一種石油鉆機自動排管裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種石油鉆機輔助設(shè)備，具體屬于一種陸地石油鉆機κ型井架配套使用的自動化鉆柱排管裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國現(xiàn)有鉆井作業(yè)中，起下鉆時立根在二層臺上的抓取與排放主要還是依靠人工完成，起下一柱立根需要井架工站在三十多米的高空，依靠雙手來移動立根上部，完成一柱立根的起下作業(yè)。井架工在二層臺上作業(yè)時，工作累、危險高，而且效率低，極易發(fā)生事故，隨著非常規(guī)油氣井的開發(fā)，鉆探區(qū)域的自然環(huán)境愈加惡劣以及HSE精神在石油鉆探工程中的全面貫徹，研發(fā)能替代井架工的裝置日益顯得迫切，其性價比和社會、經(jīng)濟效益也正被潛在用戶所認(rèn)識而密切關(guān)注。為了解決目前這種傳統(tǒng)作業(yè)費時、費力、效率低、環(huán)境惡劣、安全性差的問題，國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)開發(fā)了一些類似機械抓手的二層臺管柱排放裝置，但在國內(nèi)，受高端裝備研發(fā)和制造水平的限制，這類裝置大都還處于研究試驗階段，少量的應(yīng)用也主要是供應(yīng)海洋鉆機。
[0003]近年來陸地鉆機對裝備自動化、高安全性需求日益提高，國內(nèi)外在鉆柱自動化操作系統(tǒng)的研制上也有一定成果，如申請?zhí)枮?01310510852.0的《一種鉆井管柱自動化操作系統(tǒng)》、申請?zhí)枮?01310519994.3的《鉆井平臺鉆桿自動化排放機》和申請?zhí)枮?01420114549.9的《鉆井平臺自動排管機》等，這些裝置在使用過程中，都能實現(xiàn)二層平臺自動排管的功能，但上述裝置各自存在一些問題，如:1.自動化程度不夠，無法實現(xiàn)全自動操作；2.只具有抓取后上下輸送的功能，在二層平臺上不能橫向進(jìn)行排布。申請?zhí)枮?01320540562.6的《一種新型自動排管機械手》和申請?zhí)枮?01010264971.9的《一種井架排管裝置》能實現(xiàn)全方位運動，且全自動性能較好，但其液壓機械臂在進(jìn)行抓取工作時需要全部伸出，橫向和縱向的受力都集中于回轉(zhuǎn)機構(gòu)這一點上，機械臂振幅較大，對設(shè)備強度都有極高的要求，不利于節(jié)約成本，而且為了保持平衡，只能夾持管道的上端，使管道一直保持豎直狀態(tài)，一旦遇到瞬時強風(fēng)，可能造成管道偏移，造成安全隱患。
[0004]基于上述問題，當(dāng)前鉆井用自動排管裝置研發(fā)的技術(shù)難點在于提供一種自動化程度高、操作便捷靈活、易于推廣應(yīng)用的井架二層臺排管裝置，該裝置能提升鉆機的技術(shù)水平，并提高工作效率，降低勞動強度和工作危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種推扶式自動排管機裝置，用以實現(xiàn)鉆柱的自動存取、運送，并按照一定順序排列擺放，本發(fā)明要與液壓自動吊卡配套使用，提高石油鉆機的整體自動化水平。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種石油鉆機自動排管裝置，包括平移機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸縮機構(gòu)、斜臂機構(gòu)、夾鉗組件、檢修平臺、導(dǎo)軌梁、斜拉筋和具有PID調(diào)節(jié)功能的電液比例控制系統(tǒng)；
[0008]所述自動排管裝置整體安裝在二層平臺上方，位于K型井架側(cè)面，由導(dǎo)軌梁和斜拉筋與井架連接固定，斜拉筋一端連接排管裝置，另一端通過高強度螺栓固定在井架上端，斜拉筋與連接排管裝置夾角為45?70度；
[0009]所述平移機構(gòu)包括平移導(dǎo)軌、平移油缸、滑動小車，平移導(dǎo)軌與二層平臺保持平行，一端連接固定導(dǎo)軌梁上，另一端連接斜拉筋，平移油缸在平移導(dǎo)軌中，滑動小車連接在平移導(dǎo)軌上；
[0010]所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括安裝座、回轉(zhuǎn)支承、擺動油缸、芯管組件，安裝座固定于滑動小車下端，回轉(zhuǎn)支承固定于安裝座中，擺動油缸連接回轉(zhuǎn)支承，芯管組件為一根長軸，上端連接回轉(zhuǎn)支承，下端設(shè)有環(huán)套；
[0011]所述伸縮機構(gòu)包括液壓伸縮油缸、伸縮臂、支撐梁和導(dǎo)管組件，導(dǎo)管組件套在芯管組件上，導(dǎo)管組件中部突出部用固定銷軸連接伸縮臂，伸縮臂安裝于液壓伸縮油缸中，液壓伸縮油缸末端連接支撐梁，支撐梁為曲軸形，其另一端連接芯管組件最下端的環(huán)套，液壓伸縮油缸控制伸縮臂伸長或縮短，帶動導(dǎo)管組件在芯管組件上下移動；
[0012]所述斜臂機構(gòu)包括兩根末端彎曲的展臂、支撐臂、輔臂、滑套和橫桿組成，展臂上端通過固定銷軸連接導(dǎo)管組件，兩根展臂之間通過5根橫桿連接，支撐臂一端連接芯管組件的環(huán)套，一端連接最中間的橫桿中部，輔臂一端連接滑套，另一端連接夾鉗組件，滑套另一端連接最上端橫桿，當(dāng)斜臂機構(gòu)轉(zhuǎn)動時，展臂、輔臂、滑套和夾鉗組件構(gòu)成了平行四邊形的四邊，滑套始終保持與地面垂直；
[0013]所述夾鉗組件由鉗口本體、鉗口開合油缸與鉗口調(diào)節(jié)油缸組成；鉗口開合油缸和鉗口調(diào)節(jié)油缸位于鉗口本體和斜臂機構(gòu)連接處，鉗口開合油缸控制鉗口開合，鉗口調(diào)節(jié)油缸用于控制鉗口開合的大小，夾鉗鉗口朝向保持與地面水平，確保夾取的管道在運送過程中垂直于地面。
[0014]進(jìn)一步的，所述檢修平臺安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的安裝座外側(cè)，由一塊平板加四面的護(hù)欄構(gòu)成，容納1-2個工作人員。
[0015]進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的芯管組件轉(zhuǎn)動角度為0?180度，轉(zhuǎn)動精度為0.1度，芯管組件上端與回轉(zhuǎn)支承垂直固定安裝，在轉(zhuǎn)動過程中，芯管組件保持垂直。
[0016]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)管組件控制斜臂機構(gòu)的動作，在斜臂機構(gòu)動作過程中，導(dǎo)管組件和支撐臂分別作用于芯管組件中上部和下端，著力點分散在芯管兩端，不會造成應(yīng)力集中。
[0017]進(jìn)一步的，所述鉗口本體為環(huán)形，環(huán)形內(nèi)側(cè)設(shè)有鋸齒，用于夾持管道。
[0018]進(jìn)一步的，所述芯管組件和導(dǎo)管組件接觸面保持光滑，芯管組件表面涂有潤滑油。
[0019]進(jìn)一步的，所述具有PID調(diào)節(jié)功能的電液比例控制系統(tǒng)，通過抗干擾電纜連接平移機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸縮機構(gòu)、斜臂機構(gòu)、夾鉗組件，控制所有機構(gòu)和組件；
[0020]所述自動排管裝置所采用的液壓系統(tǒng)采用電液比例控制，具有PID調(diào)節(jié)功能，根據(jù)前饋的位置、角度和重量數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)控制機構(gòu)和組件運行，使本自動排管機裝置具有工作精度高、反應(yīng)速度快的特點，能及時、可靠、準(zhǔn)確的完成每一個指令，確保排管機的安全運行。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0022]1、平移機構(gòu)采用伺服級油缸驅(qū)動，在運動時速度平穩(wěn)，可實現(xiàn)精確定位；
[0023]2、伸縮斜臂采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，可以保持夾鉗鉗口朝向的水平；
[0024]3、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用擺動油缸驅(qū)動，工作精度可達(dá)到0.1度，實現(xiàn)高精確角度定位；
[0025]4、夾鉗機構(gòu)可以抱住各種尺寸的鉆柱；
[0026]5、伸縮機構(gòu)采用伺服級油缸驅(qū)動，機械結(jié)構(gòu)為滑套帶動斜臂伸縮，抱住鉆柱運動時，升降位移很小；
[0027]6、所有系統(tǒng)為PLC控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運行穩(wěn)定，易于維護(hù)；
[0028]7、各個油缸上都設(shè)有液壓保護(hù)回路，保證設(shè)備的安全運行。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的井架安裝圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的側(cè)視伸縮臂打開圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的上斜視伸縮臂打開圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的側(cè)視伸縮臂閉合圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的上斜視伸縮臂閉合圖；
[0034]圖6為本發(fā)明的二層臺鉆柱排放圖。
[0035]圖中所示:1為平移機構(gòu)，2為滑動小車，3為旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，4為導(dǎo)管組件，5為伸縮機構(gòu)，6為芯管組件，7為斜臂機構(gòu)，8為夾鉗組件，9為平移油缸，10為檢修平臺，11為斜拉筋，12為導(dǎo)軌梁，13為二層平臺。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0037]如圖1?圖3所示，一種石油鉆機自動排管裝置，包括平移機構(gòu)1、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3、伸縮機構(gòu)5、斜臂機構(gòu)7、夾鉗組件8、檢修平臺10、導(dǎo)軌梁12、斜拉筋11和具有PID調(diào)節(jié)功能的電液比例控制系統(tǒng)；
[0038]所述自動排管裝置整體安裝在二層平臺上方，位于K型井架側(cè)面，由導(dǎo)軌梁12和斜拉筋11與井架連接固定，斜拉筋11 一端連接排管裝置，另一端通過高強度螺栓固定在井架上端，斜拉筋11與連接排管裝置夾角為45-70度，優(yōu)選為60度；所述平移機構(gòu)1包括平移導(dǎo)軌、平移油缸、滑動小車2，平移導(dǎo)軌與二層平臺保持平行，平移導(dǎo)軌和二層平臺的間距需確保容納整套自動排管裝置，平移導(dǎo)軌一端連接固定導(dǎo)軌梁12上，另一端連接斜拉筋11，平移油缸9在平移導(dǎo)軌中，滑動小車2連接在平移導(dǎo)軌上，平移機構(gòu)1由平移油缸9驅(qū)動，帶動滑動小車2在平移導(dǎo)軌上前后移動，平移導(dǎo)軌兩端設(shè)有限位裝置，確保在平移油缸9偶然失效的情況下，滑動小車2不會脫軌；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3包括安裝座、回轉(zhuǎn)支承、擺動油缸、芯管組件，安裝座固定于滑動小車下端，回轉(zhuǎn)支承固定于安裝座中，擺動油缸連接回轉(zhuǎn)支承，芯管組件6為一根長軸，上端連接回轉(zhuǎn)支承，下端設(shè)有環(huán)套，所述環(huán)套固定安裝在芯管組件6下端，當(dāng)芯管轉(zhuǎn)動時，環(huán)套也隨芯管轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3由擺動油缸驅(qū)動帶動下方的芯管和其他鏈接在芯管上的機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3的芯管組件6轉(zhuǎn)動角度為0-180度，轉(zhuǎn)動精度為0.1度，芯管組件6上端與回轉(zhuǎn)支承垂直固定安裝，在轉(zhuǎn)動過程中，芯管組件6保持垂直；所述伸縮機構(gòu)5包括液壓伸縮油缸、伸縮臂、支撐梁和導(dǎo)管組件，導(dǎo)管組件套在芯管組件6上，所述芯管組件6和導(dǎo)