NL9302152A - Inrichting en werkwijze voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig. - Google Patents

Description

Titel: Inrichting en werkwijze voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig.

Beschrijving

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en een werkwijze voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig, in het bijzonder voor het besturen van een hefwerktuig aan een boortoren.

Bij via een kabel aangedreven hefwerktuigen wordt ten minste één motorisch aangedreven kabelhaspel gebruikt. De kabel loopt vaak via ten minste één omkeerrol en/of via takels waarbij zich aan het kabeleinde een vasthoudinrichting bevindt, in het eenvoudigste geval een kraanhaak. De door de vasthoudinrichting, waaraan zich de op te heffen last bevindt, in te nemen laad- en ontlaadposities voor de last zijn vaak op grote afstand gelegen van de besturingsinrichting voor de motorisch aangedreven kabelhaspel. Een nauwkeurige positionering van de last langs het verplaat sings traject is daarom vaak bijzonder moeilijk.

De inrichting en de werkwijze volgens de uitvinding kunnen in het bijzonder worden toegepast bij via een kabel aangedreven hefwerktuigen, zoals deze op boorinrichtingen, bijvoorbeeld voor het boren naar aardolie en aardgas, worden gebruikt. Hierbij moet de uit talrijke buiselementen bestaande boorpijp tijdens het boren gemonteerd of gedemonteerd worden, wanneer bijvoorbeeld de boorpijp voor het uitwisselen van de beitel uit het boorgat moet worden geheven. Hiertoe moet het hefwerktuig heen en weer worden bewogen tussen een onderste positie in het gebied van de boorplatform en een bovenste positie in het gebied van het bovenste werkvlak. Onder de moeilijke omstandigheden bij het boren, zoals ploegendienst en ongunstige weersomstandigheden, worden de gewenste posities vaak niet voldoende nauwkeurig ingenomen. Een te grote af- wijking van de posities kan tot zware beschadigingen van de boortoren of het boorplatform leiden. Het is daarom belangrijk om de gewenste posities langs het verplaatsingstraject zoveel mogelijk automatisch in te nemen resp. vroegtijdig voor het bereiken van de gewenste positie de aandrijfinrichting gecontroleerd af te remmen.

Uit de stand van de techniek zijn geen inrichtingen bekend, waarmee dit zou kunnen worden bereikt. In het Amerikaanse octrooischrift US 1.616.321 wordt een waamemings-inrichting voor een boortoren beschreven, waarbij inrichtingen voor het bepalen van de boordiepte op een rol in de toren zijn aangebracht. Bovendien zijn een gewichtssensor op de motorisch aangedreven kabelhaspel (kabeleinde-anker) en een detector onder de rol in de toren aangebracht. Door deze inrichtingen wordt een signaal afgegeven wanneer de beweegbare kabelhaspel van de takel het gebied van de rol in de toren bereikt. De op de rol in de toren aangebrachte sensor voorziet op grond van de altijd aanwezige slip niet in een nauwkeurige positionering langs het verplaatsingstraject. Daarenboven kan de onderste ingenomen positie in het gebied van het boorplatform niet worden geregistreerd. Tenslotte ontbreekt een gecontroleerd in werking tredend remproces.

De uitvinding heeft tot doel een inrichting en een werkwijze voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig te verschaffen, waardoor langs het verplaatsingstraject de gewenste posities op een veilige manier kunnen worden ingenomen.

Dit doel wordt bereikt door een inrichting volgens conclusie 1 en een werkwijze volgens conclusie 8. Conclusie 7 beschrijft een mogelijkheid voor het gebruik van de inrichting voor de besturing van een via een kabel aangedreven hefwerktuig aan een boortoren.

Het doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat een voor de positie van het hefwerktuig langs het verplaatsingstraject representatief meetsignaal wordt opgenomen. Verder is in een registratie van het gewicht aan het hefwerktuig voor- zien. Uitgaand van het voor de positie van het hefwerktuig representatieve signaal, dat tijdens de beweging van het hefwerktuig altijd of tenminste bij het gebruik van digitale signalen met zeer korte tussentijden wordt opgenomen, worden volgens de uitvinding de gewenste posities achter elkaar ingenomen. Bij elke positie wordt de bij deze positie behorende meetwaarde opgeslagen. Vervolgens wordt door middel van remproeven langs het verplaatsingstraject de remweg bepaald voor ten minste twee rotatiesnelheden van de aangedreven kabel-haspel. Uit de renproeven wordt de afhankelijkheid van de remweg ten opzichte van het toerental van de motorisch aangedreven haspel bepaald. Tijdens het verplaatsen is dan altijd de positie van het vasthoudelement en het toerental van de motorisch aangedreven kabelhaspel alsmede de daarbij behorende noodzakelijke remweg bekend. Ook bij variabele toerentallen kan dan rekening worden gehouden met de remweg vóór het bereiken van de gewenste posities. Hiertoe wordt voor het automatische verplaatsen de reminrichting vroegtijdig voor het bereiken van de gewenste positie geactiveerd. Omdat de bij het respectievelijke toerental behorende noodzakelijke remweg bekend is, kan het remproces zodanig worden bestuurd, dat het vasthoudelement op de gewenste positie stopt. Voorzover van het toerental afhankelijke reminrichtingen, zoals bijvoorbeeld wervelstroomremmen, worden gebruikt, kunnen navolgend aanvullende reminrichtingen, bijvoorbeeld schijf- of trommelremmen, worden geactiveerd. Laatstgenoemde kunnen bij uitval van de wervelstroomrem ook direct voor het af remmen worden geactiveerd.

De inrichting en werkwijze zullen aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening.

Aan een boortoren l met een trekkabel, waaraan een vasthoudelement 13 is aangebracht, moeten de gewenste posities 11 en 12 worden ingenomen. Positie ll komt overeen met het bovenste werkvlak. Positie 12 komt overeen met de vereiste afstand boven het boorplatform. Ter besturing van de boorinstallatie inclusief de motorisch aangedreven haspel 5 is voorzien in een besturingsinrichting 2 met een verplaatsingshefboom voor de hijsinrichting. Door middel van een schakelaar 3 voor het kiezen van de bedrijfswijze kunnen de noodzakelijke werkwij zestappen, zoals het inlezen van de bovenste en onderste positie, de automatische of handmatige werking in combinatie met de inrichting voor het opnemen, verwerken en opslaan van meetwaarden 4 worden toegepast. Op de motorisch aangedreven haspel zijn de motoren 9 aangebracht, die weergegeven zijn met hun besturingsleidingen. Bovendien is voorzien in een reminrich-ting 8. De reminrichting 8 omvat bij voorkeur een wervel-stroomrem, maar kan ook verdere, in het bijzonder mechanische remmen bezitten. Op de kabelhaspel 5 zijn meetwaardesensoren 6 en 7 aangebracht. Met de meetwaardesensoren 6 en 7 wordt de rotatie van de kabelhaspel 5 geregistreerd. De sensoren 6 en 7 kunnen, zoals weergegeven, op een aansluit stuk van de as van de rem 8 zijn aangebracht. De inrichting voor het opnemen, verwerken en registreren van de meetwaarden 4 is met de inrichting 10 voor het aktiveren van de reminrichting 8 verbonden.

Voor het besturen van het via een kabel aangedreven hefwerktuig bestaande uit de motorisch aangedreven kabelhaspel 5, de rol 14 in de toren en het vasthoudelement 13, dat hier tezamen met de beweegbare rol van de takel is weergegeven, is in combinatie met een meet inrichting voor het vaststellen van de gewichtsbelasting, welke meetinrichting normaliter op de kabelhaspel 5 is aangebracht, voorzien in een meetinrichting ter controle van posities op het verplaatsingstraject alsmede een meetwaardeverwerkings- en besturingseenheid. Verrassenderwijs is gebleken, dat de meetinrichtingen 6 en 7 voor het gecontroleerd bereiken van de gewenste posities 11 en 12 direct op de door en motor aangedreven kabelhaspel 5 moeten zijn aan-gébracht.

Voordeligerwijs kunnen de meetinrichtingen 6 en 7 ter controle van de posities 11 en 12 langs het verplaatsingstraject als omwentelingsmeetinstrumenten zijn uitgevoerd.

Hiervoor worden bij voorkeur absolute meetinstrumenten gebruikt. Hieronder vallen bijvoorbeeld potentiometers, waarmee bijvoorbeeld het meten tot en met 1024 omwentelingen mogelijk is. Het gebruik van andere absolute meetinstrumenten, die bijvoorbeeld zijn voorzien van gecodeerde schijven, is ook mogelijk. Uit veiligheidsoverwegingen wordt bij voorkeur, aanvullend aan het absolute meetinstrument 6 voorzien in een incrementeel meetinstrument 7. Meetsignalen van beide meetinstrumenten kunnen voor de veiligheid met elkaar worden vergeleken en bij een afwijken van de meetwaarden kan met aanvullende veiligheidsmaatregelen worden ingegrepen.

Tijdens het gebruik van de besturing volgens de uitvinding wordt in hoofdzaak de positie van het vasthoudelement 13 geregistreerd. Bovendien wordt het gewicht gemeten. Tijdens het verplaatsen van het vasthoudelement 13 wordt door middel van de motorisch aangedreven kabelhaspel 5 bij het bereiken van bepaalde posities de reminrichting 8 geactiveerd, waarbij rekening wordt gehouden met de remweg. Deze bepaalde posities liggen binnen het door de posities 11 en 12 gedefinieerde werkgebied. Ze worden door de besturing automatisch, afhankelijk van het toerental van de kabelhaspel, zodanig gekozen, dat bij het respectievelijke toerental de in te nemen positie 11 resp. 12 na het activeren van de reminrichting wordt bereikt. De posities 11 en 12 worden aanvankelijk door middel van handbediening ingenomen. De daarbij behorende meetwaarden van het absolute meetinstrument 6 worden in de inrichting 4 opgeslagen. Reeds tijdens het verplaatsen van de ene naar de andere positie kunnen volgens een de voorkeur genietende bedrijfswijze twee verschillende toerentallen van de motorisch aangedreven kabelhaspel 6 door de inrichting 4 worden ingesteld. De inrichting 4 activeert dan in dit programma de werking van de reminrichting door middel van de inrichting 10 voor het activeren van de rem 8. Voor de twee gekozen toerentallen, bijvoorbeeld 150 en 250 tpm, wordt in de verwerkings-inrichting 4 door registratie van de omwentelingen van de kabelhaspel 5 de noodzakelijke remweg gemeten, De remweg is niet lineair afhankelijk van het toerental. Deze afhankelijkheid is in het bijzonder paraboolvormig, waarbij de helling van de parabool naar gelang het remvemogen kan variëren. Door de remproef wordt uit de hoeveelheid van mogelijke parabolen de voor de actuele toestand van de installatie maatgevende kromme vastgelegd. Omdat met een toenemende gewichtsbelasting de parabool in richting van de ordinaat verschuift, kunnen verdere remproeven bij een toenemende gewichtsbelasting automatisch worden opgenomen. Dit kan bijvoorbeeld bij 20, 40, 60 en 80 % van de toelaatbare totale belasting van de hijsinrichting gebeuren. Daarnaast kan erin zijn voorzien, dat tijdens het automatische bedrijf met geregelde tussenpozen ook door het waarnemen van elk afzonderlijk remproces veranderingen van de remweg, bijvoorbeeld door het verouderen van de remmen, automatisch worden gecorrigeerd.

Met de op grond van de meetwaarde van het absolute meetinstrument 6 bij elk toerental bekende remweg en met de eveneens op grond van de meetwaarde van het absolute meetinstrument 6 bekende positie van het vasthoudelement 13 kan door de inrichting voor het verwerken van de meetwaarden 14, waarin deze meetwaarden zijn opgeslagen, de reminrichting 8 via de activeringsinrichting 10 worden bestuurd. Omdat hierbij rekening wordt gehouden met de remweg, komt het vasthoudelement 13 op de gewenste positie 11 resp. 12 tot stilstand. Om het vasthoudelement 13 in de posities 11 en 12 te fixeren, kunnen aanvullende reminrichtingen zijn aangébracht, die ook als noodremmen kunnen worden gebruikt.

Het absolute meetinstrument wordt dusdanig aangebracht, dat de te bereiken posities altijd in het werkingsgebied daarvan liggen. Bij het opnieuw opleggen van het kabel, bijvoorbeeld wanneer het kabel moet worden doorgesneden, worden de posities 11 en 12 éénmalig opnieuw opgenomen en de bijbehorende meetwaarden van het absolute meetinstrument geregistreerd. Bij voorkeur geschiedt dan ook automatisch het opnieuw kalibreren van de remweg.

Claims (12)

1. Inrichting voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig met tenminste één motorisch aangedreven afrembare kabelhaspel en een, met het kabel verbonden vast-houdelement voor lasten, dat door de rotatie van de kabelhaspel een verplaat sings traject, in het bijzonder periodiek herhaalbaar, aflegt waarbij meetinrichtingen voor het bepalen van de gewichtsbelasting en voor het controleren van posities op het verplaat sings traject alsmede een inrichting voor de opname, verwerking en opslag van meetwaarden alsmede de besturing en reminrichtingen zijn aangebracht, met het kenmerk, dat de meetinrichting (6,7) voor het controleren van posities (11,12) op de motorisch aangedreven kabelhaspel (5) is aangebracht .

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetinrichting (6,7) ter controle van posities (11,12) langs het verplaatsingstrajeet is uitgevoerd om omwentelingen van de motorisch aangedreven kabelhaspel te bepalen.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de meetinrichting voor het bepalen van omwentelingen van de motorisch aangedreven kabelhaspel als absoluut meetinstrument (6) is uitgevoerd.

4. Inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat naast het absolute meetinstrument (6) ook een incrementeel meetinstrument (7) op de haspel is aangebracht.

5. Inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat de inrichting (4) voor het opnemen en het opslaan van de meetwaarden op een zodanige wijze is aangebracht, dat de reminrichting (8) kan worden bestuurd.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat inrichtingen (10) voor het activeren van de reminrichting (8) door de inrichting (4) voor het opnemen en verwerken alsmede het opslaan van de meetwaarden zijn aangebracht.

7. Toepassing van een inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 6 voor dé besturing van een via een kabel aangedreven hefwerktuig aan een boortoren (l), met het kenmerk, dat door de meetinrichting (6,7) ter controle van posities langs het verplaatsingstrajeet en door de inrichting (4) voor het opnemen en opslaan van de meetwaarden de meetwaarden worden geregistreerd, waarbij deze meetwaarden overeenkomen met gewenste, periodiek in te nemen posities (11,12) van het vast-houdelement, dat voor ten minste twee toerentallen van de motorisch aangedreven kabelhaspel (5) de remweg door het in werking stellen van de inrichtingen (10) voor het activeren van de reminrichting en het opnemen van de meetwaarden van de meetinrichting (6,7) ter controle van posities langs het verplaatsingstraj eet bepaald en opgeslagen wordt en dat de inrichtingen (10) voor het activeren van de reminrichting, rekening houdend met de remweg, voor het bereiken van de gewenste posities (11,12) langs het verplaatsingstrajeet in werking worden gesteld.

8. Werkwijze voor het besturen van een via een kabel aangedreven hefwerktuig, in het bijzonder aan een boortoren, waarbij het hefwerktuig door ten minste een af te remmen, motorisch aangedreven kabelhaspel wordt aangedreven en de te heffen last aan een met het kabel verbonden vasthoudelement wordt bewogen, met het kenmerk, dat in hoofdzaak de positie van het vasthoudelement alsmede het gewicht van de daaraan hangende last wordt geregistreerd, dat het bepalen van de positie van het vasthoudelement bij de motorisch aangedreven kabelhaspel (5) plaatsvindt en dat bij het bereiken van bepaalde posities van het vasthoudelement (13) een reminrichting (8) wordt geactiveerd.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omwentelingen van de motorisch aangedreven kabelhaspel (5) met een absoluut meetinstrument worden gemeten.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat voor de langs het verplaatsingstrajeet van het vasthoudelement gewenste posities (11,12) de daarbij behorende meetwaarden van het absolute meetinstrument worden opgeslagen.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de remweg voor ten minste twee toerentallen van de motorisch aangedreven kabelhaspel (5) door het in werking stellen van de reminrichting (8) en de registratie (4) van de tot het afremmen benodigde omwentelingen wordt bepaald.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat uit de meetwaarde van het absolute meetinstrument (6) de positie van het vasthoudelement (13) en het toerental van de kabelhaspel (5) en daaruit de overeenkomstige remweg worden bepaald, dat de reminrichting (8) via de inrichting voor het verwerken van de meetwaarden (4) en de inrichting (10) voor het activeren van de reminrichting rekening houdend met de remweg zodanig wordt geactiveerd, dat het vasthoudelement op de gewenste posities (11,12) stopt.