CN216343582U - 石油钻井二层台紧急制动安全防护装置 - Google Patents

Abstract

一种石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，和游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾执行机构其中之一或其中任意两者的组合或三种联锁，在钻机井架的猴台护栏设置紧急制动按钮SBE并和相应的控制继电器连接，所述控制继电器包括游车防护执行机构的刹车控制电磁阀KA1或/和接入前倾防护执行机构的前倾控制继电器KA2或/和接入后倾执行机构的后倾控制继电器KA3，所述刹车控制电磁阀KA1或/和前倾控制继电器KA2或/和后倾控制继电器KA3接入其防护执行机构控制电路或气路中。本实用新型给二层台作业人员提供了主动安全防护的可能性，二层台操作人员在发现危险或事故苗头时，可以采取紧急制动控制措施，以避免事故的发生，确保人员和设备安全。

Description

石油钻井二层台紧急制动安全防护装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种石油钻机二层台的安全防护控制（及报警）装置。

背景技术

在石油钻井中，随着顶驱的广泛应用，司钻需在距自己二十多米高的二层台观察顶驱，并与井架二层台上的井架工配合作业。由于视距的原因，司钻操作顶驱的吊环前倾有一定的风险性，若观察不清或误操作，往往会导致顶驱吊环碰撞猴台等安全事故发生。井架工在二层台上作业，可近距离观察到游车和顶驱在井架上部的活动情况。但由于没有紧急制动装置，即使发现重大事故苗头，却无法在第一时间应急处置。造成以上问题的原因，一是多年来人们把游车和顶驱安全防护的重点放在司钻操作部位，而忽略了钻机上部二层台的安全控制。二是目前在国内，虽然有一些游车或顶驱吊环的自动安全防护装置，但这些控制方案更多的是从自动控制的角度考虑，而没有从人的主观能动性上着手。因此，也就没有专门为石油钻井二层台井架工设计的紧急制动安全防护装置。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提出一种石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，可以在二层台操作人员发现危险苗头或事故发生的初期，及时按下紧急制动按钮，防护执行机构联锁锁定游车、中断顶驱的前倾和后倾，避免事故的发生或事故的进一步扩大。

本实用新型采用的技术方案：

本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，和防护执行机构联锁，所述防护执行机构为游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾执行机构其中之一或其中任意两者的组合或三种都有，其相对于现有技术的改进在于：在钻机井架的猴台护栏设置紧急制动按钮SBE并和相应的控制继电器连接，所述控制继电器包括游车防护执行机构的刹车控制电磁阀KA1或/和接入前倾防护执行机构的前倾控制继电器KA2或/和接入后倾执行机构的后倾控制继电器KA3，所述刹车控制电磁阀KA1（与梭阀SF联动）或/和前倾控制继电器KA2或/和后倾控制继电器KA3接入其防护执行机构控制电路或气路中，防护执行机构的刹车控制装置与钻机绞车的制动装置连锁，防护执行机构的吊环控制装置与顶驱控制系统的前倾和后倾控制装置（前倾开关和后倾开关）连锁；所述紧急制动按钮SBE和刹车控制电磁阀KA1、前倾控制继电器KA2、后倾控制继电器KA3采用24V隔离开关电源供电。

图1-图6所示分别为游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾执行机构的择一模式或组合模式。紧急制动按钮SBE和相应的控制继电器可采用有线或无线方式连接。如图7所示，采用无线连接方式时增加无线接收模块和无线发射模块。所述紧急制动按钮SBE和相应的控制继电器采用24V隔离开关电源供电或电池供电。

紧急制动按钮SBE设置于钻机井架的猴台护栏上，防护执行机构安装在司钻房或偏房。本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置的工作原理：当二层台遇到紧急情况时，操作人员拍下紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮SBE发出刹车指令给刹车控制电磁阀KA1、前倾控制继电器KA2或/和后倾控制继电器KA3，启动防护执行机构，防护执行机构接到指令后锁定游车或/和同时中断顶驱前倾信号或/和后倾信号，以避免事故发生，确保人员和设备安全。同时通过连接的报警器，发出紧急报警信号。

紧急制动按钮和刹车控制电磁阀KA1的线圈或/和前倾控制继电器KA2的线圈或/和后倾控制继电器KA3的线圈连接24V隔离开关电源，所述的24V隔离开关电源给各类继电器、刹车控制电磁阀及报警器提供DC24V电源。刹车控制电磁阀KA1的线圈得电动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车。前倾控制继电器KA2的线圈得电吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断。后倾控制继电器KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断。

本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置（通过游车防护执行机构、前倾以及后倾防护执行机构联锁）的工作原理：当按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，刹车控制电磁阀KA1的线圈或/和前倾控制继电器KA2的线圈或/和后倾控制继电器KA3的线圈得电，刹车控制电磁阀KA1动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车。前倾控制继电器KA2的线圈吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断。后倾控制继电器KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断。防护执行机构采用游车防护、前倾以及后倾防护单一功能或任意二者或三者组合时，执行相应的安全防护模式。

实用新型有益效果：

1、本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，给二层台作业人员提供了主动安全防护的可能性，在发现危险或事故苗头时，采取紧急制动控制措施，避免事故的发生，具有较好的社会效益。当二层台遇到紧急情况时，操作人员拍下紧急制动按钮发出刹车指令给防护执行机构，防护执行机构接到指令后锁定游车，同时中断顶驱前倾信号和后倾信号，并发出紧急呼救报警信号，以避免事故发生，确保人员和设备安全。

2、本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，在二层台作业人员生命受到威胁需紧急救援时，可及时按下控制按钮，发出求救信号。

3、本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，适合国内外各种型号的钻机，技术难度不大，性价比较高，经济适用，且安全可靠。

附图说明

图1：本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置制动游车示意图；

图2：本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置中断前倾示意图；

图3：本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置中断后倾示意图；

图4：本实用新型紧急制动游车同时中断前倾示意图；

图5：本实用新型紧急制动游车同时中断后倾示意图；

图6：本实用新型紧急制动游车同时中断前倾和后倾示意图；

图7：本实用新型采用无线控制方式紧急制动游车同时中断前倾和后倾示意图。

具体实施方式

为了使实用新型创造实现其实用新型目的的技术构思及优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述。应当理解的是，以下各实施例仅用以解释和说明本实用新型的优选实施方式，不应当构成对本实用新型要求专利保护的范围的限定。

实施例1

参见图1，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构为游车防护执行机构，所述游车防护执行机构包括刹车控制电磁阀KM1、梭阀SF，在二层台增设紧急制动按钮SBE，所述紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接刹车控制电磁阀KA1，所述刹车控制电磁阀KA1、梭阀SF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；刹车控制电磁阀KA1和梭阀SF气源进口连接气源，所述刹车控制电磁阀KA1的输出口A连接控制总离合与高低速，刹车控制电磁阀KA1的输出口B连接梭阀SF的控制输入端，梭阀SF的输出连接控制盘刹。

紧急制动按钮设置于猴台护栏上，刹车控制电磁阀KA1受控连接于紧急制动按钮。当二层台操作人员发现危险苗头或事故发生的初期，及时按下紧急制动按钮SBE，刹车控制电磁阀KA1的线圈得电动作，发出信号给防护执行机构，使其联锁的盘刹控制装置刹车。当需要解锁时，再次旋动紧急制动按钮解锁。

实施例2

参见图2，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构为前倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾控制继电器KA2线圈的A1端；所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，所述前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接。

当二层台操作人员发现危险苗头或事故发生的初期，紧急按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，前倾控制继电器KA2的线圈得电，KA2的线圈吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断。紧急制动按钮发出信号给防护执行机构，防护执行机构动作联锁中断顶驱前倾，避免事故的发生。

实施例3

参见图3，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构为后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接后倾控制继电器KA3线圈的A1端；所述后倾控制继电器KA3线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，所述后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

当按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，后倾控制继电器KA3的线圈得电，KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断。

实施例4

参见图4，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构包括游车防护执行机构、前倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾控制继电器KA2线圈的A1端；将前倾控制继电器KA2线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联，所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，前倾控制继电器KA2线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接。

当按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，刹车控制电磁阀KA1的线圈、前倾控制继电器KA2的线圈同时得电，刹车控制电磁阀KA1动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车，同时前倾控制继电器KA2的线圈吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断。

实施例5

参见图5，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构包括游车防护执行机构、后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接后倾控制继电器KA3线圈的A1端；将后倾控制继电器KA3线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联，所述后倾控制继电器KA3线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接

当按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，刹车控制电磁阀KA1的线圈、后倾控制继电器KA3的线圈同时得电，刹车控制电磁阀KA1动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车，同时后倾控制继电器KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断。

实施例6

参见图6，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，防护执行机构包括游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾继电器KA2线圈的A1端；将前控制倾继电器KA2线圈的A1端与后倾控制继电器KA3线圈的A1端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联；所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，然后将前倾控制继电器KA2线圈的A2端与后倾控制继电器KA3线圈的A2端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接；后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

当按下二层台紧急制动按钮SBE，紧急制动按钮发出24V电压信号，刹车控制电磁阀KA1的线圈、前倾控制继电器KA2的线圈、后倾控制电磁阀KA3的线圈同时得电，刹车控制电磁阀KA1动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车，同时前倾控制继电器KA2的线圈吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断，同时后倾控制继电器KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断。

实施例7

参见图7，本实施例的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，与实施例6的不同之处在于，紧急制动按钮SBE与防护执行机构采用无线通讯方式连接，紧急制动按钮和无线发射模块设置于猴台护栏上，采用24V隔离开关电源供电或电池供电。无线接收模块和防护执行机构设置于司钻房或偏房，所述紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接无线发射模块DC24V接线端，24V隔离开关电源的DC0V接线端连接无线发射模块的DC0V接线端；无线接收模块采用24V隔离开关电源供电，无线接收模块的输出端连接刹车控制电磁阀KA1、前倾控制继电器KA2和后倾控制继电器KA3的控制输入端。

如图7所示，无线接收模块的输出端连接前控制倾继电器KA2线圈的A1端；将前倾控制继电器KA2线圈的A1端与后倾控制继电器KA3线圈的A1端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A1端与报警器的任一端并联；后倾控制电器KA3线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联；所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接无线接收模块的另一输出端，然后将前倾控制继电器KA2线圈的A2端与后倾控制继电器KA3线圈的A2端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与报警器的另一端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联。

将前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接；将后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

当按下二层台紧急制动按钮SBE，无线发射模块工作，给无线接收模块发出制动信号，无线接收模块接收到制动信号后，无线接收模块发出动作信号。刹车控制电磁阀KA1的线圈、前倾控制继电器KA2的线圈、后倾控制电磁阀KA3的线圈和报警器同时得电，刹车控制电磁阀KA1动作，使其联锁的盘刹控制装置刹车，同时前倾控制继电器KA2的线圈吸合，使其常闭触点KA2断开，前倾信号中断，同时后倾控制继电器KA3的线圈吸合，使其常闭触点KA3断开，后倾信号中断，同时报警器发出报警信号。

本实用新型石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，给二层台作业人员提供了主动安全防护的可能性，在发现危险或事故苗头时，可以采取紧急制动控制措施，以避免事故的发生，确保人员和设备安全。本实用新型适合国内外各种型号的钻机，技术难度不大，性价比较高，经济适用，安全可靠，具有较好的社会效益。

Claims (8)

1.一种石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，和防护执行机构联锁，所述防护执行机构为游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾执行机构其中之一或其中任意两者的组合或三种都有，其特征在于：在钻机井架的猴台护栏设置紧急制动按钮SBE并和相应的控制继电器连接，所述控制继电器包括游车防护执行机构的刹车控制电磁阀KA1或/和接入前倾防护执行机构的前倾控制继电器KA2或/和接入后倾执行机构的后倾控制继电器KA3，所述刹车控制电磁阀KA1或/和前倾控制继电器KA2或/和后倾控制继电器KA3接入其防护执行机构控制电路或气路中，防护执行机构的刹车控制装置与钻机绞车的制动装置连锁，防护执行机构的吊环控制装置与顶驱控制系统的前倾和后倾控制装置连锁；所述紧急制动按钮SBE和刹车控制电磁阀KA1、前倾控制继电器KA2、后倾控制继电器KA3采用24V隔离开关电源供电。

2.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构为游车防护执行机构，所述游车防护执行机构包括刹车控制电磁阀KA1、梭阀SF，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接刹车控制电磁阀KA1，所述刹车控制电磁阀KA1、梭阀SF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；刹车控制电磁阀KA1和梭阀SF气源进口分别连接气源，所述刹车控制电磁阀KA1的输出口A连接控制总离合与高低速，刹车控制电磁阀KA1的输出口B连接梭阀SF的控制输入端，所述梭阀的输出连接控制盘刹。

3.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构为前倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾控制继电器KA2线圈的A1端；所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，所述前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接。

4.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构为后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接后倾控制继电器KA3线圈的A1端；所述后倾控制继电器KA3线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，所述后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

5.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构包括游车防护执行机构、前倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾控制继电器KA2线圈的A1端；将前倾控制继电器KA2线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联，所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，前倾控制继电器KA2线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接。

6.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构包括游车防护执行机构、后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接后倾控制继电器KA3线圈的A1端；将后倾控制继电器KA3线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联，所述后倾控制继电器KA3线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

7.根据权利要求1所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：防护执行机构包括游车防护执行机构、前倾防护执行机构以及后倾防护执行机构，紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接前倾继控制电器KA2线圈的A1端；将前倾控制继电器KA2线圈的A1端与后倾控制继电器KA3线圈的A1端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A1端与刹车控制电磁阀KA1的任一端并联；所述前倾控制继电器KA2线圈的A2端连接24V隔离开关电源的DC0V接线端，然后将前倾控制继电器KA2线圈的A2端与后倾控制继电器KA3线圈的A2端并联，后倾控制继电器KA3线圈的A2端与刹车控制电磁阀KA1的另一端并联；前倾控制继电器KA2常闭触点的输入端串联接入顶驱前倾开关的输出端，前倾控制继电器KA2常闭触点的输出端与顶驱吊环的前倾信号线连接；后倾控制继电器KA3常闭触点的输入端串联接入顶驱后倾开关的输出端，后倾控制继电器KA3常闭触点的输出端与顶驱吊环的后倾信号线连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的石油钻井二层台紧急制动安全防护装置，其特征在于：紧急制动按钮SBE与防护执行机构采用无线通讯方式连接，紧急制动按钮SBE和无线发射模块设置于猴台护栏上，无线接收模块和防护执行机构设置于司钻房或偏房，所述紧急制动按钮SBE的输入端接24V隔离开关电源的DC24V接线端，紧急制动按钮SBE的输出端连接无线发射模块DC24V接线端，24V隔离开关电源的DC0V接线端连接无线发射模块的DC0V接线端；无线接收模块采用24V隔离开关电源供电，无线接收模块的输出端连接刹车控制电磁阀KA1或/和前倾控制继电器KA2或/和后倾控制继电器KA3的控制输入端。

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