钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种顶驱吊环防撞井架二层台安全防护自动控制装置或自动安全防护报警装置。


背景技术：

2.顶驱机械吊环和旋转头在上扣卸扣、取放立根、接立根等钻井作业中的特有作用，使钻井作业效率大大提高，但也附带产生了顶驱吊环与井架二层台碰撞的风险。例如，司钻旋转操控台上的前倾旋钮使机械吊环前倾时，由于司钻观察不清，或是误操作使前倾的机械吊环在完成作业后未能及时归中位，此时若游车上下行进，前倾的机械吊环将会与井架工人所站的二层台发生碰撞，从而导致严重的安全事故。


技术实现要素：

3.本实用新型提出一种顶驱吊环防撞井架二层台的安全防护控制装置，在二层台与井架的连接处，将悬臂梁式压力传感器的一端固定在二层台底座上，悬臂梁式压力传感器的另一端固定在钻机井架上，当顶驱吊环前倾碰撞二层台时，悬臂梁式压力传感器输出信号给plc控制单元，进而启动防碰控制器和防护执行机构，从而避免顶驱吊环碰撞井架二层台。
4.本实用新型采用的技术方案：
5.钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，包括信号采集单元、plc控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入plc控制单元的一路输入端，其特征在于：所述信号采集单元还包括顶驱吊环碰撞二层台时的应激信号检测机构，所述应激信号检测机构采用悬臂梁式压力传感器，所述悬臂梁式压力传感器的输出信号也接入plc控制单元的一路输入端；所述plc控制单元输出控制信号连接防护执行单元。
6.所述悬臂梁式压力传感器的一端固定在二层台底座上，悬臂梁式压力传感器的另一端固定在钻机井架上。
7.所述的钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，防护执行单元包括控制电磁阀以及梭阀，所述控制电磁阀和梭阀联锁到绞车滚筒和总离合高低速控制气路之中，构成盘刹连锁装置；控制电磁阀和梭阀气源进口分别连接气源，所述控制电磁阀的控制线圈连接plc控制单元的输出端，所述控制电磁阀的输出口a连接控制总离合与高低速，控制电磁阀的输出口b连接梭阀的控制输入端，所述梭阀的输出连接控制盘刹。
8.与所述plc控制单元的一输出端连接有报警单元，所述plc控制单元连接一体化工控机。
9.实用新型有益效果：
10.1、本实用新型钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，通过悬臂梁式压力传感器采集顶驱吊环碰撞井架二层台时产生的应激信号，进而通过plc控制单元自动控制盘刹刹
车系统来锁定游车，避免重大事故的发生。经济适用，且安全可靠。
11.2、本实用新型钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，利用绞车传感器监测游车上/下行进高度，可以在井架二层台防护区间内感知顶驱吊环是否碰撞了井架二层台，避免了盲目防护，适合国内外各种型号的钻机，技术难度不大，性价比较高。
附图说明
12.图1：本实用新型钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置结构示意图。
具体实施方式
13.本实用新型钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，包括信号采集单元、plc控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括悬臂梁式压力传感器、绞车传感器或大钩位置传感器；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入plc控制单元的一路输入端，所述悬臂梁式压力传感器的输出信号也接入plc控制单元；所述plc控制单元输出控制信号连接防护执行单元。
14.下面通过具体实施方式，对本实用新型技术方案做进一步的详细描述。以下各实施例仅用于说明本实用新型，不应当构成对实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在现有技术范围内，采用惯用技术手段的置换以及和现有技术进行简单组合，均不脱离本实用新型保护范围。
实施例
15.参见图1，本实施例的钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，顶驱吊环碰撞井架二层台时的应激信号检测元件悬臂梁式压力传感器，悬臂梁式压力传感器输出的压力信号接入plc控制单元。
16.所述悬臂梁式压力传感器的一端固定在二层台底座上，悬臂梁式压力传感器的另一端固定在钻机井架上。
17.采用绞车传感器实时检测游车大钩的高度位置信号，并传输给plc数字信号输入端；采用悬臂梁式压力传感器实现plc数字信号输入端对顶驱吊环下压猴台时产生压力信号的采集；系统运行时，plc依据设定的程序自动分析判断游车大钩是否临近了井架二层台。当游车大钩临近井架二层台进入防撞系统设定的判断区域时，系统发出报警信号提示司钻；如果在报警之后游车大钩继续行进，导致顶驱吊环下压了井架二层台，悬臂梁式压力传感器受到上挂或下压会发出压力信号，该信号传输给plc,plc依据设定的程序自动分析判断压力信号是否达到了设定的判断值，如果达到了设定的判断值，则防撞系统发出控制信号给执行单元，执行单元内与绞车滚筒和总离合高低速控制气路联锁的电磁阀和梭阀动作后锁定游车。


技术特征：
1.钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，包括信号采集单元、plc控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器，所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入plc控制单元的一路输入端，其特征在于：所述信号采集单元还包括顶驱吊环碰撞二层台时的应激信号检测机构，所述应激信号检测机构采用悬臂梁式压力传感器，所述悬臂梁式压力传感器的输出信号也接入plc控制单元的一路输入端；所述plc控制单元输出控制信号连接防护执行单元。2.根据权利要求1所述的钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，其特征在于：所述悬臂梁式压力传感器的一端固定在二层台底座上，悬臂梁式压力传感器的另一端固定在钻机井架上。3.根据权利要求1～2任一项所述的钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，其特征在于：所述防护执行单元包括控制电磁阀以及梭阀，所述控制电磁阀和梭阀联锁到绞车滚筒和总离合高低速控制气路之中，构成盘刹连锁装置；控制电磁阀和梭阀气源进口分别连接气源，所述控制电磁阀的控制线圈连接plc控制单元的输出端，所述控制电磁阀的输出口a连接控制总离合与高低速，控制电磁阀的输出口b连接梭阀的控制输入端，所述梭阀的输出连接控制盘刹。4.根据权利要求3所述的钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，其特征在于：与所述plc控制单元的一输出端连接有报警单元，所述plc控制单元连接一体化工控机。

技术总结
本实用新型公开了一种钻机顶驱吊环防撞井架二层台控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及防护执行单元；所述信号采集单元包括悬臂梁式压力传感器、绞车传感器或大钩位置传感器；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号接入PLC控制单元的一路输入端，所述悬臂梁式压力传感器的输出信号也接入PLC控制单元的一路输入端；所述PLC控制单元输出控制信号连接防护执行单元。PLC控制单元利用绞车传感器监测游车上/下行高度，同时利用悬臂梁式压力传感器采集顶驱吊环与猴台发生碰撞时产生的应激信号，继而通过自动控制系统及时锁定游车，防止重大事故发生。防止重大事故发生。防止重大事故发生。


技术研发人员：赵刚 赵长亮 苗晓丽 史园园 杨玉娟
受保护的技术使用者：濮阳市百福瑞德石油科技有限公司
技术研发日：2020.12.14
技术公布日：2021/9/14