顶驱吊环倾角记录装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，包括吊环倾角信号采集电路，用于采集吊环倾角信号供主处理器电路采集；键盘处理电路，用于将用户按键信息传输给主处理器；LCD显示器控制电路，用于实时显示当前吊环参数；主处理器电路，用于将键盘处理电路的按键值进行处理，用于将存储的吊环倾角刻度值与采集到的吊环倾角信号一起计算当前吊环倾角，用于将计算出的吊环倾角在LCD显示器显示；存储器，用于存储运行程序及预置参数；电源处理电路，用于将输入电源转换处理后为装置供电。本实用新型具有精确，安全等特点，能够实时计算、记录顶驱吊环实时状态，提高了设备的可靠性，完善了钻井工程的数字化和信息化建设。
【专利说明】顶驱吊环倾角记录装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及顶驱起降过程中的一种吊环倾角测算记录装置，用于完善顶驱设备使用的安全性和可靠性，属于石油钻机制造领域。
【背景技术】
[0002]在钻井施工现场，顶驱作为新兴钻井装备的使用已经十分普及，在起下钻、接、卸钻具的过程中，顶驱吊环都会离开顶驱本体倾斜一定角度辅助作业人员操作，降低操作人员劳动强度，提高工作效率。但是在使用过程中存在一个问题，即司钻操作时，在抓放钻具时将吊环伸出，万一因操作失误忘记将吊环回位，直接进行起下操作，倾斜的吊环会高速撞击二层台操作台，造成设备损坏、人员伤亡等重大事故。
[0003]现有设备对这方面基本未做保护或者仅只有报警提醒，对事故的防范仅仅只有依靠司钻操作人员不出现失误操作，因此存在极大的安全隐患。
[0004]经检索，也未发现有相关的顶驱吊环倾角记录装置的文献报道。
【发明内容】
[0005]本实用新型旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种顶驱吊环倾角记录装置，本实用新型完善了顶驱使用过程中的保护功能，本质上提高了顶驱设备的安全性及可靠性，可对吊环倾角提供精确实时记录，与其他装置配合，将吊环倾斜状况与顶驱运行高度相结合，起到了避免撞击二层台的功能。
[0006]本实用新型是通过采用下述技术方案实现的:
[0007]一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:
[0008]包括电源处理电路、吊环倾角信号采集电路、存储器、主处理器电路、键盘处理电路、IXD显示器控制电路和通信接口电路，其中:
[0009]吊环倾角信号采集电路，与主处理器电路连接，用于采集吊环倾角信号，并经光隔离处理和整形滤波后供主处理器电路采集；
[0010]键盘处理电路，与主处理器电路连接，用于将用户按键信息传输给主处理器，完成系统的各项初始化参数设置；
[0011]IXD显示器控制电路，与主处理器电路连接，用于实时显示当前吊环参数；
[0012]主处理器电路，用于将键盘处理电路的按键值进行处理，让用户可以设置输入吊环倾角刻度值，用于将存储的吊环倾角刻度值与采集到的吊环倾角信号一起计算当前吊环倾角，用于将计算出的吊环倾角在IXD显示器显示；
[0013]存储器，用于存储运行程序及预置参数；
[0014]电源处理电路，用于将输入电源转换处理后为装置供电。
[0015]还包括有通信接口电路，与主处理器电路连接，用于实现与上位机通信。
[0016]所述电源处理电路，用于将24V直流供电转化为5V、3.3V和1.8V三路电源为装置不同电压工作模块供电。[0017]所述光隔离处理是经TLP181光耦处理的。
[0018]所述整形滤波是采用施密特电路。
[0019]所述主处理器电路是采用ARM结构的处理器作为控制芯片。
[0020]所处存储器为非易失性存储器。
[0021]与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下:
[0022]一、本实用新型中，处理器精确采集吊环倾角控制开关量闭合时间，分别通过吊环前倾、后倾角速度计算当前吊环倾斜角度。为钻井作业提供实时，精确的工作参数。显示屏与主处理器进行连接，显示当前钻井系统中的各项关键参数。存储器用于存储当前系统工作所需的各项参数。主处理器通过通信电路将处理后数据传输给远程上位机，上位机保存并显示。具有精度高、记录数据量大、实时性好、无纸化的优点，完善了钻井工程的数字化和信息化建设。
[0023]二、本实用新型还包括电源处理电路，电源多级转换，分别为系统各个组成部分供电，实现了供电系统一体化，降低功耗，便于安装。
[0024]三、本实用新型还包括非易失性存储器，保存系统运行中所需要程序和各项参数。
[0025]四、本实用新型还包括键盘处理电路，按键电路与主处理器连接，实现各项基本参数的设置，较高的人机交互性能为系统提供了更高的可操作性。
[0026]五、本实用新型中还包括通信电路，与上位机进行无缝连接，实时向上位机传输数据，在上位机动态显示当前钻井作业的各项参数，并实现重要数据动态曲线显示。
[0027]六、本实用新型中，IXD显示屏与主处理器连接，实时显示各项重要参数，并提高系统的人际交互性能。
[0028]七、本实用新型中，针对每个钻井平台的差异化，吊环倾角预置参数实现当度设置，提高了系统吊环倾角参数的可靠性和稳定性。
[0029]八、本实用新型具有精确，安全等特点，能够实时计算、记录顶驱吊环实时状态，提高了设备的可靠性，完善了钻井工程的数字化和信息化建设。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明，其中:
[0031]图1为本实用新型电源处理电路图；
[0032]图2为本实用新型吊环倾角信号采集电路图；
[0033]图3为本实用新型存储器电路图；
[0034]图4为本实用新型主处理器电路图；
[0035]图5为本实用新型键盘处理电路图；
[0036]图6为本实用新型IXD显示器控制电路图；
[0037]图7为本实用新型通信接口电路图；
[0038]图8为本实用新型的电路方框图。
[0039]图中标记:
[0040]1、电源处理电路，2、吊环倾角信号采集电路，3、存储器，4、主处理器电路，5、键盘处理电路，6、IXD显示器控制电路，7、通信接口电路。【具体实施方式】
[0041]实施例一
[0042]如图8所示，本实用新型公开了一种实时记录游车作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，包括电源处理电路1、吊环倾角信号采集电路2、存储器3、主处理器电路4、键盘处理电路5、IXD显示器控制电路6和通信接口电路7，其中:
[0043]吊环倾角信号采集电路2，与主处理器电路4连接，用于采集吊环倾角信号，并经光隔离处理和整形滤波后供主处理器电路4采集；
[0044]键盘处理电路5，与主处理器电路4连接，用于将用户按键信息传输给主处理器，完成系统的各项初始化参数设置；
[0045]IXD显示器控制电路6，与主处理器电路4连接，用于实时显示当前吊环参数；
[0046]主处理器电路4，用于将键盘处理电路5的按键值进行处理，让用户可以设置输入吊环倾角刻度值，用于将存储的吊环倾角刻度值与采集到的吊环倾角信号一起计算当前吊环倾角，用于将计算出的吊环倾角在IXD显示器显示；
[0047]存储器3，用于存储运行程序及预置参数；
[0048]电源处理电路1，用于将输入电源转换处理后为装置供电。
[0049]本实用新型的优选方式为，针对每台钻机，吊环参数都单独设置。吊环中位开关闭合，吊环回归中位，前倾、后倾时间均置零。前倾(后倾)开关闭合，吊环张开，当吊环前倾(后倾)到指定位置是，计算吊环前倾(后倾)角速度，完成设置。
[0050]本实用新型的又一优选方式为，吊环倾角零位开关闭合时，吊环倾角归零。当吊环倾角前倾(后倾)开关闭合时，精确记录此次吊环倾角前倾(后倾)开关的闭合时间。累加吊环前倾(后倾)时间。计算当前吊环倾角。具有精度高，稳定可靠等优点。
[0051]实施例二
[0052]主控系统为本装置的核心，主要包括电源处理电路1、吊环倾角信号采集电路2、存储器3、主处理器电路4、键盘处理电路5、IXD显示器控制电路6和通信接口电路7 ；
[0053]电源处理电路I将24V直流电源输入分级转换为5V、3.3V、1.8V电源，为主处理器电路4和LCD等组件供电。前端吊环倾角信号经光隔离处理和施密特电路整形滤波后供主处理器采集。主处理器为主控系统核心，他的主要功能有:第一，将键盘电路的按键值进行处理。让用户可以设置输入吊环倾角刻度值。第二，将存储的吊环刻度参数与采集到的吊环倾角信号一起计算当前吊环倾角。第三，将计算出的吊环参数在LCD显示器显示，并上传到上位机显示并保存。键盘处理电路5的主要功能是将用户按键信息传输给主处理器，存储器3的主要功能是存储运行程序以及系统预置参数，液晶屏主要功能是实时显示当前吊环参数，以及与键盘一起实现人机交互功能。
[0054]如图1所示，采用24V电源供电，经过U451、U452、U14分别转化为5V、3.3V、1.8V为系统不同电压工作模块供电。
[0055]如图2所示，3路吊环控制信号分别经过P181光电隔离后，再经过施密特电路处理供主处理器采集。
[0056]如图3所示，采用高速大容量非易失性存储器3，保障数据和程序安全稳定。
[0057]如图4所示，采用了 ARM结构处理器作为控制芯片，处理速度快，稳定性高，极大提到系统处理速度和稳定性。
[0058]如图5所示，平时端口处于高电平状态，当按键按下时，产生低电平信号，图中U602为施密特电路，去除电路中信号干扰，提高系统工作稳定性。
[0059]如图6所示,采用了 16位色真彩液晶显示,显示效果更佳。
[0060]如图7所示，系统与上位机采用RS485通信协议，高速、稳定。图中U38、U42为高速光耦，通信信号隔离，抗干扰能力更强。
【权利要求】
1.一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:包括电源处理电路(I)、吊环倾角信号采集电路(2)、存储器(3)、主处理器电路(4)、键盘处理电路(5)、IXD显示器控制电路(6 )和通信接口电路(7 )，其中: 吊环倾角信号采集电路(2)，与主处理器电路(4)连接，用于采集吊环倾角信号，并经光隔离处理和整形滤波后供主处理器电路(4)采集； 键盘处理电路(5)，与主处理器电路(4)连接，用于将用户按键信息传输给主处理器，完成系统的各项初始化参数设置； IXD显示器控制电路(6)，与主处理器电路(4)连接，用于实时显示当前吊环参数； 主处理器电路(4)，用于将键盘处理电路(5)的按键值进行处理，让用户可以设置输入吊环倾角刻度值，用于将存储的吊环倾角刻度值与采集到的吊环倾角信号一起计算当前吊环倾角，用于将计算出的吊环倾角在IXD显示器显示； 存储器(3)，用于存储运行程序及预置参数； 电源处理电路(I)，用于将输入电源转换处理后为装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:还包括有通信接口电路(7)，与主处理器电路(4)连接，用于实现与上位机通信。
3.根据权利要求1或2所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:所述电源处理电路(1)，用于将24V直流供电转化为5V、3.3V和1.8V三路电源为装置不同电压工作模块供电。
4.根据权利要求1所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:所述光隔离处理是经TLP181光耦处理的。
5.根据权利要求1所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:所述整形滤波是采用施密特电路。
6.根据权利要求1所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:所述主处理器电路(4)是采用ARM结构的处理器作为控制芯片。
7.根据权利要求1所述的一种实时记录顶驱作业过程中吊环倾斜角度的记录装置，其特征在于:所处存储器(3)为非易失性存储器。
【文档编号】E21B44/00GK203822284SQ201320753762
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】雍明政, 曾祥斌, 雍欣, 余平, 罗辉, 阎波, 熊昕, 龙涛, 曾鑫, 倪超, 邓仿吾, 何建春, 王五一, 赵薇, 邓仁明, 邬静, 张珊 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司