一种钻井平台作业机器人智能防爆控制系统的制作方法

本发明涉及工控技术领域，具体涉及一种钻井平台作业机器人智能防爆控制系统。

背景技术：

多年来，在国家科技计划的支持下，我国工业机器人基础理论和关键技术不断取得新突破，形成了一批具有较强科研实力的企业和研究院所。影响技术市场实现的因素很多，就我国目前的现状而言，研发力量分散、产学研脱节、产业链是其中的一个重要因素。

在当前我国工业机器人研发力量薄弱、核心技术缺失的情况下，合作是提高我国机器人研发水平的根本途径。这种合作不仅包括产学研用的合作、产业链上下游之间的合作，也包括企业之间合作。

以机器人生产为自动化生产线的设备已经越来越受到现代化工业厂家的欢迎，在汽车，电子，工程机械中，机器人的使用非常的普遍，钻井平台机器人就是其中非常突出的例子。其成长的过程非常迅速，而且在钻井实现的效果上也能达到预想的效果。

当钻井平台机器人应用于油气环境时，需要对其构造进行防爆设计，其中防爆控制系统是重要的组成部分。目前油田施工的户外工程防爆电控箱是一种对钻井用电设备进行保护和分配的户外防爆配电及电气系统控制箱，装有嵌入式可编程序控制器，交流变频器、传感器、操作显示器等智能化显示仪表。目前常规防爆控制系统不便于安装和使用，工人劳动强度较大，而且安全性有待改善。

技术实现要素：

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种钻井平台作业机器人智能防爆控制系统，以解决常规防爆控制系统安全性有待改善的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是，常规防爆控制系统不便于安装和使用，工人劳动强度较大。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻井平台作业机器人智能防爆控制系统，包括关节式抓管机，猫道机，动力鼠洞，铁钻，钻台机器人，其中，通过关节式抓管机和猫道机移运钻具；经过动力鼠洞、铁钻和钻台机器人进行钻进，同时进行钻杆的接立根、立根的移动；起下钻时实现钻杆的自动排放；甩钻具时将单根钻具送入猫道机。

作为优选，还包括指梁系统。

作为优选，所述钻台机器人包括机器人本体，减速器，伺服电机，控制系统，机械手防碰撞传感器。

作为优选，所述猫道机包括主机，液压站，操控系统。

作为优选，还包括猫道底座，支撑臂，输送架，坡道。

本发明具有防爆功能电气顺序控制盘、plc控制柜、智能控制系统，融合现代工业控制理论、计算机和网络技术，使用本发明可以替代危险岗位的操作人员，提高钻机自动化水平。本发明实现了油田钻井平台智能钻具作业智能化，具有突出的技术优势。

附图说明

图1是本发明的控制构造图；

图2是本发明的控制模式图；

图3是本发明外部结构的主视图；

图4是本发明外部结构的后视图；

图5是本发明外部结构的侧视图；

图6是本发明中，猫道机的控制系统图。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

一种钻井平台作业机器人智能防爆控制系统，如图1～6所示，包括关节式抓管机，猫道机，动力鼠洞，铁钻，钻台机器人，其中，通过关节式抓管机和猫道机移运钻具；经过动力鼠洞、铁钻和钻台机器人进行钻进，同时进行钻杆的接立根、立根的移动；起下钻时实现钻杆的自动排放；甩钻具时将单根钻具送入猫道机。同时还包括指梁系统。

在以上技术方案中，钻井平台机器人的核心部件包括机器人本体、减速器、伺服电机、控制系统、机械手防碰撞传感器，伺服防碰撞传感器6个部分。

动力猫道的主要技术参数如下：

适应钻台高度：6m、7.5m、9m、10.5m、12m；

输送最大长度：12m；

输送直径范围：3-1/2″～24″；

周转时间：65～105s；

输送最大重量：4500kg；

装机功率：59kw～84kw。

动力猫道的安装过程包括：整体吊装就位，吊车拉升坡道；现场耳板配焊；液压控制管线安装。

该防爆控制系统的主要功能为：实现钻杆、钻铤、套管等管柱在地面台架与钻台面之间往返输送。

动力猫道由主机、液压站及操控系统等组成。通过坡道安装在钻机底座上，利用起升绞车带动输送架，通过无线遥控或者控制面板方式完成管柱上、下钻台作业。

其功能特点主要包括以下方面：

实现钻杆、套管、钻铤等管柱地面与钻台面之间自动往返输送；主机一体化结构设计，便于安装和运输；输送架回位后与底座平齐，便于随钻、测井仪器的安装；具有无线遥控、面板控制等控制方式，操作简单、使用方便；配套蓄能器应急系统，提高设备安全性。采用绞车提升式总体结构方案，由主机和液压动力站两部分组成。

在机械结构层面，本发明主要包括：猫道底座，支撑臂，输送架，坡道，动力猫道-控制系统，plc控制，可实现动作自锁、互锁；变量泵控制技术，根据工况比例调节液压系统参数，减少冲击，节能降耗；上/甩钻具及上套管可实现一键自动化作业。

胜利油区为sl25435，sl50107，sl50207三部钻机进行配套应用：sl25435队正常运行26个月，sl50107队正常运行24个月，sl50207队正常运行15个月；中石油新疆油区为50071、70043、70203、90008、80005五部钻机进行配套应用；针对六勘钻机研制1套动力猫道。目前使用状况良好，能有效降低工人劳动强度，提高施工安全性。

配套前-气动绞车提升、人工推拉完成管柱上下钻台，大尺寸套管需要吊车；

配套后-无线遥控操作实现管柱上、下钻台，减轻了劳动强度。

机械臂的使用说明如下：

按钮说明：

1、前进：按住(三秒后自动进入加速模式)机械臂前伸。

2、后退：按住(三秒后自动进入加速模式)机械臂后退。

3、左旋：按住(三秒后自动进入加速模式)机械臂做左旋运动。

4、右旋：按住(三秒后自动进入加速模式)机械臂做右旋运动。

5、握：机械手握住钻杆。

6、松：需跟7按钮一块按，机械手松开。

7、松：需跟6按钮一块按，机械手松开。

8、停：停止一切机械运动

9、井口：机械臂自动旋转到井口上方。

10、鼠洞：机械臂自动选装到鼠洞上方。

11、star：遥控器使用之前需按一下，进行遥控器启动。

12、记忆：同时按下记忆+井口，则此时记忆当前井口位置；

同时按下记忆+鼠洞，则此时记忆当前鼠洞位置。

注：夹紧的时候电机一直有动作，直到按“停”或者“松”。

操作说明：

a上钻杆：

13、将钻杆提升至坡道

14、按[前进]按钮使机械手前伸

15、按[握]按钮，握住钻杆

16、继续上提钻杆至钻杆离开坡道

17、按[小鼠洞]按钮机械手自动后退并旋转至小鼠洞方向，然后自动前伸至小鼠洞位置

18、下放钻杆至小鼠洞

19、按两个[松]按钮使机械手松开

20、按[后退]使机械手后退到初始位置即可

b甩钻杆

1、钻杆卸扣后，机械手前伸

2、握住钻杆后继续上提钻杆，将钻杆脱扣

3、按[后退]按钮将机械手后退

4、按[左/右转]按钮旋转机械手至坡道方向

5、按[前进]按钮前伸，将钻杆伸至坡道上方

6、按两个[松]按钮，松开机械手

7、下放钻杆至坡道

8、按[后退]按钮，将机械手后退

c接钻杆对扣

1、将钻杆卸扣

2、按[井口]按钮使机械手前伸至井口钻杆

3、握住钻杆后继续上提钻杆，将钻杆脱扣

4、按[小鼠洞]按钮机械手自动移动到小鼠洞位置

5、下放钻杆，将钻杆入扣

6、松开机械手

7、按[后退]按钮，将机械手后退

d排立柱

1、将立柱卸扣

2、按[井口]按钮使机械手前伸至井口立柱

3、握住立柱后继续上提立柱，将立柱脱扣

4、旋转机械手至合适立根位置

5、下放立柱，将立柱落地

6、松开机械手

7、按[后退]按钮，将机械手后退

e下立柱

1、立柱上端吊卡固定好后用机械手握住立柱

2、上提立柱

3、按[井口]按钮，机械手自动伸至井口位置

4、下放立柱，将立柱入扣

5、按[松]按钮，松开机械手

6、按[后退]按钮，将机械手后退

f方钻杆进大鼠洞

1、将方钻杆卸扣

3、按[井口]按钮使机械手前伸至井口方钻杆

3、握住方钻杆后继续上提方钻杆，将方钻杆脱扣

4、按[左/右转]和[前进]按钮调整至大鼠洞位置

5、下放方钻杆，将方钻杆下端放入大鼠洞

6、松开机械手

7、按[后退]按钮，将机械手后退

七、注意事项

1、此设备可进行上钻具、接钻具对扣、排立柱、下立柱、排钻铤、推方钻杆进大鼠洞、甩钻杆等作业，可按照操作按钮指示一步步操作设备进行相应的工作，也可用遥控器进行简单编程自动定位井口和小鼠洞。

2、设备动作时注意机械手和钻具下端不要碰到其他物体。

3、记忆井口或小鼠洞位置方法：以记忆井口为例，将旋钮1旋转到[记忆]位置，操作机械手旋转到井口方向，操作前进按钮使机械手前伸到井口位置，按动井口按钮后将旋钮1旋转到[工作]位置即可。

4、井口到小鼠洞之间接单根方法：旋钮1在[工作]位置,旋钮2在[模式1]位置上，按动[井口]按钮机械手自动定位到井口，按动[小鼠洞]按钮，机械手自动定位到小鼠洞，用于接单根使用。

5、钻具一键到井口或小鼠洞方法：旋钮1在[工作]位置,旋钮2在[模式2]位置上，按动[井口]按钮机械手自动定位到井口，按动[小鼠洞]按钮，机械手自动定位到小鼠洞，用于接立柱，上单根等使用。

6、按动遥控器时用力要轻。

7、除上钻具、接钻具对扣、排立柱、下立柱、排钻铤、推方钻杆进大鼠洞、甩钻杆等作业禁止用作他用。

8、检修或插拔电源插头必须先断电。

9、遥控器使用5号干电池，禁止使用充电电池。

10、长时间不使用时须取出遥控器电池。

11、使用前将液压油箱透气盖换上。

12、设备放倒前将液压油箱密封堵换上拧紧，以防漏油。

13、设备放倒方向和搬运姿态要正确。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。