用于指梁的自动化控制系统的制作方法
【专利摘要】用于指梁的自动化控制系统，通过在压力气源和每个气缸间的气路上增加气动阀，并将气动阀进行N×M行列组合，由单列的N行电磁阀和单行的M列电磁阀控制气动阀对气路的导通和关闭，巧妙的将现有技术中电磁阀和气缸的一一对应控制方式转化为电磁阀和气动阀共同控制气缸：当单列的N行电磁阀中的第n行电磁阀、单行的M列电磁阀中的第m列电磁阀全部得电时，气动阀组中第n行、第m列的气动阀，才将压力气源和第n行、第m列的气缸间的气路导通。当气缸数量为N×M时，所采用的电磁阀数量仅为N+M，相对现有技术中的N×M大大减少，自动化控制系统的成本更低，调试、维护工作也更加简单。
【专利说明】用于指梁的自动化控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于指梁的自动化控制系统，属于石油钻采【技术领域】。
【背景技术】
[0002]指梁安装在石油钻机的二层台上，类似人的手指，通过气缸对卡板的翻转实现钻杆、钻铤和套管等钻具的排管通道的开关。钻具经指梁摆放后，即使遇到大风等天气恶劣情况，也能安全、稳定在竖立在二层台。
[0003]现有指梁具有呈数行多列排列的多支气缸，每支气缸由单独的电磁阀控制。如图1所示的实施例中，该用于指梁的自动化控制系统，主要由压力气源1、电磁阀组2、气缸组3组成。其中，压力气源I包括空气过滤器101、减压阀102和压力表103组成的气源三联件，分别用来对压力空气进行过滤、调压、显示。其中，气缸组3由2行、3列共计6支气缸301、302、303、304、305、306组成。其中，电磁阀组2由6个二位四通、常闭、直动式电磁阀201、202、203、204、205、206组成电磁阀岛，即6个电磁阀安装在一个底板上，由底板经进口 P集中供气、经出口 T集中排气，端口 B始终被封住，各电磁阀的出口 A和对应的上述一支气缸的无杆腔相连通:电磁阀201连通气缸301 ；电磁阀202连通气缸302 ；电磁阀203连通气缸303 ；电磁阀204连通气缸304 ；电磁阀205连通气缸305 ；电磁阀206连通气缸306。
[0004]当电磁阀201得电，其出口 A连通进口 P，从压力气源I出来的压力空气经电磁阀201后进入气缸301的无杆腔，气缸301的活塞杆伸出。当电磁阀201失电，其进口 P与端口 B连通，压力空气被封住，出口 A经出口 T和大气相通，气缸301的活塞杆缩回。同理，电磁阀202得电/失电时，气缸302的活塞杆伸出/缩回；电磁阀203得电/失电时，气缸303的活塞杆伸出/缩回；电磁阀204得电/失电时,气缸304的活塞杆伸出/缩回；电磁阀205得电/失电时，气缸305的活塞杆伸出/缩回；电磁阀206得电/失电时,气缸306的活塞杆伸出/缩回。
[0005]随着钻机的钻深加大，钻具数量也增多，相应的指梁中的气缸数量也越来越多，如7000m钻深时，指梁中的气缸将超过300支。上述现有指梁的自动化控制系统中，由于采用电磁阀与气缸 对应的控制方式，众多的电磁阀导致造价较高、电控模块多、调试维护工作量大等问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型在于优化用于指梁的自动化控制系统，使指梁满足钻深要求时控制更加简单、成本更低。
[0007]为此，本实用新型提供了一种用于指梁的自动化控制系统，包括压力气源、电磁阀组、气缸组，其特征在于:还包括气动阀组；上述气缸组中气缸、气动阀组中气动阀均呈现NXM的行列组合，上述电磁阀组由进口并联到压力气源上的单列的N行电磁阀、单行的M列电磁阀组成；上述单列的N行电磁阀中的第N行电磁阀的出口与上述气动阀组中的第η行的气动阀的控制口相连通,上述单行的M列电磁阀中的第M列电磁阀的出口与上述气动阀组中的第m列的气动阀的进口相连通，上述气动阀组中第η行、第m列的气动阀的出口和气缸组中的第η行、第m列的气缸的无杆腔相连通；
[0008]其中，N表示总行数，η表示具体行数，η=1, *..Ν ;Μ表示总列数，m表示具体列数，η=1，“.Μ0
[0009]本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，通过在压力气源和每个气缸间的气路上增加气动阀，并将气动阀进行NXM行列组合，由单列的N行电磁阀和单行的M列电磁阀控制气动阀对气路的导通和关闭，巧妙的将现有技术中电磁阀和气缸的 对应控制方式转化为电磁阀和气动阀共同控制气缸:当单列的N行电磁阀中的第η行电磁阀、单行的M列电磁阀中的第m列电磁阀全部得电时，气动阀组中第η行、第m列的气动阀，将压力气源和第η行、第m列的气缸间的气路导通，气缸伸出；否则，当单列的N行电磁阀中的第η行电磁阀得电、单行的M列电磁阀中的第m列电磁阀失电，或当单列的N行电磁阀中的第η行电磁阀失电、单行的M列电磁阀中的第m列电磁阀得电，或当单列的N行电磁阀中的第η行电磁阀失电、单行的M列电磁阀中的第m列电磁阀失电，气缸均缩回。故，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统中，当气缸数量为NXM时，所采用的电磁阀数量仅为N+M、而不是现有技术中的NXM。当气缸数量达到几十、上百支时，本实用新型中的电磁阀数量将远远少于现有技术中电磁阀数量。虽然气动阀增加，但其造价远远低于电磁阀，且无需电磁阀的电控模块，自动化控制系统的调试、维护工作也更加简单。
[0010]作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述气动阀组中气动阀为二位三通、常断气动阀；上述电磁阀组中电磁阀为二位二通、常闭、直动、气用电磁阀。当然，气动阀也可采用二位四通等，仅使用控制口、进口、出口，而将其余端口封闭。同理，电磁阀也可采用二位三通、二位四通等，仅使用进口、出口，而将其余端口封闭。
[0011]作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述气缸组件中气缸在有杆腔设置有复位弹簧。这样，可使得气缸缩回更加方便。
[0012]作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述压力气源包括空气过滤器、减压阀和压力表。这样，便于提供更加清洁、压力适当的压力气体。
[0013]为使指梁对钻具提供更大的夹持力，且控制更加稳定，用于指梁的自动化控制系统，作为进一步优化，也可采用液压控制。因此，本实用新型也提供了一种用于指梁的自动化控制系统，包括压力液源、电磁阀组、液缸组，其特征在于:还包括液动阀组；上述液缸组中液缸、液动阀组中液动阀均呈现NXM的行列组合，上述电磁阀组由进口并联到压力液源上的单列的N行电磁阀、单行的M列电磁阀组成；上述单列的N行电磁阀中的第N行电磁阀的出口与上述液动阀组中的第η行的液动阀的控制口相连通，上述单行的M列电磁阀中的第M列电磁阀的出口与上述液动阀组中的第m列的液动阀的进液口相连通，上述液动阀组中第η行、第m列的液动阀的排液口和液缸组中的第η行、第m列的液缸的无杆腔相连通；
[0014]其中，N表示总行数，η表示具体行数，η=1, *..Ν ;Μ表示总列数，m表示具体列数，η=1，“.Μ0
[0015]相应的，作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述液动阀组中液动阀为二位三通、常断液动阀；上述电磁阀组中电磁阀为二位二通、常闭、直动、液用电磁阀。
[0016]相应的，作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述液缸组件中液缸在有杆腔设置有复位弹簧。
[0017]相应的，作为一种优选，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，其特征还在于:上述压力液源包括液体过滤器、减压阀和压力表。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本实用新型。
[0019]图1为现有用于指梁的自动化控制系统的示意图；
[0020]图2为本实用新型一实施例的用于指梁的自动化控制系统的示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0022]如图2所示的实施例中，该用于指梁的自动化控制系统，主要由压力气源4、电磁阀组5和电磁阀组6、气动阀组7、气缸组8组成。其中，压力气源4包括空气过滤器401、减压阀402和压力表403组成的气源三联件，分别用来对压力空气进行过滤、调压、显示。其中，气缸组8由2行、3列共计6支气缸811、812、813、821、822、823组成；气动阀组7由2行、3列共计6个二位三通、常断气动阀711、712、713、721、722、723组成(为连线方便，图中故意将第一行、第二行的上下顺序进行了颠倒)，其中端口 T封闭；电磁阀组5由进口 P并联到压力气源4上的单列的2行二位三通、常闭、直动、气用电磁阀510、520组成(为连线方便，图中故意将第一行、第二行的上下顺序进行了颠倒)，其中端口 T封闭；电磁阀组6由进口 P并联到压力气源4上的单行的3个二位三通、常闭、直动、气用电磁阀601、602、603组成，其中端口 T封闭。单列的2个电磁阀510、520中，第I行电磁阀510的出口 A与气动阀组7中的第I行的气动阀711、712、713的控制口 C相连通；第2行电磁阀520的出口 A与气动阀组7中的第2行的气动阀721、722、723的控制口 C相连通。单行的3个电磁阀601、602,603中，第I列电磁阀601的出口 A与气动阀组7中的第I列的气动阀711、721的进口 P相连通；第2列电磁阀602的出口 A与气动阀组7中的第2列的气动阀712、722的进口 P相连通；第3列电磁阀603的出口 A与气动阀组7中的第3列的气动阀713、723的进口 P相连通。气动阀组7中第I行、第I列的气动阀711的出口 A和气缸组中的第I行、第I列的气缸811的无杆腔相连通；气动阀组7中第I行、第2列的气动阀712的出口 A和气缸组中的第I行、第2列的气缸812的无杆腔相连通；气动阀组7中第I行、第3列的气动阀713的出口 A和气缸组中的第I行、第3列的气缸813的无杆腔相连通。
[0023]气动阀组7中第2行、第I列的气动阀721的出口 A和气缸组中的第2行、第I列的气缸821的无杆腔相连通；气动阀组7中第2行、第2列的气动阀722的出口 A和气缸组中的第2行、第2列的气缸822的无杆腔相连通；气动阀组7中第2行、第3列的气动阀723的出口 A和气缸组中的第2行、第3列的气缸823的无杆腔相连通。
[0024]当单列的2行电磁阀中的第I行电磁阀510、单行的3列电磁阀中的第I列电磁阀601全部得电时，气动阀组中第I行、第I列的气动阀711，将压力气源4和第I行、第I列的气缸811间的气路导通，气缸伸出；当单列的2行电磁阀中的第I行电磁阀510得电、单行的3列电磁阀中的第I列电磁阀601失电，或当单列的2行电磁阀中的第I行电磁阀510失电、单行的3列电磁阀中的第I列电磁阀601得电，或当单列的2行电磁阀中的第I行电磁阀510失电、单行的3列电磁阀中的第I列电磁阀601失电，气缸均缩回。
[0025]同理，当电磁阀510、电磁阀602全部得电时，气动阀712将压力气源4和气缸812间的气路导通，气缸812的活塞杆伸出；当电磁阀510得电、电磁阀602失电，或当电磁阀510失电、电磁阀602得电，或当电磁阀510失电、电磁阀602失电，气缸812的活塞杆均缩回。
[0026]同理，当电磁阀510、电磁阀603全部得电时，气动阀713将压力气源4和气缸813间的气路导通，气缸813的活塞杆伸出；当电磁阀510得电、电磁阀603失电，或当电磁阀510失电、电磁阀603得电，或当电磁阀510失电、电磁阀603失电，气缸813的活塞杆均缩回。
[0027]同理，当电磁阀520、电磁阀601全部得电时，气动阀721将压力气源4和气缸821间的气路导通，气缸821的活塞杆伸出；当电磁阀520得电、电磁阀601失电，或当电磁阀520失电、电磁阀601得电，或当电磁阀520失电、电磁阀601失电，气缸821的活塞杆均缩回。
[0028]同理，当电磁阀520、电磁阀602全部得电时，气动阀722将压力气源4和气缸822间的气路导通，气缸822的活塞杆伸出；当电磁阀520得电、电磁阀602失电，或当电磁阀520失电、电磁阀602得电，或当电磁阀520失电、电磁阀602失电，气缸822的活塞杆均缩回。
[0029]同理，当电磁阀520、电磁阀603全部得电时，气动阀723将压力气源4和气缸823间的气路导通，气缸823的活塞杆伸出；当电磁阀520得电、电磁阀603失电，或当电磁阀520失电、电磁阀603得电，或当电磁阀520失电、电磁阀603失电，气缸823的活塞杆均缩回。
[0030]该实施例中，通过在压力气源4和每个气缸间的气路上增加气动阀，并将气动阀进行2X3行列组合，由单列的2行电磁阀和单行的3列电磁阀控制气动阀对气路的导通和关闭，巧妙的将现有技术中电磁阀和气缸的 对应控制方式转化为电磁阀和气动阀共同控制气缸。当气缸数量为2X3=6时，所采用的电磁阀数量仅为2+3=5、相对现有技术中的2X3=6，减少了 I个电磁阀及其电控模块。
[0031]为使附图能清楚表达本专利的思想，该实施例中的气缸组8中气缸仅为6个，而实际应用中，气缸数量往往达到上百支，本实用新型中的电磁阀及其电控模块的数量将远远少于现有技术。例如气缸数量为30X10时，本实用新型仅需要电磁阀及其电控模块为30+10=40个，而现有技术为30 X 10=300个。因此，相对现有技术，本实用新型的用于指梁的自动化控制系统，成本更低，调试、维护工作也更加简单。
[0032]以上是本实用新型的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本实用新型的目的。但是，这种变化显然应该在本实用新型的权利要求书的保护范围内。
【权利要求】
1.用于指梁的自动化控制系统，包括压力气源、电磁阀组、气缸组，其特征在于:还包括气动阀组(7);上述气缸组(8)中气缸、气动阀组(7)中气动阀均呈现NXM的行列组合，上述电磁阀组由进口(P)并联到压力气源上的单列的N行电磁阀(5)、单行的M列电磁阀(6)组成；上述单列的N行电磁阀(5)中的第η行电磁阀(510)的出口(A)与上述气动阀组(7)中的第η行的气动阀(711、712、713 )的控制口( C)相连通，上述单行的M列电磁阀(6 )中的第m列电磁阀(601)的出口(A)与上述气动阀组(8)中的第m列的气动阀(711、721)的进口(P)相连通，上述气动阀组中第η行、第m列的气动阀(711)的出口(A)和气缸组中的第η行、第m列的气缸(811)的无杆腔相连通； 其中，N表示总行数,η表示具体行数，n=l,…N ;M表示总列数表示具体列数，n=l,…M0
2.根据权利要求1所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述气动阀组(7)中气动阀为二位三通、常断气动阀；上述电磁阀组(5、6)中电磁阀为二位二通、常闭、直动、气用电磁阀。
3.根据权利要求2所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述气缸组件(8)中气缸在有杆腔设置有复位弹簧。
4.根据权利要求3所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述压力气源包括空气过滤器(401)、减压阀(402)和压力表(403)。
5.用于指梁的自动化控制系统，包括压力液源、电磁阀组、液缸组，其特征在于:还包括液动阀组；上述液缸组中液缸、液动阀组中液动阀均呈现NXM的行列组合，上述电磁阀组由进口并联到压力液源上的单列的N行电磁阀、单行的M列电磁阀组成；上述单列的N行电磁阀中的第η行电磁阀的出口与上述液动阀组中的第η行的液动阀的控制口相连通，上述单行的M列电磁阀 中的第m列电磁阀的出口与上述液动阀组中的第m列的液动阀的进液口相连通，上述液动阀组中第η行、第m列的液动阀的排液口和液缸组中的第η行、第m列的液缸的无杆腔相连通； 其中，N表示总行数,η表示具体行数，η=1, *..Ν ；Μ表示总列数表示具体列数，η=1,…M0
6.根据权利要求5所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述液动阀组中液动阀为二位三通、常断液动阀；上述电磁阀组中电磁阀为二位二通、常闭、直动、液用电磁阀。
7.根据权利要求6所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述液缸组件中液缸在有杆腔设置有复位弹簧。
8.根据权利要求7所述的用于指梁的自动化控制系统，其特征在于:上述压力液源包括液体过滤器、减压阀和压力表。
【文档编号】E21B44/02GK203515546SQ201320598615
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】李小易, 陆军坊, 高杭, 李志刚 申请人:四川宏华石油设备有限公司