CN214611267U - 一种钻机绞车防单吊环起钻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻机绞车防单吊环起钻装置，包括绞车滚筒和驱动电机，所述驱动电机的转矩输出轴通过减速机、气胎离合器、联轴器、传动皮带、大带轮和带轮适配连接器与所述绞车滚筒的转矩输入轴连接，与现有技术相比，本实用新型在绞车滚筒处增加单独可控的驱动机构，使游车下放/上提速度精确可控；并能实现驱动机构输出扭矩可控、可监测并及时做出报警、保护；当出现超扭矩范围提升时自动零速，避免单吊环起钻发生；减速装置配置气动离合器实现与滚筒之间的摘合，配合变频驱动及控制系统，整体实现对游车上提速度控制和过扭矩保护，具有推广应用的价值。

Description

一种钻机绞车防单吊环起钻装置

技术领域

本实用新型涉及一种，尤其涉及一种钻机绞车防单吊环起钻装置。

背景技术

在钻机起钻过程中发生单吊环起钻是钻井行业中的恶性事故，同时还可能会衍生其他工程、人身、设备等事故，目前在石油钻井行业没有很好的解决办法，通过加装压力传感器、贴片传感、插销到位传感等技术均未能彻底解决由于操作失误导致的单吊环事故，因此，存在改进空间。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种钻机绞车防单吊环起钻装置。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

本实用新型包括绞车滚筒和驱动电机，所述驱动电机的转矩输出轴通过减速机、气胎离合器、联轴器、传动皮带、大带轮和带轮适配连接器与所述绞车滚筒的转矩输入轴连接，所述驱动电机的转矩输出轴与所述减速机的输入轴连接，所述减速机的输出轴与所述气胎离合器的输入轴连接，所述气胎离合器的输出轴与所述联轴器的一端固定连接，所述联轴器的另一端与所述大带轮之间通过所述传动皮带传动连接，所述大带轮的转轴通过所述带轮适配连接器与所述绞车滚筒的转矩输入轴连接。

优选的，所述联轴器、所述气胎离合器和所述减速机固定设置于底座上。

进一步，所述驱动电机的控制输入端连接有驱动控制系统。

具体地，所述驱动控制系统包括PLC控制器、变频器、制动电阻和控制手柄，所述PLC控制器的控制信号输出端与所述变频器的控制信号输入端连接，所述变频器的控制信号输出端分别与所述制动电阻和所述驱动电机连接，所述PLC控制器的控制信号输入端与所述控制手柄连接。

作为改进，还设置有触控显示器，所述触控显示器与所述PLC控制器的显示信号输出端连接。

优选的，所述PLC控制器还设置有绞车高低速互锁电磁阀、吊环控制离合器电磁阀、备用信号端和离合反馈信号端。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型是一种钻机绞车防单吊环起钻装置，与现有技术相比，本实用新型在绞车滚筒处增加单独可控的驱动机构，使游车下放/上提速度精确可控；并能实现驱动机构输出扭矩可控、可监测并及时做出报警、保护；当出现超扭矩范围提升时自动零速，避免单吊环起钻发生；减速装置配置气动离合器实现与滚筒之间的摘合，配合变频驱动及控制系统，整体实现对游车上提速度控制和过扭矩保护，具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本实用新型的装置结构示意图；

图2是本实用新型的控制系统结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示：本实用新型包括绞车滚筒1和驱动电机9，所述驱动电机9的转矩输出轴通过减速机8、气胎离合器6、联轴器4、传动皮带5、大带轮2和带轮适配连接器3与所述绞车滚筒1的转矩输入轴连接，所述驱动电机9的转矩输出轴与所述减速机8的输入轴连接，所述减速机8的输出轴与所述气胎离合器6的输入轴连接，所述气胎离合器6的输出轴与所述联轴器4的一端固定连接，所述联轴器4的另一端与所述大带轮2之间通过所述传动皮带5传动连接，所述大带轮2的转轴通过所述带轮适配连接器3与所述绞车滚筒1的转矩输入轴连接。通过大带轮2安装到绞车的气胎离合器6上，与绞车滚筒1同步转动，利用传动皮带5与联轴器4形成传动，联轴器4通过气胎离合器6与减速机8、驱动电机9相连接。

优选的，所述联轴器4、所述气胎离合器6和所述减速机8固定设置于底座7上。

减速机8采用孔输出方式，驱动轴设计有气道，在气胎离合器6外鼓轮处、轴上气道安装接头、管线，连接快速放气阀、连接气胎离合器6。在减速机8驱动轴的另一端安装接头、单向导气龙头、管线及常闭继气器至主气及控制气。

进一步，所述驱动电机9的控制输入端连接有驱动控制系统。

如图2所示：所述驱动控制系统包括PLC控制器10、变频器11、制动电阻12和控制手柄13，所述PLC控制器10的控制信号输出端与所述变频器11的控制信号输入端连接，所述变频器11的控制信号输出端分别与所述制动电阻12和所述驱动电机9连接，所述PLC控制器10的控制信号输入端与所述控制手柄13连接。控制手柄和PLC控制器10，控制电机速度及减速装置的摘合，实现游车精准上提速度、高度，配合吊环挂合操作。用户可根据工况设置、限定电机的转速和扭矩值等参数，实现提示、自动停机保护。控制手柄有前后移动开关及离合控制按钮，手柄安装在绞车高低速离合器操作手柄旁边，该控制手柄为复位式，前后控制电机正反转，顶部按钮控制离合器(控制电磁阀开关供气、断气)。

作为改进，还设置有触控显示器14，所述触控显示器14与所述PLC控制器10的显示信号输出端连接。

优选的，所述PLC控制器10还设置有绞车高低速互锁电磁阀15、吊环控制离合器电磁阀16、备用信号端17和离合反馈信号端18。

驱动及控制系统

变频器驱动柜：变频器选用具备矢量控制功能的高性能模块化变频器，变频器主要包括两个部分：控制器(CU)和功率模块(PM)。

变频器驱动柜内安装有变频器、断路器、开关电源等。变频器和制动电阻由于散热原因不能放置在防爆箱体内。变频器安装在钻机电控房或机房中，螺栓/焊接固定。电控房给变频器提供400VAC、50HZ、3相4线电源。从变频器引出3根电缆到插座排，分别是电机动力电缆，操控台控制电缆、操控台通讯电缆。

HMI操作箱：司钻操控台安装在司钻控制台上方(现场找合适的位置)，内部配置有PLC控制系统、触控显示器，电源指示灯及报警蜂鸣器等。

触控显示器上有绞车转速设置、电机扭矩设置以及电机转速、电机电流、电机扭矩和离合器工作指示、电机运行指示等，操作人员可以根据实际工况进行电机转速和扭矩设定(对应游车是否挂顶驱装置)。操控箱安装在司钻房中便于司钻操作的地方，用螺栓固定牢靠。从操控箱到变频器有2根电缆分别是控制电缆和通讯电缆。操控箱到气路电磁阀有3根电缆，分别是离合电磁阀、主绞车高低速互锁电磁阀和离合电磁阀反馈信号。

控制手柄13：有前后移动开关及离合控制按钮，控制手柄安装在绞车高低速离合器操作手柄旁边，该控制手柄为复位式，前后控制电机正反转，顶部按钮控制气胎离合器(控制电磁阀开关供气、断气)。

控制手柄安装在司钻操作台上，尽量和绞车高低速离合手柄靠近，控制手柄用1根多芯电缆和操控台连接。

装置使用操作流程：

1.下放空载游车

在起钻过程中下放空载游车，空吊卡下放到转盘面后，内外钳工摘掉吊环，此时吊环高度低于井口吊卡的吊耳开口。

2.操作控制手柄

a)司钻操作控制手柄上的启动按钮，这时变频器使能并输出电磁阀信号挂合气胎离合器，同时输出一个电磁阀信号断开主绞车高低速手柄进气气源。

b)司钻继续向前操作控制手柄(电机正转)，司钻打开盘刹，这时游车上提，直至井口内外钳工挂上双吊环，插上吊卡保险销子后，司钻继续操作控制手柄，直到游车拉紧大钩弹簧，扭矩达到设定值后电机停止，然后松开控制手柄，气胎离合器打开。

3.司钻合上主绞车高低速离合器手柄、松开盘刹起钻。

注1：为了防止气胎离合器未放气或未到位，在气胎离合器上安装一个压力开关用于反馈离合器挂合状态。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钻机绞车防单吊环起钻装置，包括绞车滚筒(1)和驱动电机(9)，其特征在于：所述驱动电机(9)的转矩输出轴通过减速机(8)、气胎离合器(6)、联轴器(4)、传动皮带(5)、大带轮(2)和带轮适配连接器(3)与所述绞车滚筒(1)的转矩输入轴连接，所述驱动电机(9)的转矩输出轴与所述减速机(8)的输入轴连接，所述减速机(8)的输出轴与所述气胎离合器(6)的输入轴连接，所述气胎离合器(6)的输出轴与所述联轴器(4)的一端固定连接，所述联轴器(4)的另一端与所述大带轮(2)之间通过所述传动皮带(5)传动连接，所述大带轮(2)的转轴通过所述带轮适配连接器(3)与所述绞车滚筒(1)的转矩输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的钻机绞车防单吊环起钻装置，其特征在于：所述联轴器(4)、所述气胎离合器(6)和所述减速机(8)固定设置于底座(7)上。

3.根据权利要求1所述的钻机绞车防单吊环起钻装置，其特征在于：所述驱动电机(9)的控制输入端连接有驱动控制系统。

4.根据权利要求3所述的钻机绞车防单吊环起钻装置，其特征在于：所述驱动控制系统包括PLC控制器(10)、变频器(11)、制动电阻(12)和控制手柄(13)，所述PLC控制器(10)的控制信号输出端与所述变频器(11)的控制信号输入端连接，所述变频器(11)的控制信号输出端分别与所述制动电阻(12)和所述驱动电机(9)连接，所述PLC控制器(10)的控制信号输入端与所述控制手柄(13)连接。

5.根据权利要求4所述的钻机绞车防单吊环起钻装置，其特征在于：还设置有触控显示器(14)，所述触控显示器(14)与所述PLC控制器(10)的显示信号输出端连接。

6.根据权利要求4所述的钻机绞车防单吊环起钻装置，其特征在于：所述PLC控制器(10)还设置有绞车高低速互锁电磁阀(15)、吊环控制离合器电磁阀(16)、备用信号端(17)和离合反馈信号端(18)。

Images