这部分旨在向读者介绍可能与当前描述的实施例的各个方面有关的技术的各个方面。相信该说明有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本实施例的各个方面。因此，应该理解，这些陈述应该从这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。
为了满足消费者和工业对自然资源的需求，公司经常投入大量的时间和金钱从地下寻找和开采石油、天然气和其他地下资源。特别是，一旦发现诸如石油或天然气之类的所需地下资源，通常采用钻井和生产系统来获取和提取资源。这些系统可以根据所需资源的位置而位于陆上或海上。
海上钻井平台通常包括用于升高和降低装置的起重系统。在一些情况下，这些起重系统采用起重机的形式，起重机用于从海上平台装载和卸载设备。当然，起重机和其他起重系统也可以在陆上使用。起重机通常包括起重绳索，其从滚筒退绕出，在起重机的吊杆中的固定位置处(例如，在吊杆的端部处)穿过上部滑轮组中的滑轮，并且在起重绳索的端部处经由下部的行进滑轮组(或吊钩组件)连接到负载。使用起重机升高连接的负载时，应注意避免上部滑轮组与下部滑轮组之间的接触。这种被称为两滑轮组接触的接触会干扰起重机操作并导致起重绳索的故障或悬置负载从起重绳索的断开。在起重机上使用了各种防两滑轮组接触(anti-two-block)感测装置，以帮助避免两滑轮组接触。
技术实现要素：
下面阐述本文公开的一些实施例的某些方面。应当理解，提供这些方面仅仅是为了向读者提供本发明可能采取的某些形式的简要概述，并且这些方面不旨在限定本发明的范围。实际上，本发明可以包括可能未在下面阐述的各种方面。
本公开的至少一些实施例总体上涉及用于警告或停止可能导致行进的吊钩滑轮组与起重机的上部滑轮组之间的两滑轮组接触状况的起重或起重机运动的防两滑轮组接触安全系统。在某些实施例中，防两滑轮组接触感测装置包括吊灯状件，该吊灯状件可悬置在起重机的上部滑轮组下方并且可以接收起重绳索。在至少一个实施例中，感测装置包括触发器组件，该触发器组件用于检测联接到起重绳索并且升高成与触发器组件接触的致动器。在一个实施例中，感测装置具有低维护设计，没有密封件、弹簧、润滑剂、以及精密滑动部件。具有接近感测器或其他检测器的感测盖可以安装在吊灯状件上，用于检测下部滑轮组朝向上部滑轮组的接近并触发警报或预防措施以避免两滑轮组接触。
关于本实施例的各个方面，可以存在上述特征的各种改进。其他特征也可以包含在这些各个方面中。这些改进和附加特征可以单独存在或以任何组合存在。例如，以下关于一个或多个所示实施例说明的各种特征可以单独或以任何组合结合到本公开的任何上述方面中。此外，以上呈现的简要概述仅旨在使读者熟悉一些实施例的某些方面和上下文，而不限于所要求保护的主题。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解某些实施例的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的附图标记在整个附图中表示相同的部件，在附图中：
图1总体上示出了根据本公开的一个实施例的呈具有防两滑轮组接触感测装置的起重机形式的起重系统；
图2和图3是根据一个实施例的图1的装置的防两滑轮组接触感测装置的立体图，该防两滑轮组接触感测装置被示出为具有安装到具有下部触发器组件的主体的盖；
图4和图5是根据一个实施例的感测装置的主体和下部触发器组件的立体图，并且示出处于静止位置和致动位置的下部触发器组件；
图6是根据一个实施例的感测装置的主体和下部触发器组件的分解图；
图7是根据一个实施例的围绕起重绳索定位的图2的感测装置的立体图，并且进一步示出了具有安装在主体上的互锁半壳体的感测盖；
图8是图7的盖的半壳体中的一个的立体图；
图9是根据一个实施例的在没有主体和下触发器组件的情况下示出的感测盖的正视图，并且示出了安装在感测盖中的检测器；
图10示出了根据一个实施例的具有套管的起重绳索，该套管可被防两滑轮组接触感测装置的盖感测到；
图11是根据一个实施例的图10的套管的横截面；
图12是根据一个实施例的用于起重机的控制系统的框图；
图13示出了根据一个实施例的具有多个射频识别标签的起重绳索套管，所述多个射频识别标签将利用防两滑轮组接触感测装置来检测；
图14示出了根据一个实施例的从联接到起重绳索的撞击板向上延伸的起重绳索套管；以及
图15是根据一个实施例的可以在图13的控制系统中使用的控制器的框图。
具体实施方式
下面描述本公开的具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可能不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当理解，在任何这样的实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须做出许多实现特定的决策以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，这些约束可以从一个实施变化到另一个实施。此外，应该理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是，对于受益于本公开的普通技术人员来说，这仍然是设计、制作和制造的常规任务。
当介绍各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含性的，并且意味着可能存在除所列元件之外的其他元件。此外，为方便起见，使用“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、其他方向术语以及这些术语的变体，但不要求任何特定的部件取向。
现在转到本文附图，图1中示出了根据一个实施例的起重系统10。在该示例中，起重系统10体现在起重机12中，但是起重系统10可以在不同的实施例中采用其他形式，并且可以提供为电动或液压起重系统。图1中起重机12示出为安装在平台14上的基座起重机。在某些实施例中，平台14(例如、自升式钻井平台、钻井船或半潜式钻井平台)是钻机的一部分。
所示出的起重机12是具有吊杆的关节悬臂起重机，所述吊杆具有连接到第二梁18的主梁16。图示的系统10包括从起重机12上的可旋转滚筒22卷出的起重绳索20。起重绳索20穿过滑轮24和26，并且在起重绳索20的端部上具有吊钩30的吊钩组件28用于将起重绳索20连接到负载(例如，待通过起重机12提升的用品或装置)。一旦连接，起重绳索20就可以从滚筒22卷入或卷出以升高或降低负载。任何合适的起重绳索20都可以用于起重系统10，诸如钢丝绳、纤维绳或金属缆线。
起重系统10包括防两滑轮组接触感测装置32，该防两滑轮组接触感测装置用于检测吊钩30(或联接到起重绳索20的其他移动部件)何时到达距起重机12的吊杆末端的预定距离。在当前描述的实施例中，防两滑轮组接触感测装置32经由链34从起重机12的吊杆的端部悬置，尽管感测装置32可以替代地用缆线或以某种其它合适的方式悬置。起重绳索20从吊杆的端部向下延伸穿过感测装置32到吊钩组件28。如下面更详细地讨论的，致动器36(例如，撞击板)联接到起重绳索20，用于接合感测装置32的触发器。在一些起重系统中，起重绳索20将移动通过感测装置32；在其他情况下，感测装置32中的起重绳索20将保持静止，而致动器36是将相对于感测装置32移动的行进滑轮组或其他部件。尽管在图1中总体上示出了用于悬臂起重机的感测装置32，如图1所示，可以理解的是，感测装置32可以完全根据本技术用于其他起重机或起重系统，以减少或避免这种其他系统中的两滑轮组接触。
在图2和图3中更详细地示出了防两滑轮组接触感测装置32。如这里所示，感测装置32包括主体42，其中触发器装置44联接在主体42下方，并且盖46安装在主体42上方。在图3中盖46以虚线绘制，以示出了关于主体42和触发器装置44的某些附加细节，这可以参考图4-图6更好地理解。
主体42(也可以称为吊灯状件)可以经由提升孔眼64从起重机悬置。触发器装置44经由连接件联接到主体42，该连接件允许触发器装置44在如图4所示的静止位置与如图5所示的致动位置之间自由移动。更具体地说，在图4的静止位置处，触发器装置44经由包括连接螺栓52、套管54、以及头部56的连接件从主体42悬置。在一些实施例中，头部56与套管54是一体的，但在其他情况下，头部56与套管54可以是单独的部件。尽管可设想其他布置，但是在当前描述的实施例中，连接件延伸穿过主体42，并且触发器装置44通过头部56与主体42的上表面的接合而从主体42悬置。连接件刚性地联接到触发器装置44，但是相对于主体42在轴向方向上自由移动一定距离。如图5中所示，当触发器装置44朝向主体42向上驱动时(例如，当起重绳索被卷入并且致动器36联接到起重绳索时，朝向主体42提升触发器装置44)，连接件随触发器装置移动并且头部56远离主体42的上表面提升。
防两滑轮组接触感测装置32包括用于识别触发器装置44的移动的一个或多个检测器。更具体地，在至少一些实施例中，感测装置32包括接近感测器，用于检测由触发器装置44朝向主体42的移动引起的连接件的移动(例如，当由致动器36向上驱动时)。如果感测装置32包括安装在主体42上的盖46，则接近感测器或其他检测器可以安装在盖46中(例如，作为图9的检测器128)。如果感测装置32包括安装在主体42上的盖46，则接近感测器或其他检测器可以安装在盖46中(例如，作为图9的检测器128)。
头部56中的两个在图4-图6中示出为具有以由一对接近感测器检测的向外延伸的凸片形式的接近目标60，但是目标60可以以任何其他合适的形式提供。两个检测器(例如，在盖46的相对侧处的两个检测器128)可以相对于目标60定位，使得当触发器装置44在起重系统的正常操作期间处于其降低的静止位置时，每个目标60位于检测器之一的检测区域内，其中吊钩与起重机的吊杆充分间隔开。当联接到起重绳索20的致动器36(例如，撞击板、行进滑轮组或一些其他部件)升高到与触发器装置44接触并且然后提升触发器装置44时，连接件向上移动并且目标60升出检测器的检测区域(也称为感测区域)。在这种情况下，检测器可以向控制器发信号通知目标已经移出检测区域，并且如下所述，控制器可以自动地停止起重移动或起重机移动(以避免继续进入两滑轮组接触状态)或通知操作员(例如，通过触发控制面板上的警告警报)。
在至少一些实施例中，在正常起重操作期间(例如，在使起重绳索20移动通过感测装置32时)检测器连续地(或持续地)感测目标60，直到触发器装置44移动通过与致动器36的接触，这导致如上所述的目标60的提升。此外，在这种布置中，检测器的不正确调节(或故障)可以通过检测器在正常条件下(即，触发器装置44未被致动)不能“看到”目标60来指示。这与其中检测器用于在致动触发器装置44时检测物体进入感测器的检测区域的移动的其他可能的布置形成对比。
可以使用任何合适的检测器来感测目标60的存在或不存在。在至少一些情况下，检测器被提供为固态非接触式感测装置。此外，在某些实施例中，检测器被提供为检测金属目标60的电感式接近感测器。在其他实施例中可以使用另外的接近感测器(例如，声学、电容或红外感测器)，或其他形式的检测器。并且虽然上面描述了两个用于检测图1和图2中所示的目标60的检测器，如图4-图6所示，防两滑轮组接触感测装置32可具有任何合适数量的检测器和相关联的目标60。然而，应注意，虽然感测装置32可以仅具有用于感测一个目标60的单个检测器，但是两个或更多个检测器可以用于冗余。
如上所述，所示出的防两滑轮组接触感测装置32包括提升孔眼64，用于将感测装置32连接在起重系统中(例如，经由链34从起重机12的吊杆悬置)。尽管其他实施例可以不同，但是图4-图6中的感测装置32具有多个互锁层，以完全环绕起重绳索20并增强整个组件的刚性。主体或吊灯状件42包括上板70和下板72。尽管这些部件在图4-图6中大体上示出为板，但这些部件在不同实施例中可以以其他形式提供。上板70包括用于接收起重绳索20的孔74和允许板安装在现有起重系统上的狭槽76。也就是说，狭槽76允许通过移动板70通过移动板而使板横向安装，使得起重绳索20穿过狭槽76并进入孔74，而不是将起重绳索20穿过孔74。下板72包括类似的孔80和同样允许板72围绕起重绳索20定位的狭槽82。另外，所示出的触发器装置44包括上板90和下板92，该上板和下板具有起重绳索孔94和100以及允许板90和92以类似于如上所述的方式围绕起重绳索20横向安装的狭槽96和102。在其他实施例中，触发器装置44可以以其他形式提供，诸如部分或完全围绕起重绳索20的实心线或杆。
应当理解，将板70、72、90和92横向安装在起重绳索20周围的能力使得主体42和触发器装置44能够安装在装配好的起重绳索系统上(例如，在不从吊钩组件28断开起重绳索20的情况下，并且将起重绳索穿过每个板)。尽管没有主体42和触发器装置44的单独板完全围绕起重绳索20(由于它们的狭槽)，但是一旦围绕起重绳索20定位，板可以对准并紧固在一起，从而它们的狭槽彼此错开使得板配合以完全环绕起重绳索20。更具体地，狭槽76和82彼此旋转地错开，使得主体42的板70和72配合以完全围绕起重绳索20。类似地，狭槽96和102彼此错开，因此触发器装置44的板90和92也配合以完全围绕起重绳索20。此外，如图4-图6中所示，下板72包括键86，该键接收在上板70的狭槽76中。键86与狭槽76的互锁有助于板70和72的正确对准，并增强主体42的刚性。此外，通过用刚性板完全围绕起重绳索20，感测装置32固有地锁定在一起，以防止装置32从起重绳索无意中断开。
与一些先前的防两滑轮组接触感测装置相比，在本公开的至少一些实施例中，感测装置32没有密封件、弹簧以及需要定期润滑的滑动表面(例如，精密柱塞)。此外，通过不使用润滑剂或密封件，至少一些实施例的感测装置32是低维护(或有效地免维护)装置，因为其不需要手动干预来润滑滑动表面或常规地更换部件。它也可以在完整的起重绳索上装配，并且仍然与钢丝绳具有完全的周向接触。此外，在至少一些实施例中，感测目标60的操作对从吊灯状件42悬置的触发器装置44的连接件的重量不敏感。
如上所述，一些实施例的防两滑轮组接触感测装置32包括联接到主体42的盖46。在图7中总体示出的一个实施例中，盖46的本体由通过紧固件112紧固到主体42的壳体部分110形成。更具体地，这里示出的盖46具有半壳体互锁设计，其可以围绕起重绳索20装配并且然后紧固到主体42。图7中示出的两个半壳体110每个包括诸如图8中所示的键116和配合狭槽118。这允许每个半壳体的键116与另一个壳体的狭槽118轴向对准，使得可以通过将键116滑动到狭槽118中来联接半壳体。所示出的半壳体110是相同的并且可以制造为单个部件，这将允许制造商仅为盖本体(而不是两个不同的部件)生产和储存一个部件并且允许操作者将其备用部件减少一半。在一个实施例中，盖本体由塑料制成，但是可以根据需要使用其他材料。
在图9中盖46的半壳体110示出为围绕起重绳索20装配，而没有感测装置32的主体42或触发器装置44，以更好地示出用于与主体42配合的凹入部122。同样如在该图中总体示出的，半壳体110包括用于接收检测器128的凹入部126，该检测器用于感测目标并且便于避免两滑轮组接触情形。在至少一些实施例中，检测器128在两个半壳体110之间复制，并且与用于增加可靠性的如果/或者逻辑一起使用。检测器128可以以任何合适的方式与控制器通信。在图9中所示的实施例中，每个半壳体110包括联接到连接器组件132的电缆130，该连接器组件接收在保护性卡合适配凹入部134中。外部电缆136可以联接到每个连接器组件132，以便于检测器128与控制器之间的通信。
在一些情况下，如上所述，检测器128包括用于检测通过触发器装置44的致动而移动的目标60的接近感测器。然而，在其他实施例中，检测器128还用于或替代地用于感测起重绳索本身上提供的一个或多个部件(也可以称为目标)。例如，如图10中大体所示，这些部件(例如，金属材料或射频识别标签)可以嵌入围绕起重绳索20定位的套管142中。套管142具有分层结构，其在至少一些实施例中设计成围绕起重绳索20的周边包绕给定长度，并且可具有高可见度设计以帮助操作者看到吊钩30和起重绳索的视觉位置。
如图11中所示，套管142包括定位在内保护绝缘层146与外保护绝缘层148之间的金属材料144(例如，磁性材料)。金属材料144目前被示出为完全围绕内保护层146的层，但是应当理解，不一定是这种情况。在该实施例中，检测器128包括接近感测器，用于在套管142进入防两滑轮组接触感测装置32时检测金属材料144。当检测器128感测到感测装置32中的套管142的存在时，信号可以从检测器128传输到控制系统，控制系统可以通过改变起重速度来响应。例如，在一个实施例中，一旦检测器128检测到金属材料144，控制系统就可以启动减慢吊钩的上升(例如，通过减慢起重绳索的速度)的减速特征。然后，当致动器36触发触发器装置44时，可以停止吊钩的上升。
起重控制系统152的示例在图12中总体上示出为包括检测器154、控制器156、以及联接到起重绳索滚筒22的电动机158。当检测器154(例如，检测器128或一些其他检测器)感测到套管142或检测到触发器装置44的移动时，检测器将信号发送到控制器156。如上面总体讨论的，控制器156可以响应于由检测器发送的信号命令电动机158减速或停止卷入起重绳索20。在一些实施例中，控制器156还响应于信号控制或限制起重机的移动。
在此外其他实施例中，由检测器128(或154)感测的目标是沿着起重绳索20定位的射频识别(rfid)标签。在图13中示出了这种实施例的一个示例，其中rfid标签164嵌入套管142中，并且检测器128提供为rfid读取器。在该实施例中，可以省略金属层144，并且rfid标签164嵌入在套管142的保护层146与148之间。如在本图中所示，rfid标签164沿着起重绳索20纵向间隔开。在至少一些情况下，这些标签164的rfid标记通过纵向轴线逐渐变化，从而提供套管142的正位置(例如，相对于撞击板或其他致动器36)。当rfid标签164向上行进通过盖46时，盖46的检测器读取rfid标签164并且向控制器156指示标签的检测。控制器156响应于信号而采取的动作可以基于检测到的rfid标签而变化。例如，在一些实施例中，当检测到第一rfid标签164时(例如，更靠近套管142的顶部的标签)，控制器启动上升的起重绳索的减速，然后在检测到第二rfid标签164时命令起重绳索停止(例如，更靠近套管142的底部的标签)。在一些这样的实施例中，主体42和触发器装置44可以作为备用(即，作为冗余止动特征)保持在防两滑轮组接触感测装置32中。在更进一步的实施例中，附加的rfid标签164可以用于在检测到时触发更进一步的功能(例如，用于在停止之前的阶段减慢起重速度)。
套管142的长度可以在不同的实施方式之间变化。例如，长度可以根据起重绳索20的行进速度或速率而变化。在一个实施例中，如图14中大体所示，套管142围绕起重绳索20布置，该套管从位于吊钩球/重物顶部的致动器36(例如，撞击板)处开始的位置向上延伸。
应注意，可以以任何合适的形式提供用于实施本文所述的各种功能的控制器156(例如，响应于来自防两滑轮组接触感测装置32的信号而减慢或停止起重)。在至少一些实施例中，这种控制器156以基于处理器的系统的形式提供，其示例在图15中示出且大体上由附图标记170表示。在该示出的实施例中，系统170包括通过总线174连接到存储器装置176的处理器172。应当理解，系统170还可以包括多个处理器或存储器装置，并且这种存储器装置可以包括易失性存储器(例如，随机存取存储器)或非易失性存储器(例如，快闪存储器和只读存储器)。一个或多个存储器装置176用应用指令178编码，诸如可由处理器172执行的软件，以控制如本文所述的起重系统操作。数据180还可以存储在存储器装置176中。在一个实施例中，应用指令178存储在只读存储器中，并且数据180存储在可写非易失性存储器(例如，快闪存储器)中。系统170还包括接口182，该接口使得能够在处理器172与各种输入或输出装置184(例如，检测器128或154)之间进行通信。接口182可以包括使能够实现这种通信的任何合适的装置，诸如调制解调器或串行端口。装置184还可以包括操作员控制面板，用于将信息(例如，通过感测装置32触发的警告警报)通信到操作员并从操作员接收输入。
虽然本公开的各方面可以容许各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了特定实施例，并且已经在本文中对其进行了详细描述。但应该理解，本发明并不限于所公开的特定形式。更确切地说，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。