专利名称：一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻机送钻系统，特别涉及一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统。
背景技术：
目前，对于煤、石油和天然气等自然资源需求不断攀升，社会面临的能源需求压力越来越大，作为常规能源的重要补充，页岩气、煤气和油砂等非常规能源逐渐进入人们的视野，市场上也随之出现了全液压多功能拖挂钻机，对这些非常规能源进行开采，这种全液压钻机在钻进时都采用手动的钻进方式，不能进行自动送钻。为了使钻机能够实现自动送钻，目前主要是采用交流变频电机自动送钻系统为主要送钻方式。但是交流变频电机自动送钻系统的使用范围较为局限，其主要用于交流变频电驱动钻机上，如果想要在交流变频电驱动钻机以外类型钻机应用，则必然增加一套独立的交流变频控制系统，同时改变绞车的结构，这样导致成本的增加。另外，交流变频电机自动送钻装置由于采用电机来实现绞车自动送钻功能，增加了防爆区的安全风险。所以，目前亟需一种能够实现全液压自动送钻功能的送钻系统。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的全液压钻机在钻进时都采用手动钻进方式，不能进行自动送钻的不足，提供一种能够实现全液压自动送钻的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统。为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案:—种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统包括:液压马达2、液压泵1、PLC电控单元3、第一比例电磁式溢流减压阀41和第二比例电磁式溢流减压阀42，所述液压马达2的A腔和B腔分别与所述液压泵I的A腔和B腔对应连接，所述液压泵I内设置有控制所述液压泵I转向和排量的控制口 Xl和X2，所述控制口 Xl和X2分别与所述第一比例电磁式溢流减压阀41和所述第二比例电磁式溢流减压阀42连接，所述液压马达2的A腔和B腔分别对应连接有第一压力传感器31和第二压力传感器32，所述第一压力传感器31与第二压力传感器32与所述PLC电控单元3连接，所述PLC电控单元3还连接有泥浆压力传感器33和动力水龙头压力传感器34，所述石油钻机液压马达多功能自动送钻系统中还设置有用于检测石油钻机位移的齿轮齿条机构位移传感器35，所述齿轮齿条机构位移传感器35与所述PLC电控单元3连接。根据动力水龙头压力传感器34的钻压信号以及第一压力传感器31和第二压力传感器32的压差信号，PLC电控单元3计算出钻具悬重，在钻进过程中，当实际钻压小于给定钻压时，加大液压泵I控制电流，液压泵I排量加大，液压马达2转速加大，液压马达2进油腔压力加大，水龙头下行实现钻进；当实际钻压大于给定钻压时，减小液压泵I控制电流，液压泵I排量减小，液压马达2转速减小，液压马达2进油腔压力减小，水龙头下行变慢直至停止，再至换向提升，实现石油钻机恒压自动送钻；根据第一压力传感器31和第二压力传感器32的压差信号，PLC电控单元3进行计算，加大液压泵I控制电流，液压泵I排量加大，液压马达2转速加大，马达2进油腔压力加大，水龙头下行实现钻进，实现石油钻机加压自动送钻；根据泥浆压力传感器33以及第一压力传感器31和第二压力传感器32的信号，PLC电控单元3进行计算，当实际液压泵I的泵压小于给定泵压时，加大液压泵I控制电流，液压泵I排量加大，液压马达2转速加大，液压马达2进油腔压力加大，水龙头下行实现钻进；当实际液压泵I的泵压大于给定泵压时，减小液压泵I控制电流，液压泵I排量减小，液压马达2转速减小，液压马达2进油腔压力减小，水龙头下行变慢直至停止，再至换向提升，实现泥浆泵恒压自动送钻。 根据动力水龙头压力传感器信号34，PLC电控单元3计算出动力水龙头扭矩，当实际扭矩小于给定扭矩时，加大液压泵I控制电流，水龙头下行实现钻进；当实际扭矩大于给定扭矩时，减小液压泵I控制电流，水龙头下行变慢甚至停止，实现石油钻机恒扭矩自动送钻。根据齿轮齿条机构位移传感器35信号，PLC电控单元3计算送钻速度，调整液压泵I的控制电流，从而控制液压泵I的流量，使得液压泵I自动变量使钻速和给定值保持一致，实现石油钻机的恒钻速自动送钻。与现有技术相比，本实用新型的有益效果:1、实现了全液压自动送钻功能；2、应用在其他类型钻机上，不需要改变绞车的结构，节约了成本；3、采用全液压系统来实现钻机的自动送钻功能，具有良好的防爆性能。
图1为本实用新型的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统图；图2为液压泵的系统图；图3为液压马达的系统图，图中标记:1-液压泵，2-液压马达，3- PLC电控单元，41-第一比例电磁式溢流减压阀，42-第二比例电磁式溢流减压阀，11-双向变量液压泵，12-第二液压泵，13-第一活塞油缸，14-三位五通换向阀，15-第一单向阀，16-第一节流阀，17-过滤器，18-第一溢流阀，
19-第一截止阀，110-第二节流阀，111-第二溢流阀，112-第二溢流阀，113-第二单向阀，114-第三单向阀，115-第四单向阀，116-第五单向阀，117-第二截止阀，118-第四溢流阀，119-第二节流阀，120-第五溢流阀，21-双向变量液压马达，22-第二活塞油缸，23- 二位三通换向阀，24-梭阀，25-三位三通换向阀，26-第六溢流阀，27-第四节流阀，28-第五节流阀，31-第一压力传感器，32-第二压力传感器，33-泥浆压力传感器，34-动力水龙头压力传感器，35-齿轮齿条机构位移传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。如图1、图2和图3所示，本实用新型的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，包括:液压泵1、液压马达2、PLC电控单元3、第一比例电磁式溢流减压阀41和第二比例电磁式溢流减压阀42，所述液压马达2的A腔和B腔分别与所述液压泵I的A腔和B腔对应连接，所述液压泵I内控制所述液压泵I转向和排量的控制口 Xl和X2分别与所述第一比例电磁式溢流减压阀41和所述第二比例电磁式溢流减压阀42连接，所述液压马达2的A腔和B腔分别对应连接有第一压力传感器31和第二压力传感器32，所述第一压力传感器31与第二压力传感器32与所述PLC电控单元3连接，所述PLC电控单元3还连接有泥浆压力传感器33和动力水龙头压力传感器34，所述石油钻机液压马达多功能自动送钻系统中还设置有用于检测石油钻机位移的齿轮齿条机构位移传感器35，所述齿轮齿条机构位移传感器35与所述PLC电控单元3连接。所述液压泵I包括:双向变量液压泵11、第二液压泵12、第一活塞油缸13、三位五通换向阀14、第一单向阀15、第一节流阀16、过滤器17、第一溢流阀18、第一截止阀19、第二单向阀113、第二节流阀110、第二溢流阀111、第三溢流阀112、第三单向阀114、第四单向阀115、第五单向阀116、第二截止阀117、第四溢流阀118、第二节流阀119、第五溢流阀120。所述双向变量液压泵11的斜盘与所述第一活塞油缸13的活塞杆连接，所述第一活塞油缸13的A腔和B腔分别与所述三位五通换向阀14的A 口和B 口对应连接，所述三位五通换向阀14的T 口连接油箱，所述三位五通换向阀14的P 口与所述第一单向阀15的进油口连接，所述第一单向阀15的进油口与所述第一节流阀16的一端连接,所述第一节流阀16的另一端与所述第一单向阀15的出油口连接，所述第一单向阀15的出油口与所述过滤器17的一端连接，所述过滤器17的另一端与所述第一溢流阀的P 口以及所述第二液压泵12的出油口连接，所述第一溢流阀18的T 口与油箱连接，所述第二液压泵12的进油口与液压源连接。所述双向变量液压泵11的A腔与所述第二单向阀113的出油口、第一截止阀19的一端、第二溢流阀111的P油口、第二节流阀110的一端连接，所述第二节流阀110的另一端与所述第三溢流阀112的P 口和所述第二溢流阀111的控制端连接，所述第一截止阀19的另一端、所述第二单向阀113的另一端、所述第二溢流阀111的T 口与所述第三单向阀114和第四单向阀115的出油口以及第一单向阀15的出油口连接，所述第三溢流阀112的T油口与所述第三单向阀114的进油口以及所述三位五通换向阀14的A 口连接。所述双向变量液压泵11的B腔与所述第五单向阀116的出油口、所述第二截止阀117的一端、所述第四溢流阀118的P 口和所述第二节流阀119的一端连接，所述第二截止阀117的另一端、所述第五单向阀116的进油口、所述第四溢流阀118的T 口与所述第一单向阀15的出油口连接，所述第二节流阀119的另一端与所述第四溢流阀118的控制端和所述第五溢流阀120的P 口连接，所述第五溢流阀120的T 口和所述第四溢流阀115的进油口与所述三位五通换向阀14的B 口连接。所述三位五通换向阀14的控制端Xl与所述第一比例电磁式溢流减压阀41的A口连接，所述三位五通换向阀14的控制端X2与所述第二比例电磁式溢流减压阀42的A 口连接，所述第一比例电磁式溢流减压阀41的P 口和所述第二比例电磁式溢流减压阀42的P 口与液压源连接，所述第一比例电磁式溢流减压阀41的T 口和所述第二比例电磁式溢流减压阀42的T 口与油箱连接。[0028]所述液压马达2包括:双向变量液压马达21、第二活塞油缸22、二位三通换向阀23、梭阀24、三位三通换向阀25、第六溢流阀26、第四节流阀27、第五节流阀28，所述双向变量液压马达21的斜盘与所述第二活塞油缸22的活塞杆连接，所述第二活塞油缸22的A腔与所述第一活塞油缸的A腔、所述二位三通换向阀23的P 口以及所述梭阀24的P 口连接，所述第二活塞油缸22的B腔与所述第一活塞油缸13的B腔以及所述二位三通换向阀23的A 口连接，所述二位三通换向阀23的T 口与油箱连接，所述二位三通换向阀23的电磁铁DT5与所述三位五通换向阀14的控制端Xl连接，所述梭阀24的A 口与所述三位三通换向阀25的Pl 口以及所述双向变量液压马达21的A腔连接，所述梭阀24的B 口与所述三位三通换向阀25的P2 口以及所述双向变量液压马达21的B腔连接，所述三位三通换向阀25的T 口与所述第六溢流阀26的P 口连接，所述第六溢流阀26的T 口与油箱连接，所述三位三通换向阀25的电磁铁DT3与所述双向变量液压马达21的B腔连接，所述三位三通换向阀25的电磁铁DT4与所述双向变量液压马达21的A腔连接。电磁铁DTl为双向变量液压泵11正向，电磁铁DT2为双向变量液压泵11反向。本实用新型的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，( I)启动恒压自动送钻模式，第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTl得电，给定钻压值，第一压力传感器31和第二压力传感器32将压力信号传入PLC电控单元3，PLC电控单元3进行计算，调节第一比例电磁式溢流减压阀41的开度，从而控制液压泵I的流量，进而控制液压马达2转速变化，直到设定钻压，实现恒钻压钻进功能。 (2 )启动加压自动送钻模式，第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTI得电，给定加压值，第一压力传感器31和第二压力传感器32将压力信号传入PLC电控单元3，PLC电控单元3进行计算，调节第一比例电磁式溢流减压阀41的开度，从而控制液压泵I的流量，进而控制液压马达2转速变化，液压马达2压力增大，水龙头下行，实现钻进。(3)启动泥浆泵恒压自动送钻模式，第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTl得电，设定预定泵压。第一压力传感器31和第二压力传感器32将压力信号传入PLC电控单元3，PLC电控单元3进行计算和判断，控制第一比例电磁式溢流减压阀41的DTl动作，从而控制液压泵I的流量，进而控制液压马达2转速变化，达到预定泵压值，实现钻进功能。(4)启动恒扭矩自动送钻模式，第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTl失电，设定预定扭矩。第一压力传感器31和第二压力传感器32将压力信号传入PLC电控单元3，PLC电控单元3进行计算和判断，控制第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTl动作，从而控制液压泵I的流量，进而控制液压马达2转速变化，达到预定扭矩值，实现钻进功能。(5 )启动恒钻速自动送钻模式，第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTI得电，设定预定钻速。根据齿轮齿条机构位移传感器35的位移信号，PLC电控单元3进行计算和判断，控制第一比例电磁式溢流减压阀41的电磁铁DTl动作，从而控制液压泵I的流量，进而控制液压马达2转速变化，达到预定钻速值，实现钻进功能。
权利要求1.一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，包括:液压泵(I)、液压马达(2)和PLC电控单元(3)，其特征在于，还包括有第一比例电磁式溢流减压阀(41)和第二比例电磁式溢流减压阀(42)，所述液压马达(2)的A腔和B腔分别与所述液压泵(I)的A腔和B腔对应连接，所述液压泵(I)内设置有控制所述液压泵(I)转向和排量的控制口 Xl和X2，所述控制口 Xl和X2分别与所述第一比例电磁式溢流减压阀(41)和所述第二比例电磁式溢流减压阀(42)连接，所述液压马达(2)的A腔和B腔分别对应连接有第一压力传感器(31)和第二压力传感器(32)，所述第一压力传感器(31)和第二压力传感器(32)分别与所述PLC电控单元(3)连接，所述PLC电控单元(3)还连接有泥浆压力传感器(33)和动力水龙头压力传感器(34)。
2.按权利要求1所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述液压泵(I)包括:双向变量液压泵(11)、第二液压泵(12)、第一活塞油缸(13)、三位五通换向阀(14)、第一单向阀(15)、第一节流阀(16)、第一溢流阀(18)，所述双向变量液压泵(11)的斜盘与所述第一活塞油缸(13)的活塞杆连接，所述第一活塞油缸(13)的A腔和B腔分别与所述三位五通换向阀(14)的A 口和B 口对应连接，所述三位五通换向阀(14)的T 口连接油箱，所述三位五通换向阀(14)的P 口与所述第一单向阀(15)的进油口连接，所述第一单向阀(15)的进油口与所述第一节流阀(16)的一端连接，所述第一节流阀(16)的另一端与所述第一单向阀(15)的出油口连接，所述第一溢流阀(18)的P 口与所述第二液压泵(12)的出油口连接，所述第一溢流阀(18)的T 口与油箱连接，所述第二液压泵(12)的进油口与液压源连接，所述三位五通换向阀(14)的控制端Xl与所述第一比例电磁式溢流减压阀(41)的A 口连接，所述三位五通换向阀(14)的控制端X2与所述第二比例电磁式溢流减压阀(42)的A 口连接，所述第一比例电磁式溢流减压阀(41)的P 口和所述第二比例电磁式溢流减压阀(42)的P 口与液压源连接，所述第一比例电磁式溢流减压阀(41)的T 口和所述第二比例电磁式溢流减压阀(42)的T 口与油箱连接。
3.按权利要求2所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述液压泵(I)还包括:第一截止阀(19)、第二节流阀(110)、第二溢流阀(111)、第三溢流阀(112)、第二单向阀(113)、第三单向阀(114)，所述双向变量液压泵(11)的A腔与所述第二单向阀(113)的出油口、所述 第一截止阀(19)的一端、所述第二溢流阀(111)的P油口、所述第二节流阀(110)的一端连接，所述第二节流阀(110)的另一端与所述第三溢流阀(112)的P 口和所述第二溢流阀(111)的控制端连接，所述第一截止阀(19)的另一端、所述第二单向阀(113)的另一端、所述第二溢流阀(111)的T 口与所述第三单向阀(114)和第一单向阀(15)的出油口连接，所述第三溢流阀(112)的T油口与所述第三单向阀(114)的进油口以及所述三位五通换向阀(14)的A 口连接。
4.按权利要求3所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述液压泵(I)还包括:第四单向阀(115)、第五单向阀(116)、第二截止阀(117)、第四溢流阀(118)、第二节流阀(119)、第五溢流阀(120)，所述双向变量液压泵(11)的B腔与所述第五单向阀(116)的出油口、所述第二截止阀(117)的一端、所述第四溢流阀(118)的P 口和所述第二节流阀(119)的一端连接，所述第二截止阀(117)的另一端、所述第五单向阀(116)的进油口、所述第四溢流阀(117)的T 口与所述第一单向阀(15)的出油口连接，所述第二节流阀(119)的另一端与所述第四溢流阀(118)的控制端和所述第五溢流阀(120)的P 口连接，所述第五溢流阀(120)的T 口与所述第四单向阀(115)的进油口以及所述三位五通换向阀(14)的B 口连接，所述第四单向阀(115)的出油口与所述第三单向阀(114)的出油口连接。
5.按权利要求4所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述液压马达(2)包括:双向变量液压马达(21)、第二活塞油缸(22)、二位三通换向阀(23)、梭阀(24)、三位三通换向阀(25 )、第六溢流阀(26 )、第四节流阀(27 )、第五节流阀(28 )，所述双向变量液压马达(21)的斜盘与所述第二活塞油缸(22)的活塞杆连接，所述第二活塞油缸(22)的A腔与所述第一活塞油缸(13)的A腔、所述二位三通换向阀(23)的P 口以及所述梭阀(24)的P 口连接，所述第二活塞油缸(22)的B腔与所述第一活塞油缸(13)的B腔以及所述二位三通换向阀(23)的A 口连接，所述二位三通换向阀(23)的T 口与油箱连接，所述二位三通换向阀(23)的电磁铁DT5与所述三位五通换向阀(14)的控制端Xl连接，所述梭阀(24)的A 口与所述三位三通换向阀(25)的Pl 口以及所述双向变量液压马达(21)的A腔连接，所述梭阀(24)的B 口与所述三位三通换向阀(25)的P2 口以及所述双向变量液压马达(21)的B腔连接，所述三位三通换向阀(25 )的T 口与所述第六溢流阀(26 )的P 口连接，所述第六溢流阀(26)的T 口与油箱连接，所述三位三通换向阀(25)的电磁铁DT3与所述双向变量液压马达(21)的B腔连接，所述三位三通换向阀(25)的电磁铁DT4与所述双向变量液压马达(21)的A腔连接。
6.按权利要求5所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述石油钻机液压马达多功能自动送钻系统中还设置有用于检测石油钻机位移的齿轮齿条机构位移传感器(35)，所述齿轮齿条机构位移传感器(35)与所述PLC电控单元(3)连接。
7.按权利要求6所述的石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，其特征在于，所述液压泵还包括过滤器(17)，所述过`滤器(17)的一端与所述第一单向阀(15)的出油口连接，所述过滤器(17)的另一端与所述第一溢流阀(18)的P 口连接。
专利摘要本实用新型涉及一种石油钻机送钻系统，特别涉及一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统，包括液压马达(2)、液压泵(1)、PLC电控单元(3)、第一比例电磁式溢流减压阀(41)和第二比例电磁式溢流减压阀(42)，所述液压马达(2)与所述液压泵(1)对应连接，所述液压马达(2)的A腔和B腔分别对应连接有第一压力传感器(31)和第二压力传感器(32)，所述第一压力传感器(31)与第二压力传感器(32)与所述PLC电控单元(3)连接。本实用新型的送钻系统，实现了全液压自动送钻功能，具有良好的防爆性能。
文档编号E21B44/06GK202926309SQ20122060352
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者胡朝刚, 吕兰 申请人:四川宏华石油设备有限公司