一种陆地钻机安装操作模拟系统的教师操作台的制作方法_3

文档序号:8457986阅读:来源:国知局
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[0048] 第十二步,转压为发布格式,为了方便播放,需要将1.3TB大的原始视频文件转 压;设置为32000Kbps码率,WMV8格式,编码器为FFmpeg;转压之后的最终文件为29G;播放 流畅,画质得到最大程度的保护。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明的系统硬件结构图
[0050] 图2为本发明的司钻操作台正面控制面板主视图
[0051] 图3为本发明的司钻操作台侧面控制面板主视图
[0052] 图4为本发明的顶驱机械控制面板主视图
[0053]图5为本发明的操作台控制关系示意图
[0054]图6为本发明的钻机井架/底座模型工作原理图
[0055] 图7为本发明的控制系统总体结构图
[0056] 图8为本发明的井架起升工艺流程图
[0057] 图9为本发明的底座起升工艺流程图
[0058] 图10为本发明的底座下放工艺流程图
[0059] 图11为本发明的井架下放工艺流程图
[0060] 图12为本发明的正常下钻工艺流程图
[0061] 图13为本发明的下钻遇阻工艺流程图
[0062] 图14为本发明的正常起钻工艺流程图
[0063] 图15为本发明的起钻遇卡工艺流程图
[0064] 图16为本发明的正常钻进接立柱流程图
[0065] 图17为本发明的憋跳下的钻进流程图
[0066] 图18为本发明的高压地层钻进流程图
[0067] 图19为本发明的低压地层钻进流程图
[0068] 图20为本发明的粘附卡钻模拟流程图
[0069] 图21为本发明的沉砂卡钻模拟流程图
[0070] 图22为本发明的泥包卡钻模拟流程图
[0071]图23为本发明的公锥打捞模拟流程图
[0072] 图24为本发明的落物磨铣模拟流程图
【具体实施方式】
[0073] 本发明提供了一种陆地钻进安装操作模拟系统的教师操作台,陆地钻机安装操作 模拟系统包括:司钻操作台、钻机模型、教师操作台及三通道环幕投影显示系统。
[0074]司钻操作台包括机箱、内部控制板和参数计算机,所述的机箱的正面设有司钻操 作台正面控制面板,机箱的一个侧面设有司钻操作台侧面控制面板,机箱的另一个侧面设 有顶驱机械控制面板以及缓冲液缸的控制面板。其中在司钻操作台正面控制面板上设置 有电源按钮8、开机按钮7、气喇叭开关6、防碰释放按钮5、悬重缓冲阀19、钻压缓冲阀17、 吊钳扭矩阻尼器14、立管压力阻尼器15、捞刹滚筒离合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开 关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚筒高低速开关、油缸选择开关、底座液压开关、驻 车制动开关以及紧急制动开关;还包括显示表组,其中所述显示表组包括气源压力表2、冷 却水压表、绞车油压表3、转盘油压表4、转盘扭矩表13、泵压表、吊钳扭矩表16、左钳压力表 9、右钳扭矩表10、安全钳压力表12、猫头压力表1、钻井扭矩表、转速表、指重表18、转盘电 流表、锁档压力表以及过卷压力表,具体结构布置如附图2所示;司钻台侧面控制面板上设 置指配开关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路开关、电磁涡流刹车 开关、转盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2号泥浆泵开关、3号泥 浆泵开关、低压报警器开关,具体结构布置如附图3所示;
[0075] 司钻操作台的内部控制板包括司钻操作台第一可编程控制器PLC1和第二可编程 控制器PLC2,上述可编程控制器PLC与参数计算机数据通信采用RS232协议进行通信,其中 第一可编程控制器PLC1的CPU模块通过A/D模块分别与电源按钮、开机按钮、气喇叭开关、 防碰释放按钮、悬重缓冲阀、钻压缓冲阀、吊钳扭矩阻尼器、立管压力阻尼器、捞刹滚筒离 合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚筒高低速开 关、油缸选择开关、底座液压开关、驻车制动开关以及紧急制动开关连接,通过PLC的开关 量输入端口分别与指配开关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路开 关、电磁涡流刹车开关、转盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2号 泥浆泵开关、3号泥浆泵开关、低压报警器开关进行连接;通过PLC采集司钻操作台上的各 个开关,旋钮状态以模拟绞车的升降控制,转盘的转速控制,泥浆泵的调速控制;同时采集 绞车离合器位置、绞车档位、转盘离合器位置、转盘档位、泵调节器位置、柴油机功率调节器 位置;监测悬重、钻压、钻机气源压力、泥浆密度、泥浆粘度以及泥浆失水等参数,通过PLC 的控制使得司钻操作台实现对井架/底座的起升控制、对钻盘的转速控制以及对泥浆泵的 调速控制。
[0076] 其中顶驱机械控制面板上设置有急停按钮60、吊环中位按钮82、复位/静音按钮 70、吊环回转选择开关83、内防喷器开关87、液压泵开关61、锁紧销开关、背钳选择开关64、 吊环倾斜选择开关66、刹车选择开关68、辅助操作开关、风机选择开关65、电机选择开关 67、操作选择开关69、旋转方向选择开关71 ;缓冲液缸的控制面板上设置有左右液缸选择 手柄、液缸压力选择手柄以及液缸伸出/缩回控制手柄,具体结构布置如附图4所示;其中 前端操作台的内部控制板的第二可编程控制器PLC2的CPU模块通过A/D模块分别与急停 按钮、吊环中位按钮、复位/静音按钮连接,通过PLC的开关量输入端口分别与吊环回转选 择开关、内防喷器开关、液压泵开关、锁紧销开关、背钳选择开关、吊环倾斜选择开关、刹车 选择开关、辅助操作开关、风机选择开关、电机选择开关、操作选择开关、旋转方向选择开关 进行连接以实现对顶驱进行控制。
[0077] 其中缓冲液缸的控制面板上设置有左右液缸选择手柄、液缸压力选择手柄以及液 缸伸出/缩回控制手柄;其中司钻操作台的内部控制板的第二可编程控制器PLC2的CPU模 块通过A/D模块分别与左右液缸选择手柄、液缸压力选择手柄以及液缸伸出/缩回控制手 柄连接以对缓冲液缸进行控制。
[0078] 参数计算机作为分布式的上位机完成整个系统的数据采集与控制,主控计算机和 图形计算机完成系统主程序的执行和环幕图形的处理和显示,各台计算机通过TCP/IP协 议互联。司钻操作台和钻机模型之间的前端数据采集及控制由SIEMENSS7-200PLC完成, 并连接构成西门子PPI网络。PLC与参数计算机数据通信采用RS232协议。其中该参数计 算机具有完成从PLC获取前端硬件信息后,将信息发送给主控计算机的通信模块,其中通 信模块还将主控计算机发送过来的信息通过PLC传输给前端硬件加以显示。
[0079] 钻机模型包括井架模型和底座模型,井架模型包括井架和井架核心控制机。其中 井架为前开口型井架,由主体、人字架及附件组成,附件主要有二层台、死绳稳定器、笼梯。 井架主体由左上段、右上段、左中上段、右中上段、左下段和右下段及背横梁、斜拉杆、连接 架组成一个前开口型钢架结构,主体的调整固定是由两个卡销完成。人字架是由左、右前 腿,左、右后腿及横梁等组成的门形结构,用来起放和支靠井架。起升装置由起升大绳、高支 架、低支架和游车大钩支架组成。井架采用人字架起升方式,依靠钻台面绞车的动力,通过 快绳、大钩拉动起升大绳,实现井架起升,井架起升时为了能够使井架平稳的靠放在人字架 上,同时下放井架时又能使井架重心前移,从而依靠井架本身自重下落,在人字架上设有缓 冲装置,通过缓冲装置的伸缩来实现。
[0080] 井架核心控制机选用西门子S7-200系列可编程控制器直接控制司钻操作台上的 操作按钮对应的物理量,以参数计算机作为上位机,由教师控制机对绞车控制台及前端各 PLC模块进行统一管理。整个系统构成一个资源共享、任务分担的分布式控制系统。各控制 台之间的通信采用西门子专用PPI通讯协议。
[0081] 底座模型包括底座和底座核心控制机,其中底座主要由底座主体、起升装置、液压 缓冲装置组成,底座采用平行四边形机构的运动原理,从而实现了高台面设备的低位安装。 采用绞车动力,利用游车大钩使底座从低位整体起升到工作位置。底座主体分为上、中、下 三层:上层为钻台面部分,用来安装钻台面的设备,通过销子连接组成,下层为底座基座部 分,由左如基座与左后基座、右如基座与右后基座分别用销子连接成左、右两个部分。左、右 两个部分之间的连接构件有连接梁、连接架和斜撑。中间层为支撑部分,位于上、下层之间, 起支撑钻台面和起放底座作用。分别由人字架前腿、人字架后腿、前立柱、后立柱、斜立柱组 成,用销子与上、下层连接。人字架由前腿及后腿两部分组成,起升大绳的一端固定在人字 架后腿上,人字架在整个底座起升的过程中起到支撑的作用。起升大绳两端装有套环,另有 参与起升的1组滑轮固定在人字架后腿上。所述钻井模型还包括防护装置组,其中防护装 置组包括实现钻机井架天车防碰功能的钻机井架天车防碰装置、实现防钻机井架过度起升 功能的防钻机井架过度起升装置、实现防钻机井架过度下放功能的防钻机井架过度下放装 置、实现防钻机底座过度起升功能的防钻机底座过度起升装置、实现防钻机底座过度下放 功能的防钻机底座过度下放装置、实现防钻机大钩过度下放功能的防钻机大钩过度下放装 置。
[0082] 底座核心控制机选用西门子S7-200系列可编程控制器直接控制司钻操作台上的 各个物理量(应该是各个开关按钮吧),以参数计算机作为
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