专利名称：电子司钻系统的双机热备份装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子司钻系统设备本身的安全控制技术，是一种能够提高钻机刹车系统设备运行的安全性和可靠性，避免发生钻井安全事故的电子司钻系统的双机热备份装置。
背景技术：
目前，钻井现场使用司钻控制系统(包括手动控制、自动控制)设备，采用的方案大都是单路结构，即只有主路工作无支路热备份。单路系统存在的问题是抗故障能力低，一旦控制回路中某一环节发生故障，轻者导致整个系统设备停机，影响正常生产；重者引发安全事故，所造成的后果和带来的损失是非常惨痛的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够提高钻机刹车系统设备运行的安全性和可靠性，避免发生钻井安全事故的电子司钻系统的双机热备份装置。
本实用新型是这样实现的包括刹车钳1、换向阀3、压力传感器4、刹车阀5、换向阀6、压力传感器7、先导控制阀8、蓄能器9、溢流阀10、电机11、液压泵12、起停控制器13、压力传感器14、液压泵15、压力传感器16、压力传感器17、电子司钻控制器18、驱动器19、驱动器20、先导控制阀21、压力传感器22、刹车阀23、压力传感器24、电机25、起停控制器26、油箱27，电子司钻控制器18分别与换向阀3、压力传感器4、压力传感器24、换向阀6、压力传感器7、压力传感器22、驱动器20、驱动器19、压力传感器17、压力传感器16、压力传感器14、起停控制器26连通，刹车钳1与刹车阀5、刹车阀23连通，换向阀6分别与先导控制阀21、先导控制阀8连通，在压力传感器17的支路上装有蓄能器9，电机11分别与液压泵12、起停控制器13连接，电机25分别与液压泵15、起停控制器26连接，在压力传感器14与压力传感器16之间的支路上装有溢流阀10。
液压泵12、15并联安装。
刹车钳1至少一个以上。
本实用新型的效果是，电子司钻系统采用双机热备份技术后，一方面减少了由于系统故障造成井场停钻几率，避免了由于系统故障造成钻井事故或人员事故；另一方面延长了系统平均无故障使用时间和设备使用寿命，缩短钻井总时间，降低了钻井成本。
电子司钻系统的关键部件均采用双机热备份方案，以保证系统工作更为可靠、安全。系统主体采用双路并联方案，正常时，一路工作，另一路实时跟踪备份。一旦其中一路发生故障，系统自动切换为另一路接替工作，同时保证无系统扰动现象。
附图为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
该系统所采取的技术方案是电子司钻系统采取双机热备份的关键部件包括盘式刹车液压系统的动力源即液压泵12、15，主刹车先导控制阀8、21，及其驱动器19、20，刹车阀5、23。电子司钻系统智能监测和控制关键部件的运行状态，时刻保证有一路正常工作，另外一路保持跟踪备份状态。一旦正常工作的那一路发生故障，另外一路立即接替，同时系统发出警报信息通知司钻等技术人员及时处理故障。
如图1所示，电子司钻系统对盘式刹车液压系统动力源即液压泵12、15，主刹车先导控制阀8、21及其驱动器19、20还有刹车阀5、23，均采用双机热备份技术。
双机热备份1.液压系统动力源液压泵12、15是盘式刹车液压系统动力源，作为刹车装置的动力源，其重要性可想而知。如图1所示，并联安装两台液压泵12液压泵12、15是盘式刹车液压系统动力源，作为刹车装置的动力源，其重要性可想而知。如图1所示，并联安装液压泵12、15作为液压系统的动力源使用，两台互为备份。系统通过安装在泵出口管线上的压力传感器14、16实时监控液压泵12、15的工作状态，当发现当前工作的液压泵12、15出现故障停止工作后，系统立刻自动启动备用泵保持继续正常工作，同时发出警报及故障信息报告司钻，泵源切换期间的保压工作由蓄能器9负责。正常工作时，由电子司钻控制器18自动控制两台液压泵12、15交替工作，通常是一台泵工作24小时之后切换到另外一台泵继续工作。当出现两台泵都有故障时，电子司钻控制器18立刻采取自动紧急刹车(此紧急刹车为安全钳和工作钳的复合制动)，等待司钻等人员处理故障。
2.主刹车先导控制阀及其驱动器如图1所示，A路和B路互为备份作为主刹车先导阀8、21的控制回路，电子司钻控制器18通过实时检测电流信号I1、I2、I3、I4和压力信号P1、P2的变化情况，进而实时监控A、B两路驱动器19、20和先导控制阀8、21的工作状态。正常工作时，系统通过A路控制盘式刹车的刹车阀5、23，与此同时，系统控制B路实时跟踪A路的工作状态，并保持B路的压力控制输出与A路的压力控制输出相一致。当A路出现故障时，系统自动控制换向阀6切换到B路控制盘式刹车的刹车力矩，并且在瞬间保持了系统刹车力矩的一致性，不会出现扰动情况。与此同时系统发出警报及故障信息报告司钻。
3.刹车阀如图1所示，电子司钻控制器18通过实时监测刹车阀出口压力信号P3、P4的变化情况，跟踪刹车阀5、23工作状态。由于两路刹车阀5、23的控制信号是相同的，保证其输出也相同，所以当一路刹车阀出现故障时，电子司钻控制器18通过控制换向阀6由另一路刹车阀控制盘式刹车的刹车力矩并且不会出现扰动现象。
4.智能组合、无扰动切换电子司钻系统双机热备份有一特殊功能，系统根据监测出故障点，能够自动选择最优备份方案，保证系统工作在最优状态，并且在处理故障时无系统扰动。例如，系统正常工作时，为A路先导控制，刹车阀23输出压力P3控制盘式刹车的刹车力矩。当系统检测到压力信号P1不正常时(即A路先导控制发生故障)，自动控制换向阀6换向，由B路先导控制，依然由C路刹车阀输出压力P3控制盘式刹车的刹车力矩，而D路刹车阀输出压力P4依然保持跟踪备份状态；同样，当系统监测到压力信号P3不正常时(即C路刹车阀控制发生故障)，自动控制换向阀6换向，依然由A路先导控制，而由D路刹车阀输出压力P4控制盘式刹车的刹车力矩，此时，B路先导控制则依然保持跟踪备份状态。换言之，当P2或P4出现不正常时，电子司钻控制器18则采取相应措施保持系统继续正常工作。即电子司钻控制器18具有A路先导控制，C路和D路互为备份以及B路先导控制，C路和D路互为备份同时A、B两路先导控制一样互为备份的四种组合方式。系统时时保证P1和P2、P3和P4两两一致，所以在进行任何切换时都不会出现扰动现象。
权利要求1.电子司钻系统的双机热备份装置，包括刹车钳(1)、换向阀(3)、压力传感器(4)、刹车阀(5)、换向阀(6)、压力传感器(7)、先导控制阀(8)、蓄能器(9)、溢流阀(10)、电机(11)、液压泵(12)、起停控制器(13)、压力传感器(14)、液压泵(15)、压力传感器(16)、压力传感器(17)、电子司钻控制器(18)、驱动器(19)、驱动器(20)、先导控制阀(21)、压力传感器(22)、刹车阀(23)、压力传感器(24)、电机(25)、起停控制器(26)、油箱(27)，其特征在于电子司钻控制器(18)分别与换向阀(3)、压力传感器(4)、压力传感器(24)、换向阀(6)、压力传感器(7)、压力传感器(22)、驱动器(20)、驱动器(19)、压力传感器(17)、压力传感器(16)、压力传感器(14)、起停控制器(26)连通，刹车钳(1)与刹车阀(5)、刹车阀(23)连通，换向阀(6)分别与先导控制阀(21)、先导控制阀(8)连通，在压力传感器(17)的支路上装有蓄能器(9)，电机(11)分别与液压泵(12)、起停控制器(13)连接，电机(25)分别与液压泵(15)、起停控制器(26)连接，在压力传感器(14)与压力传感器(16)之间的支路上装有溢流阀(10)。
2.根据权利要求1所述的电子司钻系统的双机热备份装置，其特征在于液压泵(12)、液压泵(15)并联安装。
3.根据权利要求1所述的电子司钻系统的双机热备份装置，其特征在于在装置的底部设有油箱(27)。
4.根据权利要求1所述的电子司钻系统的双机热备份装置，其特征在于刹车钳(1)至少一个以上。
专利摘要一种涉及电子司钻系统设备本身的安全控制技术的电子司钻系统的双机热备份装置，包括刹车阀5、换向阀6先导控制阀8、液压泵12、刹车钳1与刹车阀5、刹车阀23连通，换向阀6分别与先导控制阀21、先导控制阀8连通，在压力传感器17的支路上装有蓄能器9，电机11分别与液压泵12、起停控制器13连接，电机25分别与液压泵15、起停控制器26连接，部件均采用双机热备份方案，以保证系统工作更为可靠、安全。系统主体采用双路并联方案，正常时，一路工作，另一路实时跟踪备份。一旦其中一路发生故障，系统自动切换为另一路接替工作，同时保证无系统扰动现象。
文档编号F16D66/00GK2871838SQ20052012711
公开日2007年2月21日 申请日期2005年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者林凡夫 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团科学技术研究院