距等于大绳的直径。

所述的导向凹槽倾斜设置。

所述的绝对值轴编码器为带有DP总线的绝对值轴编码器。

本实用新型的有益效果是：

1）绝对值轴编码器可记录绞车滚筒旋转的圈数，进而可获得缠绕在绞车滚筒上的大绳长度，以此检测大钩高度的方式实现起来十分方便，结构简单且实现成本低。

2）滚筒的外壁上平行设置的导向凹槽与最内层大绳相配合，凹槽的设计可以增强大绳与滚筒外壁之间的接触稳定性，避免大绳在滚筒上发生滑动而导致较大测量误差。

3）滚筒外壁上的导向凹槽倾斜设置，可以起到很好的导向作用，可避免大绳在滚筒上发生重叠、交错等现象。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型绞车滚筒结构示意图；

图中，1-绞车，2-天车定滑轮，3-大绳，4-大钩，5-水龙头，6-滚筒，7-导向凹槽。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，带大钩位置检测的石油钻机装置，包括绞车1、天车定滑轮2、大绳3、大钩4和水龙头5，大绳3的一端紧密层叠地缠绕在绞车1的滚筒6的外壁上，大绳3的另一端穿过天车定滑轮2与大钩4相连，水龙头5设置于大钩4的下方；所述滚筒6的中心轴处安装有绝对值轴编码器，所述的绝对值轴编码器为带有DP总线的绝对值轴编码器，通过读取编码器上的脉冲数来计算游车的实际位置。

本实施例中，所述滚筒6的外壁上平行设置有若干导向凹槽7，相邻导向凹槽7的间距等于大绳3的直径。导向凹槽7的设计可以增强最内层大绳3与滚筒6的外壁之间的接触稳定性，避免大绳3在滚筒6上发生滑动而导致较大测量误差。

所述的导向凹槽7优选为倾斜设置，可以起到很好的导向作用，可避免大绳3在滚筒6上发生重叠、交错等现象。

滚筒直径Φ0(默认值770mm)，大绳直径D1(默认值38mm)，大绳每圈缠绕的绳数Cm(默认值36圈)，绳系L(默认值12股绳)。

则第一层滚筒的直径Φ1=Φ0+D1=644mm+38mm=682mm；

第二层滚筒的直径Φ2=Φ1+D1=682mm+×38mm=748mm；

第三层滚筒的直径Φ3=Φ2+D1=748mm+×38mm=814mm；

第四层滚筒的直径Φ4=Φ3+D1=814mm+×38mm=879mm；

第五层滚筒的直径Φ5=Φ4+D1=879mm+×38mm=944mm；

第n层滚筒的直径Φn=Φn-1+D1。

一般滚筒最大缠绳数为五层，因此：

第一层的单圈绳长为L1=π×Φ1=3.14×682mm=2141mm；

第二层的单圈绳长为L2=π×Φ2=3.14×748mm=2349mm；

第三层的单圈绳长为L3=π×Φ3=3.14×814mm=2556mm；

第四层的单圈绳长为L4=π×Φ4=3.14×879mm=2760mm；

第五层的单圈绳长为L5=π×Φ5=3.14×944mm=2964mm；

第n层的单圈绳长为Ln=π×Φn。

由于采用的编码器为带DP总线的绝对值编码器，编码器的每圈脉冲数为8192，最大圈数为4096圈，因此编码器的每个脉冲数就对应一个大钩高度的值。

同时，在这里还需要做一个换算，将编码器的脉冲数与大钩的位置做一下校准。将大钩持续下放，在下放到滚筒上缠绳只剩1层的时候，这时候，测量大钩到钻台面的距离H0，而此时编码器的脉冲数P1，则以后就可以根据编码器的脉冲数计算出大钩的实际位置。

因为滚筒每层最大Cm=36圈，最多缠绕5层，即滚筒最大转36×5=180圈。

所以第一层的编码器脉冲范围为P1-8192×36至P1，

第二层的编码器脉冲范围为P1至P1+8192×36，

第三层的编码器脉冲范围为P1+8192×36至P1+8192×72，

第四层的编码器脉冲范围为P1+8192×72至P1+8192×108，

第五层的编码器脉冲范围为P1+8192×108至P1+8192×144。

若知道某一时刻的编码器值Pn，则可以通过公式计算出以小数形式表示的大绳缠绕的圈数n=（Pn-P1）/8192，从而计算出大钩移动的距离Hn。

若n在-36~0，则大钩位置为Hn=H0-L1×n/L;（n取正值）

若n在0~36，则大钩位置为Hn=H0+L2×n/L;

若n在36~72，则大钩位置为Hn=H0+L2×36/L+L3×(n-36)/L;

若n在72~108，则大钩位置为Hn=H0+L2×36/L+L3×36/L+L4×(n-72)/L;

若n在108~144，则大钩位置为Hn=H0+L2×36/L+L3×36/L+L4×(n-72)/L+L5×(n-108)/L;

由于考虑到大绳的磨损和张力因素，在这里需要设定一个参考系数，用以校正大钩的实际高度ηh，因此大钩的实际位置为Hr=Hn×ηh。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.带大钩位置检测的石油钻机装置，其特征在于：包括绞车（1）、天车定滑轮（2）、大绳（3）、大钩（4）和水龙头（5），大绳（3）的一端紧密层叠地缠绕在绞车（1）的滚筒（6）的外壁上，大绳（3）的另一端穿过天车定滑轮（2）与大钩（4）相连，水龙头（5）设置于大钩（4）的下方；所述滚筒（6）的中心轴处安装有绝对值轴编码器。

2.根据权利要求1所述的带大钩位置检测的石油钻机装置，其特征在于：所述滚筒（6）的外壁上平行设置有若干导向凹槽（7），相邻导向凹槽（7）的间距等于大绳（3）的直径。

3.根据权利要求2所述的带大钩位置检测的石油钻机装置，其特征在于：所述的导向凹槽（7）倾斜设置。

4.根据权利要求1所述的带大钩位置检测的石油钻机装置，其特征在于：所述的绝对值轴编码器为带有DP总线的绝对值轴编码器。