CN214192366U - 石油钻机顶驱防撞猴台控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，以及防止顶驱吊环碰撞猴台的应激信号检测机构；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入PLC控制单元的一路输入端，所述应激信号检测机构的输出信号也接入PLC控制单元；所述PLC控制单元输出控制信号连接防护执行单元。PLC控制单元利用绞车传感器或大钩位置传感器监测游车上/下行高度，同时利用压电电缆及压电信号变送器等应激信号检测机构采集顶驱吊环与猴台发生碰撞时产生的应激信号，继而通过自动控制系统及时锁定游车，防止重大事故发生。

Description

石油钻机顶驱防撞猴台控制装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种顶驱防撞猴台的安全防护控制（及报警）装置。

背景技术

随着石油钻井技术的不断发展，顶驱在国内外钻井中的应用越来越广泛，其机械吊臂和旋转头的特有作用，使作业效率大大提高。但同时在特殊作业时也导致了一些事故的发生。在起下钻和接立柱作业时，需要井架工人爬上二层台的猴台处，待司钻旋转顶驱操控台上的前倾旋钮使机械吊环前倾，然后井架工人与之相互配合，完成上扣卸扣、取放立根、接立根等作业。然而，由于井架工在二十多米高的二层台作业，司钻或是在司控房通过视频监视器观察井架工操作机械吊环的状态，或是仰头观察井架工的发出的手势指令，然后决定自己该如何操作。这种司钻与井架工之间的沟通方式，增加了司钻操作顶驱吊环的风险。例如，由于司钻观察不清误操作使前倾的机械吊臂在完成作业后未能及时归中位，此时若游车上下行进，前倾的机械吊臂将会与井架工人所站的猴台发生碰撞，从而导致严重的安全事故。

为此，我们前期提出了一种《石油钻机顶驱防撞猴台控制装置》（专利申请号：201822124133.6），包括信号采集单元、PLC控制单元以及报警信号输出或/和执行单元。主要是通过信号采集单元采集大钩位置信号、顶驱吊环前倾信号以及顶驱吊环悬浮信号，这些信号接入PLC控制单元，然后根据游车大钩所处的防护区间位置，判断顶驱吊环是否应该前倾，吊环前倾后是否有悬浮。如果在防护区间有前倾而无悬浮，则PLC控制单元输出报警信号同时输出控制信号给执行单元，执行单元连锁绞车刹车机构锁定游车。

但在实际钻井作业中，有些特殊作业只有在猴台防碰的保护区间才能实施。比如接立柱时，司钻只有将顶驱吊环前倾至猴台防碰的保护区间位置，井架工才能实施抹铅油放滤子的作业。而司钻在此区间位置控制游车注意力需高度集中，稍有不慎即发生吊环碰撞猴台事故。为避免类似情况下吊环碰撞猴台事故发生，尽量避免及杜绝此类事故发生，从绝对意义上保障生产安全，有必要对现有石油钻机顶驱猴台防撞控制装置进行完善和改进。

实用新型内容

本实用新型提出顶驱防撞井架猴台的安全防护控制装置，在猴台保护区间位置设置防止顶驱吊环碰撞猴台的应激信号检测机构，当顶驱吊环前倾将要碰撞猴台时，应激信号检测机构输出信号给PLC控制单元，进而启动防护执行机构，加强安全防护的最后防线。

本实用新型采用的技术方案：

石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，所述的信号采集单元还包括防止顶驱吊环碰撞猴台的应激信号检测机构；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入PLC控制单元的一路输入端，所述应激信号检测机构的输出信号也接入PLC控制单元；所述PLC控制单元输出控制信号连接防护执行单元。

所述应激信号检测机构采用压电电缆或压电传感器，压电电缆或压电传感器输出信号经由压电信号变送器接入PLC控制单元。所述压电电缆或压电传感器安装在猴台护栏上沿或/和猴台底座下沿。

所述的石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，防护执行单元包括控制电磁阀以及梭阀，所述控制电磁阀和梭阀联锁到绞车滚筒和总离合高低速控制气路之中，构成盘刹连锁装置；控制电磁阀和梭阀气源进口分别连接气源，所述控制电磁阀的控制线圈连接PLC控制单元的输出端，所述控制电磁阀的输出口A连接控制总离合与高低速，控制电磁阀的输出口B连接梭阀的控制输入端，所述梭阀的输出连接控制盘刹。

与所述PLC控制单元的输出端连接有报警单元，所述PLC控制单元连接一体化工控机。

实用新型有益效果：

1、本实用新型钻机顶驱防撞猴台控制装置，利用绞车传感器监测游车上/下行进高度，同时通过顶驱吊环碰撞（即将）猴台时的应激信号检测机构（采集压电电缆/压电传感器以及压电信号变送器对压力信号等），在顶驱吊环与猴台即将发生碰撞的瞬间发送信号至PLC控制单元，自动控制盘刹刹车系统来锁定游车，避免重大事故的发生。经济适用，且安全可靠。

2、本实用新型钻机顶驱防撞猴台控制装置，采用压电电缆为碰撞压力传感器，可以全方位的感知顶驱吊环是否碰撞了猴台，避免了防护盲点，适合国内外各种型号的钻机，技术难度不大，性价比较高。

3、本实用新型钻机顶驱防撞猴台控制装置，避免了顶驱吊环前倾特殊作业时游车被强制锁定，影响正常的接立柱作业等弊端。全系统设计合理，容易实现，方便推广，具有较好的社会效益。

附图说明

图1：本实用新型钻机顶驱防撞猴台控制装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，以及防止顶驱吊环碰撞猴台的应激信号检测机构；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入PLC控制单元的一路输入端，所述应激信号检测机构的输出信号也接入PLC控制单元；所述PLC控制单元输出控制信号连接防护执行单元。

下面通过具体实施方式，对本实用新型技术方案做进一步的详细描述。以下各实施例仅用于说明本实用新型，不应当构成对实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在现有技术范围内，采用惯用技术手段的置换以及和现有技术进行简单组合，均不脱离本实用新型保护范围。

参见图1，本实施例的石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，顶驱吊环碰撞猴台时的应激信号检测机构采用压电电缆或压电传感器，压电电缆或压电传感器输出信号经由压电信号变送器接入PLC控制单元。所述压电电缆或压电传感器安装在猴台护栏上沿或/和猴台底座下沿。

采用绞车传感器或大钩位置传感器实时检测游车大钩的高度位置信号，并传输给PLC控制单元的数字信号输入端；通过在猴台护栏上沿和猴台底座下沿铺设配有信号放大电路的压电电缆，实现PLC数字信号输入端对顶驱吊环下压猴台时产生压力信号的采集；系统运行时，PLC依据设定的程序自动分析判断游车大钩是否临近了猴台。当游车大钩临近猴台进入防撞系统设定的判断区域时，系统发出报警信号提示司钻；如果在报警之后游车大钩继续行进，导致顶驱吊环或是下压了猴台护栏上沿，或是上挂了猴台底座，铺设在猴台护栏上沿或猴台护栏下沿的压电电缆受到挤压会发出压力信号，该信号经由压电信号变送器传输给PLC控制单元,PLC控制单元依据设定的程序自动分析判断压力信号是否达到了设定的判断值，如果达到了设定的判断值，则防撞系统发出控制信号给防护执行单元，防护执行单元中的与绞车滚筒和总离合高低速控制气路联锁的电磁阀和梭阀动作，及时锁定游车。

Claims (4)

1.石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，其特征在于：所述的信号采集单元还包括防止顶驱吊环碰撞猴台的应激信号检测机构；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入PLC控制单元的一路输入端，所述应激信号检测机构的输出信号也接入PLC控制单元；所述PLC控制单元输出控制信号连接防护执行单元。

2.根据权利要求1所述的石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，其特征在于：所述应激信号检测机构采用压电电缆或压电传感器，压电电缆或压电传感器输出信号经由压电信号变送器接入PLC控制单元；所述压电电缆或压电传感器安装在猴台护栏上沿或/和猴台底座下沿。

3.根据权利要求1或2所述的石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，其特征在于：所述防护执行单元包括控制电磁阀以及梭阀，所述控制电磁阀和梭阀联锁到绞车滚筒和总离合高低速控制气路之中，构成盘刹连锁装置；控制电磁阀和梭阀气源进口分别连接气源，所述控制电磁阀的控制线圈连接PLC控制单元的输出端，所述控制电磁阀的输出口A连接控制总离合与高低速，控制电磁阀的输出口B连接梭阀的控制输入端，所述梭阀的输出连接控制盘刹。

4.根据权利要求3所述的石油钻机顶驱防撞猴台控制装置，其特征在于：所述PLC控制单元的输出端连接有报警单元，所述PLC控制单元连接一体化工控机。

Images