多功能数码防碰仪系统的制作方法

本实用新型涉钻井勘探技术领域，具体涉及一种多功能数码防碰仪系统。

背景技术：

在实际钻修井作业过程中，作业现场不时会发生一些事故，如游车上提过高(顶)碰天车、大钩倾斜后受惯性作用继续下砸转盘、挂单吊环危险或吊环脱离吊卡、绞车上提损坏防喷器以及半封闸板顶驱液压油缸未收缩到位撞二层台或损坏井架等等。

正常吊环起钻，当司钻给气上提时，两只吊环都挂入了吊卡的耳梁内，且均就位于耳梁的凹部。起始状态下，两只吊环都已挂入吊卡两侧的耳梁内，但在给气上提到一定吨位之后，其吊环的一只甚至两只仍不能够自行滑向耳梁的凹部，即不就位，这就定义为挂“危险”单吊环起钻，因为在继续上提过程中，有很大的可能会发生脱环事故。传统的吊卡吊臂外端采用插销式结构设计，每次吊卡起吊时都需要将插销拔出，操作不便，容易伤手。另外，插销容易受力变形，甚至断裂，造成安全事故。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：传统的吊卡外端采用插销式结构设计，安装操作不便，插销容易受力变形，甚至断裂，造成安全事故，本实用新型提供了解决上述问题的多功能数码防碰仪系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

多功能数码防碰仪系统，包括绞车AB相数码圈数传感器、刹车执行机构及预警机构，还包括防挂单吊环机构，所述防挂单吊环机构包括吊卡和与吊卡适配的锁紧机构；

所述吊卡的两侧底面凹设有第一卡槽；

所述锁紧机构包括与吊卡同轴心线设置的底盘，底盘的顶面两侧均凹设有与所述第一卡槽适配第二卡槽，第一卡槽和第二卡槽之间的环形腔内用于容纳对应吊环；

所述底盘内靠近一侧的第二卡槽处设有转轴，转轴的轴心线与底盘的轴心线平行，转轴的轴向一端由电机驱动、轴向另一端伸入设于吊卡底面的调节孔内，调节孔的内壁设有内螺纹，转轴的自由端套设有调节环，调节环的外壁上设有与所述内螺纹适配的外螺纹；底盘内靠近另一侧的第二卡槽处设有辅助定位杆，辅助定位杆的轴向一端固定在底盘上、另一端贯穿设于吊卡上的定位通孔，并通过螺母旋紧固定。

首先，本实用新型的防碰系统包括现有的天车防碰装置，本实用新型提到的AB相数码圈数传感器、刹车执行机构、预警机构及LED数码显示终端，即基本的数码防碰仪(原型)，通过AB相数码圈数传感器检测绞车滚筒转动圈数，实现自动化预警、点刹以及强制刹车动作，防止上碰天车或者大钩下砸转盘；其次，在现有机构基础上，增设防单吊环危险的机构，具体地工作原理为：先将两根吊环卡设在吊卡两侧的第一卡槽内，然后启动电机，电机驱动转轴正向转动，转轴带动调节环正向转动，由于调节环外壁与调节孔内壁之间的螺纹传动作用，拉动吊卡向底盘方向移动，此时辅助定位杆也逐渐插入吊卡上的定位通孔，直至吊卡底面与底盘顶面接触，第一卡槽与第二卡槽对接，关闭电机，通过螺母旋紧在辅助定位杆的自由端，实现吊卡与底盘的锁紧固定，吊环被锁紧固定在第一卡槽和第二卡槽构成的环形腔内；当需要拆卸吊环时，启动电机，电机驱动转轴反向转动，转轴带动调节环反向转动，通过螺纹传动作用推动吊卡远离底盘，此时辅助定位杆液逐渐移出定位通孔，直至第一卡槽与第二卡槽脱离，取出吊环即可。操作半自动化，且结构简单，方便操作，同时通过底盘与吊卡适配，形成对吊环稳定的锁紧保护机构，有效防止单吊环危险发生；为防止吊卡相对于底盘上下移动过程中发生倾斜，可在辅助定位杆侧壁上设置缓冲橡胶，增大辅助定位杆外壁与定位通孔内壁之间的摩擦阻力。

优选地，所述底盘顶面上、且位于对应第二卡槽的外侧均凸设有限位柱，吊卡的底面两侧对应设有与所述限位柱适配的限位孔。

通过底盘上的限位柱嵌入与吊卡上的限位孔适配，在吊环发生倾斜或偏移过程中，利于增加吊卡与底盘之间受力接触点，增加结构的稳固性，保护转轴、电机及辅助定位杆不受损坏变形。

优选地，所述限位孔内设有缓冲弹簧，缓冲弹簧的轴向一端固定在限位孔的底面上、另一端用于与限位柱的自由端面接触；缓冲弹簧内套设有定位柱，所述定位柱的自由端设有缓冲橡胶垫，所述缓冲橡胶垫的自由端部设有压力传感器。

通过在吊卡两侧的限位孔内设置缓冲弹簧、缓冲橡胶垫以及压力传感器，主要用于通过检测两侧压力传感器受力一致，实现吊卡和底盘两侧稳固对接；电机带动转轴转动拉动吊卡向底盘移动过程中，若电机转动圈数过多，或使吊卡和底盘之间钢性挤压过度损坏整体结构；或者电机转动圈数不足，使吊卡和底盘两侧接触面处受力不均匀，影响使用效果。

优选地，所述多功能数码防碰仪系统还包括与所述压力传感器电性连接的受力显示装置。

通过显示装置直接显示吊卡和底盘两侧接触面受力大小，方便工作人员实时控制操作。

优选地，所述吊卡的底面与底盘的顶面之间通过波纹齿契合接触。

利于增大吊卡底面与底盘顶面之间的接触面积，保障结构的稳固性。

优选地，所述多功能数码防碰仪系统还包括控制主机，所述控制主机包括分析控制模块、执行控制模块以及若干个数据采集接口；所述数据采集接口与数据采集传感器连接，所述数据采集传感器包括AB相数码圈数传感器；分析控制模块用于接收数据采集传感器采集信息进行分析处理；执行控制模块依据分析控制模块发送的控制指令控制刹车执行机构及预警机构做出相应动作。

可在主机上设置多个数据采集接口，方便工作人员安装实际需求选择连接多个数据采集传感器，以增加对应防事故功能。

优选地，所述数据采集传感器还包括第一磁性传感器，所述磁性传感器设于吊卡的两端第一卡槽处，第一磁性传感器用于测定对应吊环位移量。

第一磁性传感器将对应吊环位移量发送至控制主机，控制主机通过分析控制模块进行逻辑判断吊环是否异常，若异常，则通过执行控制模块向预警机构发出报警信息，提醒工作人员进行故障排除；因此通过在吊卡两侧的第一卡槽处安装第一磁性传感器，方便实时检测两根吊环的工作状态，起到防挂单吊环异常的作用。

优选地，所述数据采集传感器还包括第一电接点压力表和第二磁性传感器，所述第一电接点压力表设于顶驱液压油缸的双向液压换向阀处，用于测定双向液压换向阀的液压油压力大小；所述第二磁性传感器用于测定控制顶驱液压油缸的操作手柄位移量。

第一电接点压力表检测双向液压换向阀处的压力大小，第二磁性传感器检测液压油缸手柄的位置，当检测到有油压力或者手柄处于油缸伸出档位，则表示液压油缸处于伸出状态，通过预警机构提醒工作人员，收回液压伸缩杆，防止顶驱液压油缸撞击二层台，甚至损坏井架结构；当检测到无油压力或者手柄处于油缸收回档位，则表示液压油缸处于收回状态，相应的预警机构不会发出报警信息。

优选地，所述数据采集传感器还包括第二电接点压力表和第三磁性传感器，所述第二电接点压力表设于驱动绞车的液压油缸的双向液压换向阀处，用于测定第双向液压换向阀的液压油压力大小；所述第三磁性传感器用于测定控制绞车液压油缸的操作手柄位移量。

在防喷器半封闸板已关闭的情况下，若作业现场不时发生误操作钻井绞车(上提游车)，将会造成半封闸板防喷器芯子或本体损坏、半封闸板变形、钻杆拉断等事故。而现有的控制措施是通过在钻井绞车刹把上挂警示牌等方法引起司钻注意，没有从系统上排除此类风险。本实用新型，通过第二电接点压力表检测双向液压换向阀处的压力大小，第二磁性传感器检测液压油缸手柄的位置，当检测到有油压力或者手柄处于油缸伸出档位，则表示禁止上提绞车，通过预警机构提醒工作人员，即关闭半封闸板互锁上提(下放)绞车，达到防止上提绞车损坏防喷器的目的；当检测到无油压力或者手柄处于油缸收回档位，则表示半封闸板液压油缸处于收回状态，相应的预警机构不会发出报警信息，自动解除“互锁”状态。

优选地，所述控制主机的供电电源使用AC220V或AC110V/DC变换，且内置一体化的UPS不间断电源。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的防碰系统包括现有的天车防碰装置，本实用新型提到的AB相数码圈数传感器、刹车执行机构、预警机构及LED数码显示终端，即基本的数码防碰仪(原型)，通过AB相数码圈数传感器检测绞车滚筒转动圈数，实现自动化预警、点刹以及强制刹车动作，防止上碰天车或者大钩下砸转盘；其次，在现有机构基础上，增设防单吊环危险的机构，具体地工作原理为：先将两根吊环卡设在吊卡两侧的第一卡槽内，然后启动电机，电机驱动转轴正向转动，转轴带动调节环正向转动，由于调节环外壁与调节孔内壁之间的螺纹传动作用，拉动吊卡向底盘方向移动，此时辅助定位杆也逐渐插入吊卡上的定位通孔，直至吊卡底面与底盘顶面接触，第一卡槽与第二卡槽对接，关闭电机，通过螺母旋紧在辅助定位杆的自由端，实现吊卡与底盘的锁紧固定，吊环被锁紧固定在第一卡槽和第二卡槽构成的环形腔内；当需要拆卸吊环时，启动电机，电机驱动转轴反向转动，转轴带动调节环反向转动，通过螺纹传动作用推动吊卡远离底盘，此时辅助定位杆液逐渐移出定位通孔，直至第一卡槽与第二卡槽脱离，取出吊环即可。操作半自动化，且结构简单，方便操作，同时通过底盘与吊卡适配，形成对吊环稳定的锁紧保护机构，有效防止单吊环危险发生；为防止吊卡相对于底盘上下移动过程中发生倾斜，可在辅助定位杆侧壁上设置缓冲橡胶，增大辅助定位杆外壁与定位通孔内壁之间的摩擦阻力；

2、本实用新型提供的方单吊环机构，受力点多且分布均匀，受力接触面积大，结构稳固，有效防止单吊环事故发生；

3、本实用新型提供了多功能的预警机构，对游车(顶)碰天车、大钩倾斜或受惯性作用继续下砸转盘、单吊环危险或吊环脱离吊卡、绞车上提损坏防喷器以及顶驱液压油缸未收缩到位撞二层台或损坏井架具有良好的警示、预防作用。

本实用新型提供的防碰仪系统包括①基本的数码防碰仪(原型)，即绞车AB相数码圈数传感器、刹车执行机构及预警机构，LED数码显示终端，防止游车上提中(起下钻)顶碰天车的自动控制。另外还具有以下功能：②防挂单吊环机构；③防止顶、④封井器、⑤防下砸。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的防挂单吊环机构轴向截面结构示意图；

图2为本实用新型的防挂单吊环机构局部结构示意图；

图3为本实用新型的多功能数码防碰仪系统结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-吊卡，3-第一卡槽，4-底盘，5-第二卡槽，6-转轴， 7-电机，8-调节孔，9-调节环，10-辅助定位杆，11-定位通孔，12-螺母，13-限位柱，14-限位孔，15-缓冲弹簧，16-定位柱，17-缓冲橡胶垫，18-压力传感器，19-钻具通孔，20-控制主机， 21-第一磁性传感器，22-第一电接点压力表，23-第二磁性传感器，24-第二电接点压力表，25- 第三磁性传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例提供了一种多功能数码防碰仪系统，包括绞车AB相数码圈数传感器、刹车执行机构及预警机构、防挂单吊环机构，所述防挂单吊环机构包括吊卡1和与吊卡1适配的锁紧机构；吊卡1的两侧底面凹设有第一卡槽3；锁紧机构包括与吊卡1同轴心线设置的底盘4，底盘4的顶面两侧均凹设有与所述第一卡槽3适配第二卡槽5，第一卡槽3和第二卡槽5之间的环形腔内用于容纳对应吊环；底盘4内靠近一侧的第二卡槽5处设有转轴6，转轴6的轴心线与底盘4的轴心线平行，转轴6的轴向一端由电机7驱动、轴向另一端伸入设于吊卡 1底面的调节孔8内，调节孔8的内壁设有内螺纹，转轴6的自由端套设有调节环9，调节环 9的外壁上设有与所述内螺纹适配的外螺纹；底盘4内靠近另一侧的第二卡槽5处设有辅助定位杆10，辅助定位杆10的轴向一端固定在底盘4上、另一端贯穿设于吊卡1上的定位通孔11，并通过螺母12旋紧固定。

实施例2

基于实施例1的基础上进一步改进，所述底盘4顶面上、且位于对应第二卡槽5的外侧均凸设有限位柱13，吊卡1的底面两侧对应设有与所述限位柱13适配的限位孔14；限位孔 14内设有缓冲弹簧15，缓冲弹簧15的轴向一端固定在限位孔14的底面上、另一端用于与限位柱13的自由端面接触；缓冲弹簧15内套设有定位柱16，所述定位柱16的自由端设有缓冲橡胶垫17，所述缓冲橡胶垫17的自由端部设有压力传感器18；防碰系统还包括与所述压力传感器18电性连接的受力显示装置；吊卡1的底面与底盘4的顶面之间通过波纹齿契合接触。

实施例3

基于实施例2的基础上进一步改进，所述多功能数码防碰仪系统还包括控制主机20，所述控制主机20包括分析控制模块、执行控制模块以及若干个数据采集接口；所述数据采集接口与数据采集传感器连接，所述数据采集传感器包括AB相数码圈数传感器；分析控制模块用于接收数据采集传感器采集信息进行分析处理；执行控制模块依据分析控制模块发送的控制指令控制刹车执行机构及预警机构做出相应动作。数据采集传感器还包括以下传感器：

第一磁性传感器21，所述磁性传感器设于吊卡1的两端第一卡槽3处，第一磁性传感器 21用于测定对应吊环位移量；

第一电接点压力表22，第一电接点压力表22设于顶驱液压油缸的双向液压换向阀处，用于测定双向液压换向阀的液压油压力大小；

第二磁性传感器23用于测定控制顶驱液压油缸的操作手柄位移量；

第二电接点压力表24，所述第二电接点压力表24设于驱动绞车的液压油缸的双向液压换向阀处，用于测定第双向液压换向阀的液压油压力大小；

第三磁性传感器25用于测定控制绞车液压油缸的操作手柄位移量。

此外，控制主机20的供电电源使用AC220V或AC110V/DC变换，且内置一体化的UPS 不间断电源；其他部件型号为：

绞车AB相数码圈数传感器：绞车AB相数码圈数传感器04X-T；

各个磁性传感器均采用：磁性(霍尔)传感器S33；

电接点压力表的型号XY100。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。