專利名稱：智能游車安全控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于油田鉆采設(shè)備的附件裝置領(lǐng)域，尤其是涉及一種鉆機(jī)、修井機(jī)或其它提升設(shè)備的智能游車安全控制裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的技術(shù)中，在鉆井、修井作業(yè)中，不論白天黑夜，天氣好壞都不能間斷作業(yè)，由于司鉆操作疲勞和環(huán)境因素，很容易發(fā)生游車碰天車和砸鉆臺的事件。嚴(yán)重時因防碰失靈可導(dǎo)致井架變形、倒塌，因防砸失靈導(dǎo)致鉆具斷裂和由下砸產(chǎn)生的火花引起井場火災(zāi)等重大惡性事故。為了保障鉆井、修井作業(yè)的安全，在鉆機(jī)、修井機(jī)上一般都裝有防上碰(又稱天車防碰——游車上提時與天車相撞)裝置，如機(jī)械開關(guān)防碰裝置是在游車的最上限位置裝設(shè)一個機(jī)械開關(guān)，當(dāng)游車到達(dá)上限位置時碰撞此開關(guān)，開關(guān)動作，游車停止上升。機(jī)械開關(guān)防碰裝置可靠性低，且保護(hù)功能不完善。因為鉆井和工業(yè)起重設(shè)備常年在野外或室外·運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，很容易導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)失靈，造成游車或吊鉤發(fā)生撞頂事故。且這種裝置只有防上限碰撞保護(hù)，沒有防下限碰撞保護(hù)功能。更無高度指示功能。游車高度指示儀是由一個高度傳感器和一塊儀表組成。該指示儀能夠指示游車的高度，游車達(dá)到上限和下限位置時能夠報警。游車高度指示儀沒有記憶功能，所以在停電或儀表沒有開機(jī)時，如果游車游上下運(yùn)動后，儀表再開機(jī)后指示的高度值將不正確。而且該指示儀只能報警，不能控制游車運(yùn)行。上述的防碰裝置都存在上述不足之處，且沒有結(jié)合現(xiàn)代化的監(jiān)控和計算機(jī)處理系統(tǒng)，從而不能達(dá)到整個鉆機(jī)系統(tǒng)工作的智能化、精確化的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種智能游車安全控制裝置，尤其適合油田鉆井、修井作業(yè)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種智能游車安全控制裝置，包括系統(tǒng)控制箱、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置，所述系統(tǒng)控制箱包括監(jiān)控終端和控制處理器，所述控制處理器分別與監(jiān)控終端、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置連接，所述剎車系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)連接，傳動系統(tǒng)與高度測量裝置連接。所述高度測量裝置檢測傳動系統(tǒng)的高度位置信息，傳遞給控制處理器，控制處理器接受高度位置信息，并對高度位置信息進(jìn)行分析判斷，如果高度位置信息超出設(shè)定范圍時，控制處理器就會發(fā)出相應(yīng)的指令給剎車系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)接受指令，并對傳動系統(tǒng)采取相應(yīng)的剎車動作，傳動系統(tǒng)停止運(yùn)動。從而達(dá)到傳動系統(tǒng)安全停車的目的。進(jìn)一步，所述控制處理器采用智能PLC系統(tǒng)，該P(yáng)LC系統(tǒng)包括電源模塊、處理器CPU模塊、I/o模塊和高速計數(shù)模塊，所述電源模塊分別與處理器CPU模塊、I/O模塊和高速計數(shù)模塊連接，處理器模塊與I/o模塊和高速計數(shù)模塊連接。主要用于系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送和內(nèi)部數(shù)據(jù)計算。[0009]進(jìn)一步，所述系統(tǒng)控制箱為高防護(hù)等級防護(hù)箱，設(shè)有散熱和保溫裝置。進(jìn)一步，所述高度測量裝置為編碼器，所述編碼器為防爆式增量型高精度編碼器，進(jìn)一步，所述編碼器通過聯(lián)軸結(jié)和傳動系統(tǒng)的滾筒相連接。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出相應(yīng)的脈沖數(shù)傳輸入控制處理器，用來計算游車實時高度。進(jìn)一步，所述編碼器設(shè)置有支架和保護(hù)罩。進(jìn)一步，所述監(jiān)控終端采用觸摸式人機(jī)界面。用來完成對此系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)顯示、記錄等。進(jìn)一步，所述高度測量裝置的測量精度小于lcm。使得控制精度更高。進(jìn)一步，所述剎車系統(tǒng)采用氣壓盤剎。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是I.本實用新型功能強(qiáng)大，通過系統(tǒng)控制箱采集信息、發(fā)出指令，實現(xiàn)了智能化的操作。該智能游車安全控制裝置的適用對象廣泛，適用于1000-12000米各種深度的陸地、海洋鉆機(jī)。2.該智能游車安全控制裝置對鉆機(jī)的匹配性強(qiáng)，適用性市場上絕大多數(shù)的鉆機(jī)配合使用。3.該智能游車安全控制裝置針對鉆機(jī)不同的傳動和氣液系統(tǒng)的類型提供不同的功能輸出。4.在環(huán)境溫度-40(TC +50(TC下能可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)停機(jī)率低于千分之一(指影響鉆井的故障時間)。5.該智能游車安全控制裝置具有可視性模擬畫面顯示，人性化設(shè)計，操作簡單直觀，免于維護(hù)，全程實時動態(tài)顯示大鉤高度；高性能控制處理器，控制精度高、動作時間相應(yīng)快；系統(tǒng)存儲多套運(yùn)行參數(shù)，提前報警；多連鎖輸出，具有安全減速功能，最大程度上減少了緊急剎車對設(shè)備造成的沖擊，保證鉆井生產(chǎn)可靠運(yùn)行。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖圖2是本實用新型的控制處理器的組成框圖圖3是本實用新型的防碰原理圖圖4是本實用新型的控制原理示意圖
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型提供一種智能游車安全控制裝置，包括系統(tǒng)控制箱、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置，所述系統(tǒng)控制箱包括監(jiān)控終端和控制處理器，所述控制處理器分別與監(jiān)控終端、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置連接，所述剎車系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)連接，傳動系統(tǒng)與高度測量裝置連接。所述高度測量裝置檢測傳動系統(tǒng)的高度位置信息，傳遞給控制處理器，控制處理器接受高度位置信息，并對高度位置信息進(jìn)行分析判斷，如果高度位置信息超出設(shè)定范圍時，控制處理器就會發(fā)出相應(yīng)的指令給剎車系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)接受指令，并對傳動系統(tǒng)采取相應(yīng)的剎車動作，傳動系統(tǒng)停止運(yùn)動。從而達(dá)到傳動系統(tǒng)安全停車的目的。[0028]進(jìn)一步，所述控制處理器采用智能PLC系統(tǒng)(如西門子智能PLC系統(tǒng))，該P(yáng)LC系統(tǒng)包括電源模塊、處理器CPU模塊、I/O模塊和高速計數(shù)模塊，所述電源模塊分別與處理器(PU模塊、I/O模塊和高速計數(shù)模塊連接，處理器模塊與I/O模塊和高速計數(shù)模塊連接。主要用于系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送和內(nèi)部數(shù)據(jù)計算。進(jìn)一步，所述系統(tǒng)控制箱為高防護(hù)等級防護(hù)箱，設(shè)有散熱和保溫裝置。進(jìn)一步，所述高度測量裝置為編碼器，所述編碼器為防爆式增量型高精度編碼器，進(jìn)一步，所述編碼器通過聯(lián)軸結(jié)和傳動系統(tǒng)的滾筒相連接。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出相應(yīng)的脈沖數(shù)傳輸入控制處理器，用來計算游車實時高度。進(jìn)一步，所述編碼器設(shè)置有支架和保護(hù)罩。進(jìn)一步，所述監(jiān)控終端采用觸摸式人機(jī)界面。用來完成對此系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和數(shù) 據(jù)顯示、記錄等。進(jìn)一步，所述高度測量裝置的測量精度小于lcm。使得控制精度更高。進(jìn)一步，所述剎車系統(tǒng)采用氣壓盤剎。下面結(jié)合圖4，對本實用新型的控制原理做進(jìn)一步說明(鉆機(jī)的)大鉤的上下運(yùn)動是通過滾筒纏繞大繩完成的，防碰系統(tǒng)編碼器通過聯(lián)軸結(jié)和滾筒相連接。當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時，編碼器跟隨聯(lián)動，同時輸出高速方向性脈沖傳輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)自行計算大鉤的位置。當(dāng)大鉤運(yùn)行至報警或停止位置時，系統(tǒng)自行作出相應(yīng)信號輸出，給操作人員報警信息，同時做出安全保護(hù)連鎖動作。大鉤的報警、停止位置由操作員通過監(jiān)控終端自行設(shè)定。下面結(jié)合圖3，對本實用新型的防碰原理做進(jìn)行進(jìn)一步說明報警、停止參數(shù)的確定防碰報警、停止點參考位置的設(shè)定由操作人員根據(jù)實際工況設(shè)定，只是在系統(tǒng)首次工作時作一次設(shè)定，系統(tǒng)有斷電記憶功能。同時系統(tǒng)可以根據(jù)工況不同設(shè)定多套參數(shù)鉆進(jìn)、提下鉆等。系統(tǒng)初始化狀態(tài)確定四個位置上限報警、動作位置、下限報警、動作位置。系統(tǒng)動作系統(tǒng)自行將大鉤實際位置信號和確定值相比較，當(dāng)大鉤位置達(dá)到報警點時，系統(tǒng)自行輸出報警信號一一蜂鳴報警，變頻傳動系統(tǒng)自動減速。當(dāng)大鉤位置達(dá)到上限報警動作位置時，系統(tǒng)輸出信號到主氣路電磁閥，關(guān)閉主氣路，以實現(xiàn)剎車動作，傳動系統(tǒng)安全停車。防碰釋放當(dāng)系統(tǒng)動作盤剎工作時，將解除系統(tǒng)封鎖。點擊防碰釋放按鈕，傳動系統(tǒng)在安全速度范圍內(nèi)繼續(xù)動作。本裝置對鉆機(jī)的適用性很廣泛，具體為I.鉆機(jī)深度要求該系統(tǒng)適用于1000-12000米各種深度的陸地、海洋鉆機(jī)。2.鉆機(jī)型號要求該系統(tǒng)實現(xiàn)的功能適用于各種型號、類型的機(jī)械式、直流電控式、交流變頻式等鉆機(jī)。3.對鉆機(jī)的傳動和氣路液路要求匹配性很高，下表為本實用新型針對鉆機(jī)不同的傳動和氣液系統(tǒng)的類型提供不同的功能輸出對照表
權(quán)利要求1.一種智能游車安全控制裝置，包括系統(tǒng)控制箱、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置，其特征在于所述系統(tǒng)控制箱包括監(jiān)控終端和控制處理器，所述控制處理器分別與監(jiān)控終端、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置連接，所述剎車系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)連接，傳動系統(tǒng)與高度測量裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述控制處理器采用智能PLC系統(tǒng)，該P(yáng)LC系統(tǒng)包括電源模塊、處理器CPU模塊、I/O模塊和高速計數(shù)模塊，所述電源模塊分別與處理器CPU模塊、I/O模塊和高速計數(shù)模塊連接，處理器模塊與I/O模塊和高速計數(shù)模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述系統(tǒng)控制箱為高防護(hù)等級防護(hù)箱，設(shè)有散熱和保溫裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述高度測量裝置為編碼器，所述編碼器為防爆式增量型高精度編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述編碼器通過聯(lián)軸結(jié)和傳動系統(tǒng)的滾筒相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述編碼器設(shè)置有支架和保護(hù)罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述監(jiān)控終端采用觸摸式人機(jī)界面。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述高度測量裝置的測量精度小于1cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能游車安全控制裝置，其特征在于所述剎車系統(tǒng)采用氣壓盤剎。
專利摘要本實用新型提供一種智能游車安全控制裝置，包括系統(tǒng)控制箱、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置，所述系統(tǒng)控制箱包括監(jiān)控終端和控制處理器，所述控制處理器分別與監(jiān)控終端、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、高度測量裝置、報警裝置連接，所述剎車系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)連接，傳動系統(tǒng)與高度測量裝置連接。本實用新型的有益效果是該智能游車安全控制裝置具有可視性模擬畫面顯示，人性化設(shè)計，操作簡單直觀，免于維護(hù)，全程實時動態(tài)顯示大鉤高度；高性能控制處理器，控制精度高、動作時間相應(yīng)快；系統(tǒng)存儲多套運(yùn)行參數(shù)，提前報警；多連鎖輸出，具有安全減速功能，最大程度上減少了緊急剎車對設(shè)備造成的沖擊，保證鉆井生產(chǎn)可靠運(yùn)行。
文檔編號B66D1/54GK202717541SQ20122025703
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者楊作剛, 孫玉賢, 鄭彥麗, 丁文魁, 劉玉斌 申請人:天津市華勵碩科技有限公司