一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统及控制方法与流程

本发明属于钻井控制系统技术领域，涉及一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，还涉及上述控制系统的控制方法。

背景技术：

柴油发动机驱动钻井泵组主要包括柴油发动机、变速箱、联轴器、钻井泵等。

目前柴油发动机驱动钻井泵组的控制系统，主要包括柴油发动机的控制系统、变速箱的气动控制系统，钻井泵配套辅助电机(灌注泵电机、喷淋泵电机、润滑油泵电机)的控制系统，发动机、变速箱及钻井泵相关数据的采集及综合信息显示，包括相关的互锁、报警、停机等功能。其控制系统较为分散，控制箱多，气控管路复杂，难以实现高效的集成控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，解决了现有技术中存在的难以实现高效的集成控制的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，包括柴油发动机，柴油发动机依次传动连接有变速箱、钻井泵，变速箱通过电磁阀组连接有气源，柴油发动机内设置有数据采集模块，数据采集模块连接有控制模块，控制模块分别与柴油发动机、数据采集模块、变速箱、电磁阀组、钻井泵连接。

本发明的特点还在于：

还包括有报警模块，报警模块分别与plc控制器、控制显示器连接。

控制模块包括控制显示器，控制显示器连接有plc控制器，plc控制器分别与柴油发动机、数据采集模块、变速箱、电磁阀组、钻井泵连接。

plc控制器包括调节模块、第一判断模块、第二判断模块，调节模块用于根据控制显示器的输入调节电磁阀组，完成变速箱的换挡；第一判断模块用于判断数据采集模块采集的数据否超过或者低于预设阈值，第一判断模块与报警模块连接；第二判断模块用于判断数据采集模块采集的数据是否达到停机阈值，第二判断模块与柴油发动机连接。

数据采集模块包括压力变送器、温度变送器，压力变送器、温度变送器与plc控制器连接。

还包括有远程控制显示器，远程控制显示器与控制显示器连接。

本发明的另一目的是提供一种柴油发动机驱动钻井泵组控制方法。

本发明所采用的另一技术方案是，一种柴油发动机驱动钻井泵组控制方法，采用权利要求的控制系统，包括以下步骤：

通过控制显示器输入调节值，plc控制器对电磁阀组进行调节，完成变速箱的换挡；

数据采集模块采集柴油发动机内的信号，通过plc控制器的ai模块输入，plc控制器将实时采集的信号显示在控制显示器上；

plc控制器将采集的柴油发动机信号与预设阈值进行对比，当实时信号超过或者低于预设阈值时，plc控制器控制报警模块发出报警信号；当实时信号达到停机阈值时，plc控制器控制柴油发动机紧急停车。

本发明的有益效果是：

本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，通过控制模块同时对柴油发动机、变速箱、钻井泵辅助电机进行集成控制，在控制显示器可同时对进行柴油发动机、变速箱、钻井泵辅助电机操作，减少了控制箱的数量，提高了系统的操作性和可靠性；采用plc编程对数据进行处理及逻辑控制，同时通过控制显示器对电磁阀组进行控制以直接进行变速箱档位切换，用控制电缆代替气管线，节约了安装空间，提高了系统的可靠性；与远程控制显示器之间用一根控制电缆代替多根气管线，节约成本且布置简洁、方便；通过电控气的方式简化了传统的直接气控的方式，使得现场施工及操作更加简便，同时减小了维护的难度。本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制方法，操作简单、实现了对柴油发动机、变速箱、钻井泵的高效集成控制。

附图说明

图1是本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统的结构示意图；

图2是本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统内控制模块的结构示意图。

图中，1.柴油发动机，2.变速箱，3.钻井泵，4.电磁阀组，5.气源，6.数据采集模块，601.压力变送器，602.温度变送器，7.控制模块，701.控制显示器，702.plc控制器，7021.调节模块，7022.第一判断模块，7023.第二判断模块，8.报警模块，9.远程控制显示器，10.喷淋泵，11.灌注泵，12.润滑油泵，13.联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，如图1所示，包括柴油发动机1，柴油发动机1依次传动连接有变速箱2、钻井泵3，变速箱2通过联轴器13与钻井泵3连接，钻井泵3包括钻井泵本体和辅助电机，变速箱2通过电磁阀组4连接有气源5，电磁阀组4分别通过气控管线与变速箱2、气源5连接。如图2所示，柴油发动机1内设置有数据采集模块6，数据采集模块6连接有控制模块7，控制模块7分别与柴油发动机1、数据采集模块6、变速箱2、电磁阀组4、钻井泵3连接。

钻井泵3还连接有喷淋泵10、灌注泵11、润滑油泵12，喷淋泵10、灌注泵11、润滑油泵12均与控制模块7连接。喷淋泵10用于将冷却水从水箱中抽出，喷射到钻井泵3缸套的内外表面，对缸套进行冷却；灌注泵11用于将泥浆从泥浆池(罐)吸入，注入到钻井泵3的吸入管汇中，提高钻井泵的吸入效果；润滑油泵12用于将润滑油从油池中吸入，喷射到钻井泵的曲轴轴承、小齿轮轴、十字头轴承等部位，起到润滑的作用。

控制模块7包括控制显示器701，控制显示器701连接有plc控制器702，plc控制器702分别与柴油发动机1、数据采集模块6、变速箱2、电磁阀组4、钻井泵3(辅助电机)连接。plc控制器702通过信号采集电缆与数据采集模块6、变速箱2、钻井泵3连接，plc控制器702通过控制电缆与电磁阀组4连接。

变速箱2的换挡控制采用电磁阀组4控制气源5换挡，通过plc控制器702的di模块接入电磁阀组4内各个电磁阀的通断信号，经过plc控制器702逻辑控制，以继电器类型通过plc控制器702的do模块传送至电磁阀组4，采用电控气的方式控制电磁阀组4内相应电磁阀的通断，来实现变速箱2的换挡。

数据采集模块6包括压力变送器601、温度变送器602，压力变送器601、温度变送器602与plc控制器701连接。压力变送器601、温度变送器602均为标准二线制4～20ma变送器，变送器采集的信号通过plc控制器702的ai模块输入，plc控制器702内搭载step7等专用plc编程软件，实现对柴油发动机1进行故障监控，并通过ao模块输出至控制显示器701。

还包括有报警模块8，报警模块8分别与plc控制器702、控制显示器701连接。当plc控制器702判断柴油发动机1出现低油压、高水温情况时，向报警模块8发出指令，报警模块8发出报警信号。报警模块8可以为警示灯或者蜂鸣器。

plc控制器702包括调节模块7021、第一判断模块7022、第二判断模块7023，调节模块7021与电磁阀组4连接，调节模块7021用于根据控制显示器701的输入调节电磁阀组4，完成变速箱2的换挡；第一判断模块7022用于判断采集的柴油发动机1实时温度是否超过预设温度阈值、实时压力是否低于预设压力阈值，第一判断模块7022与报警模块8连接；第二判断模块7023用于判断采集的柴油发动机1实时温度、压力是否达到停机阈值，第二判断模块7023与柴油发动机1连接。

还包括有远程控制显示器9，远程控制显示器9通过控制电缆与控制显示器701连接。

压力变送器601、温度变送器602采集柴油发动机1内的温度、压力信号，通过plc控制器702的ai模块输入，plc控制器702将实时采集的温度、压力信号显示在控制显示器701上；

通过控制显示器701输入调节值，plc控制器702对电磁阀组4进行调节，完成变速箱2的换挡；

plc控制器702将采集柴油发动机1内的温度、压力信号与预设温度阈值、预设压力阈值、停机阈值进行对比，当实时温度超过预设温度阈值或者实时压力低于预设压力阈值时，plc控制器702控制报警模块8发出报警信号；当温度、压力信号达到停机阈值时，plc控制器702控制柴油发动机1紧急停车。

通过以上方式，本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制系统，通过控制模块同时对柴油发动机、变速箱、钻井泵辅助电机进行集成控制，在控制显示器可同时对进行柴油发动机、变速箱、钻井泵辅助电机操作，减少了控制箱的数量，提高了系统的操作性和可靠性；采用plc编程对数据进行处理及逻辑控制，同时通过控制显示器对电磁阀组进行控制以直接进行变速箱档位切换，用控制电缆代替气管线，节约了安装空间，提高了系统的可靠性；与远程控制显示器之间用一根控制电缆代替多根气管线，节约成本且布置简洁、方便；通过电控气的方式简化了传统的直接气控的方式，使得现场施工及操作更加简便，同时减小了维护的难度。本发明一种柴油发动机驱动钻井泵组控制方法，操作简单、实现了对柴油发动机、变速箱、钻井泵的高效集成控制。