CN218953260U - 一种井架起升保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井架起升保护装置，包括：压力测量机构，压力测量机构安装在井架上，且与井架上的死绳固定器连通，用于检测死绳固定器上的钢丝绳的拉力；距离测量机构，距离测量机构包括光电信号发生机构和光电信号接收机构及姿态调整器，光电信号发生机构及光电信号接收机构中，一者安装在井架上，另一者安装在人字架上，且光电信号发生机构及光电信号接收机构中至少一者通过姿态调整器调整位置，使得光电信号接收机构能够接收到光电信号发生机构发射的信号，以检测井架与人字架之间的距离。即本实用新型通过实时监测井架的钢丝绳上的拉力及井架与人字架的距离，来调控井架的主动刹车及切断井架驱动组件的电源，来保证井架的起升安全。

Description

一种井架起升保护装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种井架起升保护装置。

背景技术

井架是石油钻机生产设备的主要承载部件,主要起到在钻机系统起升过程中安放天车、悬挂游车,提升大钩及辅助起放钻杆等作用。

井架起升是钻井工程钻机安装所必须的一个工艺步骤。起升井架时，绞车滚筒顺时针方向旋转，收紧钢丝绳，通过一系列动、静滑轮组传递井架起升的拉力，将井架从水平状态拉起到竖直状态。

井架起升过程中，有两个状态需要重点监测并进行相应处理：一是在井架起升不到75°时，此时起升井架所需力矩很大，需要实时监测钢丝绳拉力，如果钢丝绳拉力过大，超过安全限制，应停止起升系统，防止起升系统失效，避免事故的发生；二是在井架起升超过75°后，需要实时监测井架和人字架之间的距离及钢丝绳拉力，通过距离和拉力监测，监测井架起升完成程度，在井架起升完成后，及时自动中止起升系统的起升操作，防止因人为误操作或气路故障绞车离合器不能及时断开，井架拉力过大造成井架变形、损坏，甚至井架过拉至另一侧，造成的严重设备损坏、人员伤亡事故。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种井架起升保护装置，以保证井架安全起升，预防钢丝绳过拉，防止井架起升事故发生的作用。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种井架起升保护装置，包括：

压力测量机构，所述压力测量机构安装在井架上，且与所述井架上的死绳固定器连通，用于检测所述死绳固定器上的钢丝绳的拉力；

距离测量机构，所述距离测量机构包括光电信号发生机构和光电信号接收机构及姿态调整器，所述光电信号发生机构及所述光电信号接收机构中，一者安装在所述井架上，另一者安装在人字架上，且所述光电信号发生机构及所述光电信号接收机构中至少一者通过所述姿态调整器调整位置，使得所述光电信号接收机构能够接收到所述光电信号发生机构发射的信号，以检测所述井架与所述人字架之间的距离。

在一个具体实施方案中，所述井架起升保护装置还包括控制装置；

所述控制装置分别与所述压力测量机构、所述距离测量机构、所述姿态测量机构、所述井架的刹车组件及所述井架的升降驱动组件通讯连接；

当所述距离测量机构测得的距离值小于预设距离值，且所述压力测量机构测得的压力值大于第一预设压力值时，或者，当所述距离测量机构测得的距离值大于所述预设距离值，且所述压力测量机构测得的压力值大于第二预设压力值时，所述控制装置能够控制所述井架的刹车组件刹车，所述井架的升降驱动组件停止运行。

在另一个具体实施方案中，所述光电信号接收机构固定安装在所述人字架顶端靠近所述井架一侧的斜梁上；

所述光电信号发生机构安装在所述井架上。

在另一个具体实施方案中，所述井架起升保护装置还包括姿态测量机构；

所述姿态测量机构安装在所述井架的预设位置处，用于检测所述井架的姿态；

所述预设位置为所述井架起升完成后处于竖直状态的位置上。

在另一个具体实施方案中，所述姿态测量机构为三轴加速度传感器。

在另一个具体实施方案中，所述控制装置包括参数采集控制机构及控制信号输出机构；

所述压力测量机构、所述距离测量机构及所述控制信号输出机构分别与所述参数采集控制机构通讯连接；

所述控制信号输出机构分别与所述刹车组件及所述升降驱动组件通讯连接。

在另一个具体实施方案中，所述控制信号输出机构为继电器；

所述参数采集控制机构为可编辑逻辑控制器。

在另一个具体实施方案中，所述井架起升保护装置还包括人机交互机构；

所述人机交互机构与所述控制装置通讯连接。

在另一个具体实施方案中，所述人机交互机构为人机交互计算机。

在另一个具体实施方案中，所述井架起升保护装置还包括报警器；

所述报警器与所述控制装置信号连接。

根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。

不限于任何理论，从以上公开内容可以看出，本实用新型提供的井架起升保护装置，通过压力测量机构实时检测井架上与死绳固定器连接的钢丝绳的拉力；通过将距离测量机构的光电信号发生机构及光电信号接收机构，一者安装在井架上，另一者安装在人字架上，并通过姿态调整器至少调整光电信号发生机构及光电信号接收机构中至少一者的位置，来使得光电信号接收机构能够接收到光电信号发生机构发射的信号，进而实现距离的检测。即本实用新型通过实时监测井架的钢丝绳上的拉力及井架与人字架的距离，来调控井架的主动刹车及切断井架驱动组件的电源，来保证井架的起升安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的井架起升保护装置使用时的结构示意图。

其中，图1中：

井架起升保护装置100、压力测量机构101、井架200、距离测量机构102、光电信号发生机构102a、光电信号接收机构102b、人字架300、控制装置103、参数采集控制机构103a、控制信号输出机构103b、姿态测量机构104、人机交互机构105。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本实用新型公开内容更清楚透彻的理解，其中下方等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本实用新型。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明特征、整体、步骤、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

结合图1所示，本实用新型公开了一种井架起升保护装置100，以保证井架200安全起升，预防钢丝绳过拉，防止井架200起升事故发生的作用。

井架起升保护装置100包括压力测量机构101及距离测量机构102，具体地，压力测量机构101安装在井架200上，且与井架200上的死绳固定器连通，用于检测死绳固定器上的钢丝绳的拉力。

距离测量机构102包括光电信号发生机构102a和光电信号接收机构102b及姿态调整器，光电信号发生机构102a及光电信号接收机构102b中，一者安装在井架200上，另一者安装在人字架300上，且光电信号发生机构102a及光电信号接收机构102b中至少一者通过姿态调整器调整位置，使得光电信号接收机构102b能够接收到光电信号发生机构发射的信号，以检测井架200与人字架300之间的距离。

本实用新型提供的井架起升保护装置100，通过压力测量机构101实时检测井架200上与死绳固定器连接的钢丝绳的拉力；通过将距离测量机构102的光电信号发生机构102a及光电信号接收机构102b，一者安装在井架200上，另一者安装在人字架300上，并通过姿态调整器至少调整光电信号发生机构102a及光电信号接收机构102b中至少一者的位置，来使得光电信号接收机构102b能够接收到光电信号发生机构102a发射的信号，进而实现距离的检测。即本实用新型通过实时监测井架200的钢丝绳上的拉力及井架200与人字架300的距离，来调控井架200的主动刹车及切断井架200驱动组件的电源，来保证井架200的起升安全。

在一些实施例中，井架起升保护装置100还包括控制装置103，控制装置103分别与压力测量机构101、距离测量机构102、井架200的刹车组件及井架200的升降驱动组件通讯连接。

当距离测量机构102测得的距离值小于或者等于预设距离值，且压力测量机构101测得的压力值大于第一预设压力值时，或者，当距离测量机构102测得的距离值大于预设距离值，且压力测量机构101测得的压力值大于第二预设压力值时，控制装置103能够控制井架200的刹车组件刹车，井架200的升降驱动组件停止运行。

具体地，预设距离值根据需要进行设定，以井架200起升到75°时，距离测量机构102测得的距离值为预设距离值为例。

第一预设压力值和第二预设压力值均以实际需要进行设定。

进一步地，本实用新型公开了光电信号接收机构102b固定安装在人字架300顶端靠近井架200一侧的斜梁上，具体地，光电信号接收机构102b包括光电信号接收器及第一支架，光电信号接收器安装在第一支架上，第一支架通过紧固件或者紧箍固定在斜梁上。

光电信号发生机构102a安装在井架200上，具体地，光电信号发生机构102a包括光电信号发生器及第二支架，光电信号发生器安装在第二支架上，第二支架安装在姿态调整器上，姿态调整器安装在井架200上。

在一些实施例中，井架起升保护装置100还包括姿态测量机构104，姿态测量机构104安装在井架200的预设位置处，用于检测井架200的姿态。

具体地，预设位置为井架200起升完成后处于竖直状态的位置上。

进一步地，本实用新型公开了姿态测量机构104为三轴加速度传感器。需要说明的是，姿态测量机构104不限于为三轴加速度传感器，也可以为其它能够实现检测井架200的姿态的机构。

进一步地，本实用新型公开了控制装置103包括参数采集控制机构103a及控制信号输出机构103b，压力测量机构101、距离测量机构102、姿态测量机构104及控制信号输出机构103b分别与参数采集控制机构103a通讯连接，控制信号输出机构103b分别与刹车组件及升降驱动组件通讯连接。

可以理解地，通讯连接可以是通过线缆连接，也可以通过信号连接等。

具体地，机架通过绞车驱动钢丝绳拉动井架200升降，绞车通过气路实现刹车，控制信号输出机构103b通过控制绞车上的气路中的电磁阀来实现绞车的刹车。同时，控制信号输出机构103b还用于控制绞车的动力源的启停。

进一步地，本实用新型公开了控制信号输出机构103b为继电器，参数采集控制机构103a为可编辑逻辑控制器。

需要说明的是，上述公开的控制信号输出机构103b为继电器，参数采集控制机构103a为可编辑逻辑控制器仅是本实用新型的一个具体实施方式，控制信号输出机构103b也可以是其它信号输出机构，参数采集控制机构103a也可以为其它控制器。

进一步地，本实用新型公开了井架起升保护装置100还包括人机交互机构105，人机交互机构105与控制装置103通讯连接。

具体地，本实用新型公开了人机交互机构105为人机交互计算机，更具体地，人机交互计算机为工业可触摸操作人机交互计算机，与参数采集控制机构103a通讯连接，具有参数显示和参数设置功能。

为了及时通知操作者，本实用新型公开了井架起升保护装置100还包括报警器，报警器与控制装置103信号连接。

当距离测量机构102测得的距离值小于或者等于预设距离值，且压力测量机构101测得的压力值大于第一预设压力值时，或者，当距离测量机构102测得的距离值大于预设距离值，且压力测量机构101测得的压力值大于第二预设压力值时，控制装置103能够报警器报警。

具体地，报警器可以是语音报警器，也可以是光传感器，还可以是声光报警器等。

本实用新型具有如下优点：

(1)在井架200起升过程中，压力测量机构101实时检测钢丝绳的拉力，如果超过起升过程中最大限定值，启动保护电路，实现绞车主动刹车和切断绞车动力源，防止启动过程中钢丝绳过拉；

(2)采用距离测量机构102检测人字架300与井架200之间的距离，结合压力测量机构101测得的拉力信号，实现当井架200起升至90°，绞车拉力达到井架200限定拉力时，实现绞车主动刹车及切断绞车动力源，防止井架200过拉。

需要说明的是，本实用新型中表示方位的词，例如，上、下、顶端或者底端等均是以井架起升保护装置100使用时的方向进行的设定，仅为了表述的方便，并不具有其它特定含义。

还需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种井架起升保护装置，其特征在于，包括：

压力测量机构，所述压力测量机构安装在井架上，且与所述井架上的死绳固定器连通，用于检测所述死绳固定器上的钢丝绳的拉力；

距离测量机构，所述距离测量机构包括光电信号发生机构和光电信号接收机构及姿态调整器，所述光电信号发生机构及所述光电信号接收机构中，一者安装在所述井架上，另一者安装在人字架上，且所述光电信号发生机构及所述光电信号接收机构中至少一者通过所述姿态调整器调整位置，使得所述光电信号接收机构能够接收到所述光电信号发生机构发射的信号，以检测所述井架与所述人字架之间的距离。

2.根据权利要求1所述的井架起升保护装置，其特征在于，还包括控制装置；

所述控制装置分别与所述压力测量机构、所述距离测量机构、所述井架的刹车组件及所述井架的升降驱动组件通讯连接；

当所述距离测量机构测得的距离值小于预设距离值，且所述压力测量机构测得的压力值大于或者等于第一预设压力值时，或者，当所述距离测量机构测得的距离值大于所述预设距离值，且所述压力测量机构测得的压力值大于第二预设压力值时，所述控制装置能够控制所述井架的刹车组件刹车，所述井架的升降驱动组件停止运行。

3.根据权利要求2所述的井架起升保护装置，其特征在于，还包括姿态测量机构；

所述姿态测量机构安装在所述井架的预设位置处，用于检测所述井架的姿态；

所述预设位置为所述井架起升完成后处于竖直状态的位置上。

4.根据权利要求3所述的井架起升保护装置，其特征在于，所述姿态测量机构为三轴加速度传感器。

5.根据权利要求3所述的井架起升保护装置，其特征在于，所述控制装置包括参数采集控制机构及控制信号输出机构；

所述压力测量机构、所述距离测量机构、所述姿态测量机构及所述控制信号输出机构分别与所述参数采集控制机构通讯连接；

所述控制信号输出机构分别与所述刹车组件及所述升降驱动组件通讯连接。

6.根据权利要求5所述的井架起升保护装置，其特征在于，所述控制信号输出机构为继电器；

所述参数采集控制机构为可编辑逻辑控制器。

7.根据权利要求2所述的井架起升保护装置，其特征在于，还包括人机交互机构；

所述人机交互机构与所述控制装置通讯连接。

8.根据权利要求7所述的井架起升保护装置，其特征在于，所述人机交互机构为人机交互计算机。

9.根据权利要求1所述的井架起升保护装置，其特征在于，所述光电信号接收机构固定安装在所述人字架顶端靠近所述井架一侧的斜梁上；

所述光电信号发生机构安装在所述井架上。

10.根据权利要求2-8中任意一项所述的井架起升保护装置，其特征在于，还包括报警器；

所述报警器与所述控制装置信号连接。

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