DE19842931C1 - Console for operator position, esp. for drilling system - Google Patents

Console for operator position, esp. for drilling system

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    • B62D33/06Drivers' cabs
    • B62D33/063Drivers' cabs movable from one position into at least one other position, e.g. tiltable, pivotable about a vertical axis, displaceable from one side of the vehicle to the other
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Abstract

The console has an insert (7) removably connectable to the console with display and/or control elements mounted on the visible side (8) of the insert. Some or all of the display and/or control elements on another, covered side of the insert are redundant. The insert is mounted rotatably.

Description

Die Erfindung betrifft eine Konsole eines Fahrstandes, insbesondere einer Bohranlage.The invention relates to a console of a control station, in particular one Drilling rig.

Fahrstände werden in vielen Bereichen eingesetzt, in denen Maschinen oder technische Anlagen anhand von mehreren Parametern gesteuert oder geregelt werden sollen, so zum Beispiel Atomkraftanlagen, Heizzentralen, Stahlwerke, Verbrennungsanlagen oder auch Bohranlagen. Beispielsweise Bohranlagen werden auf vielen Gebieten eingesetzt, vornehmlich jedoch auf der Suche bzw. zur Förderung von Energieträgern, Erzen und Wasser. Das Personal auf derartigen Bohranlagen ist stark unfallgefährdet. Darüber hinaus ist es aus Kostengründen wichtig, Stillstandszeiten während der Bohrphase zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. So hat z. B. der Ausfall einer computergestützten Steuerung im Normalfall den sofortigen Stillstand der Bohrung zur Folge.Control stations are used in many areas in which machines or technical systems controlled on the basis of several parameters or should be regulated, for example nuclear power plants, heating centers, Steelworks, incineration plants or also drilling plants. For example Drilling rigs are used in many areas, but primarily on looking for or promoting energy sources, ores and water. The Personnel on such drilling rigs are at high risk of accidents. About that In addition, for cost reasons, it is important to avoid downtimes during the Reduce drilling phase or avoid it entirely. So z. B. the failure a computer-aided control usually comes to an immediate standstill the bore.

Aus diesem Grund wurden zum einen redundante Systeme, um einem Bohrstillstand entgegenzuwirken, und zum anderen, um das Unfallrisiko zu minimieren, geschützte Fahrstände entwickelt, die beispielsweise in der Bohranlage für die kontinentale Tiefbohrung in der Oberpfalz, Deutschland (Forschung, Planung und Betrieb, Band 18, 1993, S. 102) oder auch für Off­ shore-Anlagen (Forschung, Planung und Betrieb, Band 21, 1996, S. 81) realisiert wurden. Diese Fahrstände des Bohrmeisters sind unter ergonomischen Gesichtspunkten gestaltet worden und dienen dazu, die Monitoring- und Kontrollsysteme der Bohranlage aufzunehmen und die Bohranlage in ihrem Bohrbetrieb zu steuern. In diesen Fahrständen sind nun eine oder mehrere Konsolen angebracht, die mit Anzeigen und/oder Bedienungselementen ausgestattet sind. Dabei werden insbesondere bohrtechnische Daten, wie z. B. die Hakenlast, der Druck auf den Meisel bzw. der Pumpen, Tankstände, Volumenströme der Spülung und andere Anlagenstände, angezeigt. Bei modernen Anlagen werden die bohrtechnischen Parameter zunehmend auf Bildschirmen dargestellt oder mit sogenannten "touch screens" gesteuert. Aufgrund der geforderten Redundanz der Steuerungs- und Anzeigeelemente ergibt sich das Problem, daß die Anzeige- und/oder Bedienelemente verkleinert werden müssen, da lediglich begrenzter Platz in den Kabinen des Bohrmeisters bzw. den Bohrmeisterständen vorhanden ist. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die einzelnen Elemente schlechter abzulesen bzw. zu bedienen sind. Diese geschilderten Probleme treten auch bei anderen Anlagen auf, in denen Fahrstände eingesetzt werden.For this reason, on the one hand, redundant systems to one Counteract drilling stoppage, and second, to reduce the risk of accidents minimize, protected control stations developed, for example, in the Drilling rig for the continental deep drilling in the Upper Palatinate, Germany (Research, Planning and Operation, Volume 18, 1993, p. 102) or for Off shore facilities (research, planning and operation, volume 21, 1996, p. 81) were realized. These control positions of the drilling master are under ergonomic aspects have been designed and serve the purpose Monitoring and control systems of the drilling rig and the Controlling the drilling rig in your drilling operation. In these control stands are now one or more consoles attached with displays and / or Controls are equipped. In particular drilling data, such as B. the hook load, the pressure on the chisel or the pumps, tank levels, volume flows of the flushing and others Plant status, displayed. In modern systems, the drilling parameters increasingly displayed on screens or controlled with so-called "touch screens". Because of the required  Redundancy of the control and display elements the problem arises that the display and / or controls must be reduced, because only limited space in the cabins of the drill master or Drill master stands are available. However, this has the disadvantage that the individual elements are more difficult to read or operate. This The problems described also occur in other plants in which Control consoles are used.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei begrenztem Platzangebot in den Konsolen eine Vielzahl und genügend große Anzeigen und Bedienelemente anzuordnen, so daß auch unter ergonomischen Gesichtspunkten die Arbeit des Bedieners beziehungsweise des oder der Bohrmeister erleichtert wird. Andererseits müssen redundante Steuerungs- und Bedienelemente vorgehalten werden, die sofort oder nur nach kurzer Verzögerung den weiteren Betrieb der Bohranlage ohne Stillstand gewährleisten.The object of the invention is to provide limited space in the consoles a large number and large enough displays and controls to be arranged so that the work is ergonomic the operator or the drill master is facilitated. On the other hand, redundant control and operating elements are kept available immediately or only after a short delay Ensure continued operation of the drilling rig without standstill.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Patentanspruches 1 erfüllt. Dieser sieht vor, daß in der Konsole des Fahrstandes zum Beispiel einer Bohranlage ein mit der Konsole lösbar verbundener Einsatz angeordnet ist, wobei auf der sichtbaren Seite des Einsatzes Anzeige und/oder Bedienelemente angeordnet sind und auf einer anderen, verdeckten Seite des Einsatzes ein Teil oder alle Anzeige- und/oder Bedienelemente in ihrer Funktion redundant angeordnet sind.The task is with the features of the invention Claim 1 fulfilled. This provides that in the console of the Control station, for example, a drilling rig can be released with the console connected insert is arranged, being on the visible side of the Use display and / or controls are arranged and on a other, hidden side of the insert, part or all of the display and / or controls are arranged redundantly in their function.

Dies hat den Vorteil, daß bei Ausfall der Anzeige- und/oder Bedienelemente im Normalbetrieb der Einsatz gelöst und mit der bislang verdeckten Seite wieder in die Konsole eingesetzt werden kann. Die Steuer- und Kontrollfähigkeit der Bohranlage bzw. des Bohrbetriebes bleibt somit erhalten und Stillstandszeiten werden reduziert bzw. vermieden.This has the advantage that if the display and / or control elements fail in normal operation, the problem was solved and with the previously hidden side can be inserted back into the console. The tax and The ability of the drilling rig or drilling operation to remain in control remains maintenance and downtimes are reduced or avoided.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, daß der Einsatz drehbar gelagert ist, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Einsatz aus einem mehrseitigen Kasten oder Zylinder besteht, der an seinen Längsachsen in einer Halterung drehbar gelagert ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann vorteilhaft vom Normalbetrieb in den Notbetrieb mit dem redundanten System umgeschaltet werden, indem der Einsatz der Konsole um seine Längsachse gedreht wird und die zur Steuerung und Kontrolle notwendigen Parameter in kürzester Zeit wieder verfügbar sind. Gleichzeitig wird hiermit Platz gespart, da ein manuelles Aus- bzw. Umwechseln des Einsatzes entfällt. Darüber hinaus wird die Betriebssicherheit beim Umschalten erhöht.A special embodiment provides that the insert is rotatably mounted is, the use of in a further advantageous embodiment a multi-sided box or cylinder that is attached to its Longitudinal axes are rotatably mounted in a holder. With such a Design can be advantageous from normal operation to emergency operation with the redundant system can be switched by using the console is rotated about its longitudinal axis and for control and monitoring  necessary parameters are available again in the shortest possible time. At the same time this saves space, as manual replacement or replacement of the Use is eliminated. In addition, the operational safety at Switching increased.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß Wartungsarbeiten während des Betriebes an dem für den Bohrmeister verdeckten Anzeige- und Bedienelementsystem vorgenommen werden können.Another advantage is that maintenance work can be carried out during operation on the display and control element system hidden for the drilling master can be made.

In einer weiteren besonderen Ausgestaltung bestehen die Anzeige- und/oder Bedienelemente aus computergesteuerten Monitoren und Schaltelementen. Dies hat den Vorteil, daß die Kabine des Bohrmeisters bzw. der Fahrstand des Bohrmeisters nach dem modernsten Stand der Computertechnik ausgestattet ist und durch die Programmierbarkeit jederzeit an die jeweiligen Anforderungen an die Steuerungs- und Kontrollfähigkeit angepaßt werden kann.In a further special embodiment, the display and / or Control elements from computer-controlled monitors and switching elements. This has the advantage that the drill master's cabin or the operator's station of the drilling master according to the most modern computer technology is equipped and programmable at any time to the respective Requirements for the ability to steer and control are adapted can.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Anzeige- und/oder Bedienelemente auf der sichtbaren Seite aus computergestützten Monitoren und Schaltelementen aufgebaut und bestehen auf der verdeckten Seite aus hydraulisch und/oder elektrisch und/oder elektromechanisch und/oder pneumatisch gesteuerten Anzeige- und/oder Bedienelementen. Dies hat den Vorteil, daß durch den Einbau konventioneller Redundanzeinheiten auf aufwendige und teure computergestützte und programmierbare Elemente verzichtet werden kann, ohne gleichzeitig die Sicherheit und Steuerbarkeit der Bohranlage zu vermindern. Bei gegebener Redundanz der Steuerungs- und Bedienelemente wird die Verfügbarkeit dadurch noch in vorteilhafter Weise erhöht, daß bei gegebener Redundanz unterschiedliche technische Ausführungen der Anzeige- und Bedienelemente zu einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit der gesamten Bohranlage führt. Noch vorteilhafter ist es, wenn nur ein Teil der bohrtechnischen Daten in dem redundanten oder Notfallsystem angezeigt wird. Dies ist eine kostengünstige Variante, da der Bohrbetrieb aufrechterhalten werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment, the display and / or control elements on the visible side from computer-aided Monitors and switching elements are built and insist on the hidden Hydraulic and / or electrical and / or electromechanical side and / or pneumatically controlled display and / or control elements. This has the advantage of being conventional Redundancy units on complex and expensive computer-aided and Programmable elements can be dispensed with without the To reduce the safety and controllability of the drilling rig. Given The redundancy of the control and operating elements becomes the availability thereby further increased in an advantageous manner that given redundancy different technical versions of the display and Control elements for a lower probability of failure of the entire Drilling rig leads. It is even more advantageous if only a part of the drilling data is displayed in the redundant or emergency system becomes. This is an inexpensive variant since the drilling operation can be maintained.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Bohranlage wird anhand der Zeichnungen 1 bis 4 im folgenden erläutert. Dabei zeigt die An embodiment of the invention in a drilling rig is based on the Drawings 1 to 4 explained below. The shows  

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine konventionelle Kabine eines Bohrführers nach dem jüngsten Stand der Technik, Fig. 1 is a plan view of a conventional cabin of a Bohrführers after the recent state of the art,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Konsole mit einem Einsatz, welcher im Normalbetrieb für den Bohrführer sichtbar ist, Fig. 2 shows a detail from the console with an insert which is visible in normal operation for the driller,

Fig. 3 den Einsatz mit den für den Notbetrieb notwendigen Anzeigeinstrumenten und Fig. 3 use with the display instruments necessary for emergency operation and

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Kabine für den Bohrmeister. Fig. 4 is a side view of a cabin for the drill master.

Die Kabine eines Bohrmeisters (Driller cabin) ist unter ergonomischen und sicherheitstechnischen Gesichtspunkten für Bohranlagen nach dem jüngsten Stand der Technik gestaltet worden. Der Bohrmeister sitzt in einem Fahrsitz 4, der drehbar vor einem Halbrund von Konsolen angeordnet ist und selbst an seinen Seiten über weitere Anzeigen und/oder Bedienkonsolen 5 verfügt. Im direkten Blickfeld des Bohrmeisters befinden sich Konsolensegmente 3, in die Anzeige- und/oder Bedienelemente 6 integriert sind. Dieser Fahrstand des Bohrmeisters ist gegen Verschmutzungen und Lärm wie auch Witterungseinflüsse durch Seitenwände 1 und Fenster 2 sowie ein Dach (nicht dargestellt) geschützt. Für den Bohrbetrieb ist es notwendig, daß der Bohrführer sowohl die Steuerungs- und Kontrollinstrumente, wie z. B. die Anzeige- und/oder Bedienelemente 6, gleichzeitig mit dem nicht dargestellten Bohrgestänge im Blick hat.The cabin of a drill master (Driller cabin) has been designed from an ergonomic and safety perspective for drilling rigs according to the latest state of the art. The drilling master sits in a driving seat 4 , which is rotatably arranged in front of a semicircle of consoles and even has further displays and / or control consoles 5 on its sides. In the direct field of vision of the drilling master there are console segments 3 , in which display and / or control elements 6 are integrated. This driving position of the drilling master is protected against dirt and noise as well as weather influences through side walls 1 and windows 2 and a roof (not shown). For the drilling operation, it is necessary for the drill operator to control and control instruments such. B. the display and / or controls 6 , at the same time with the drill pipe, not shown, in view.

Ein Ausschnitt aus der Konsole aus dem Konsolensegment 3 zeigt die Fig. 2. In dieser Figur ist ein Einsatz 7 in dem Konsolensegment 3 angeordnet. Die sichtbare Seite des Einsatzes, wie er im Normalbetrieb für den Bohrmeister sichtbar ist, weist Flachbildschirme auf, die als "touch screens" ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Parametern entsprechend der jeweiligen Bohroperation computergestützt darstellen. In Längsachse 10 des Einsatzes 7 sind Achselemente 11, wie z. B. Flansche, vorgesehen, die in einem Aufnahmelager 12 drehbar gelagert sind. Der Einsatz kann, wenn z. B. eine Störung der Computer oder der Bildschirme auftritt, um die Längsachse 10 gedreht werden, so daß die Instrumente, wie sie in Fig. 3 gezeigt und im Normalbetrieb verdeckt sind, sichtbar werden. Mit der Drehung des Einsatzes wird auf den Notbetrieb umgeschaltet. Besonders kostengünstig ist die Darstellung nur der minimal notwendigen Bohrparameter auf erprobten und kostengünstigen elektrisch bzw. hydraulischen Anzeigeinstrumenten, wie in diesem Fall dem "Weight Indicator" (Gewichtsanzeiger), dem Pumpendruckanzeiger etc. Grundsätzlich sind beide Systeme permanent aktiv. Grundsätzlich ist auch eine Lagerung des Einsatzes 7 quer zur Längsachse des Einsatzes denkbar. Die Aufrechterhaltung des Notbetriebes mit elektrisch bzw. hydraulischen Anzeigeinstrumenten, wie in diesem Ausführungsbeispiel, hat auch den Vorteil, daß die Computer-Hardware bzw. -Software nicht redundant ausgeführt zu werden braucht, was zu einer geringeren Komplexität der Automatisierungsstruktur führt und die Investitionskosten reduziert.A section of the console from the console segment 3 is shown in FIG. 2. In this figure, an insert 7 is arranged in the console segment 3 . The visible side of the insert, as it is visible to the drill master in normal operation, has flat screens which are designed as "touch screens" and represent a large number of parameters in a computer-aided manner in accordance with the respective drilling operation. In the longitudinal axis 10 of the insert 7 are axis elements 11 , such as. B. flanges are provided, which are rotatably mounted in a receiving bearing 12 . The use can, for. B. a malfunction of the computer or the screens occurs, are rotated about the longitudinal axis 10 , so that the instruments, as shown in Fig. 3 and covered in normal operation, become visible. With the rotation of the insert, the system switches to emergency operation. It is particularly cost-effective to display only the minimally necessary drilling parameters on proven and inexpensive electrical or hydraulic display instruments, such as the "Weight Indicator" in this case, the pump pressure indicator, etc. In principle, both systems are permanently active. In principle, storage of the insert 7 transversely to the longitudinal axis of the insert is also conceivable. The maintenance of emergency operation with electrical or hydraulic display instruments, as in this exemplary embodiment, also has the advantage that the computer hardware or software does not have to be executed redundantly, which leads to a lower complexity of the automation structure and reduces the investment costs.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht der Kabine des Bohrmeisters 17. In dem Konsolensegment 3 ist der Einsatz 7 in Längsachse des Einsatzes 10 eingebaut. Die sichtbare Seite ist dem Bohrmeister 17 beim Normalbetrieb zugewandt. Die verdeckte Seite 9 mit den elektrisch/hydraulischen Anzeigeinstrumenten befindet sich an der Unterseite des Einsatzes, in diesem Fall parallel zur sichtbaren Seite. Wird nun, z. B. manuell, der Einsatz um 180° gedreht, so stehen im Notbetrieb diese Anzeigeinstrumente 14 sofort zur Verfügung, der Bohrbetrieb kann somit aufrechterhalten bleiben. Im Normalbetrieb kann auch während des Bohrbetriebes das redundante System vorteilhaft gewartet werden, ohne daß eine Betriebsunterbrechung stattfinden muß. Bei Wartungsarbeiten bzw. Schulungen oder beim Einspielen neuer Software in das computergestützte System wird vom Normalbetrieb in den Notbetrieb umgeschaltet, so daß bei fortdauerndem Bohrbetrieb, in diesem Beispiel von unten, in die Anzeige- bzw. Bedienbildschirme eingegriffen werden kann. Der Bohrmeister 17 hat Blickkontakt, sowohl zu den Bedien- und Anzeigeelementen auf der sichtbaren Seite des Einsatzes 8 bzw. im Notbetrieb auf die im Normalbetrieb verdeckte Seite 9 wie auch auf das Bohrgestänge 16 über dem Bohrloch bzw. auf der Arbeitsbühne 15. Die Kabine des Bohrmeisters ist in etwa in Höhe der Bohrturmarbeitsbühne 15 angeordnet. Der Bohrmeister verfolgt den Bohrprozeß und steuert die für den Bohrprozeß wichtigen Antriebe, wie z. B. das Hebewerk, die Spülpumpen, den Kraftdrehkopf sowie den Drehtisch. Die manuelle Steuerung, insbesondere im Notbetrieb, erfolgt mittels der Steuerelemente 18, die in die seitlichen Anzeige- und/oder Bedienkonsolen integriert sind. Dadurch bleibt der Bohrprozeß auch im Notbetrieb direkt kontrollierbar und somit unabhängig von einem übergeordneten, computergestützten System. Fig. 4 is a side view of the cab showing the Bohrmeisters 17th The insert 7 is installed in the longitudinal axis of the insert 10 in the console segment 3 . The visible side faces the drilling master 17 during normal operation. The concealed side 9 with the electrical / hydraulic display instruments is located on the underside of the insert, in this case parallel to the visible side. Now, e.g. B. manually, the use rotated by 180 °, these display instruments 14 are immediately available in emergency operation, the drilling operation can thus be maintained. In normal operation, the redundant system can also be serviced advantageously during the drilling operation without the need for an interruption in operation. During maintenance work or training or when importing new software into the computer-aided system, the system switches from normal operation to emergency operation, so that if drilling continues, in this example from below, the display or operating screens can be accessed. The drilling master 17 has eye contact, both to the operating and display elements on the visible side of the insert 8 or in emergency operation to the side 9 covered in normal operation, and also to the drill pipe 16 above the borehole or on the working platform 15 . The cabin of the drilling master is arranged approximately at the level of the drilling platform 15 . The drilling master follows the drilling process and controls the drives that are important for the drilling process, e.g. B. the elevator, the irrigation pumps, the power turret and the turntable. The manual control, in particular in emergency operation, takes place by means of the control elements 18 , which are integrated in the side display and / or control consoles. As a result, the drilling process remains directly controllable even in emergency operation and is therefore independent of a higher-level, computer-based system.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei einem herkömmlichen Fahrstand älterer Bohranlagen eingebaut bzw. diese damit nachgerüstet werden.Of course, the device according to the invention can also be used for one conventional control station of older drilling rigs installed or this be retrofitted.

Claims (5)

1. Konsole eines Fahrstandes, insbesondere einer Bohranlage, mit einem mit der Konsole lösbar verbundenen Einsatz (7), wobei auf der sichtbaren Seite (8) des Einsatzes (7) Anzeige- und/oder Bedienelemente (6) angeordnet sind und auf einer anderen, verdeckten Seite (9) des Einsatzes (7) ein Teil oder alle Anzeige- und/oder Bedienelemente (6) in ihrer Funktion redundant angeordnet sind.1. console of a control station, in particular a drilling rig, with an insert ( 7 ) detachably connected to the console, display and / or control elements ( 6 ) being arranged on the visible side ( 8 ) of the insert ( 7 ) and on another , hidden side ( 9 ) of the insert ( 7 ) part or all of the display and / or control elements ( 6 ) are arranged redundantly in their function. 2. Konsole eines Fahrstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7) drehbar gelagert ist.2. Console of a control station according to claim 1, characterized in that the insert ( 7 ) is rotatably mounted. 3. Konsole eines Fahrstandes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7) aus einem mehrseitigen Kasten oder Zylinder besteht und an seiner Längsachse (10) in einem Aufnahmelager (12) drehbar gelagert ist.3. Console of a control station according to claim 2, characterized in that the insert ( 7 ) consists of a multi-sided box or cylinder and is rotatably mounted on its longitudinal axis ( 10 ) in a receiving bearing ( 12 ). 4. Konsole eines Fahrstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige- und/oder Bedienelemente (6) aus computergestützten Monitoren und Schaltelementen bestehen.4. Console of a control station according to one of claims 1 to 3, characterized in that the display and / or control elements ( 6 ) consist of computer-based monitors and switching elements. 5. Konsole eines Fahrstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige- und/oder Bedienelemente (6) auf der sichtbaren Seite (8) aus computergestützten Monitoren und Schaltelementen und auf der verdeckten Seite (9) aus hydraulisch und/oder elektrisch und/oder elektromechanisch und/oder pneumatisch gesteuerten Anzeige- und/oder Bedienelementen bestehen.5. console of a control station according to one of claims 1 to 4, characterized in that the display and / or control elements ( 6 ) on the visible side ( 8 ) of computer-based monitors and switching elements and on the concealed side ( 9 ) of hydraulic and / or exist electrically and / or electromechanically and / or pneumatically controlled display and / or control elements.
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