专利名称：智能游车安全控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油田钻采设备的附件装置领域，尤其是涉及一种钻机、修井机或其它提升设备的智能游车安全控制装置。
背景技术：
在现有的技术中，在钻井、修井作业中，不论白天黑夜，天气好坏都不能间断作业，由于司钻操作疲劳和环境因素，很容易发生游车碰天车和砸钻台的事件。严重时因防碰失灵可导致井架变形、倒塌，因防砸失灵导致钻具断裂和由下砸产生的火花引起井场火灾等重大恶性事故。为了保障钻井、修井作业的安全，在钻机、修井机上一般都装有防上碰(又称天车防碰——游车上提时与天车相撞)装置，如机械开关防碰装置是在游车的最上限位置装设一个机械开关，当游车到达上限位置时碰撞此开关，开关动作，游车停止上升。机械开关防碰装置可靠性低，且保护功能不完善。因为钻井和工业起重设备常年在野外或室外·运行，运行环境比较恶劣，很容易导致机械开关失灵，造成游车或吊钩发生撞顶事故。且这种装置只有防上限碰撞保护，没有防下限碰撞保护功能。更无高度指示功能。游车高度指示仪是由一个高度传感器和一块仪表组成。该指示仪能够指示游车的高度，游车达到上限和下限位置时能够报警。游车高度指示仪没有记忆功能，所以在停电或仪表没有开机时，如果游车游上下运动后，仪表再开机后指示的高度值将不正确。而且该指示仪只能报警，不能控制游车运行。上述的防碰装置都存在上述不足之处，且没有结合现代化的监控和计算机处理系统，从而不能达到整个钻机系统工作的智能化、精确化的要求。
发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种智能游车安全控制装置，尤其适合油田钻井、修井作业。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种智能游车安全控制装置，包括系统控制箱、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置，所述系统控制箱包括监控终端和控制处理器，所述控制处理器分别与监控终端、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置连接，所述刹车系统与传动系统连接，传动系统与高度测量装置连接。所述高度测量装置检测传动系统的高度位置信息，传递给控制处理器，控制处理器接受高度位置信息，并对高度位置信息进行分析判断，如果高度位置信息超出设定范围时，控制处理器就会发出相应的指令给刹车系统，刹车系统接受指令，并对传动系统采取相应的刹车动作，传动系统停止运动。从而达到传动系统安全停车的目的。进一步，所述控制处理器采用智能PLC系统，该PLC系统包括电源模块、处理器CPU模块、I/o模块和高速计数模块，所述电源模块分别与处理器CPU模块、I/O模块和高速计数模块连接，处理器模块与I/o模块和高速计数模块连接。主要用于系统控制的数据接收、发送和内部数据计算。[0009]进一步，所述系统控制箱为高防护等级防护箱，设有散热和保温装置。进一步，所述高度测量装置为编码器，所述编码器为防爆式增量型高精度编码器，进一步，所述编码器通过联轴结和传动系统的滚筒相连接。随着滚筒的旋转编码器输出相应的脉冲数传输入控制处理器，用来计算游车实时高度。进一步，所述编码器设置有支架和保护罩。进一步，所述监控终端采用触摸式人机界面。用来完成对此系统的参数设定和数据显示、记录等。进一步，所述高度测量装置的测量精度小于lcm。使得控制精度更高。进一步，所述刹车系统采用气压盘刹。本实用新型具有的优点和积极效果是I.本实用新型功能强大，通过系统控制箱采集信息、发出指令，实现了智能化的操作。该智能游车安全控制装置的适用对象广泛，适用于1000-12000米各种深度的陆地、海洋钻机。2.该智能游车安全控制装置对钻机的匹配性强，适用性市场上绝大多数的钻机配合使用。3.该智能游车安全控制装置针对钻机不同的传动和气液系统的类型提供不同的功能输出。4.在环境温度-40(TC +50(TC下能可靠、稳定运行。系统停机率低于千分之一(指影响钻井的故障时间)。5.该智能游车安全控制装置具有可视性模拟画面显示，人性化设计，操作简单直观，免于维护，全程实时动态显示大钩高度；高性能控制处理器，控制精度高、动作时间相应快；系统存储多套运行参数，提前报警；多连锁输出，具有安全减速功能，最大程度上减少了紧急刹车对设备造成的冲击，保证钻井生产可靠运行。
图I是本实用新型的结构原理框图图2是本实用新型的控制处理器的组成框图图3是本实用新型的防碰原理图图4是本实用新型的控制原理示意图
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型提供一种智能游车安全控制装置，包括系统控制箱、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置，所述系统控制箱包括监控终端和控制处理器，所述控制处理器分别与监控终端、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置连接，所述刹车系统与传动系统连接，传动系统与高度测量装置连接。所述高度测量装置检测传动系统的高度位置信息，传递给控制处理器，控制处理器接受高度位置信息，并对高度位置信息进行分析判断，如果高度位置信息超出设定范围时，控制处理器就会发出相应的指令给刹车系统，刹车系统接受指令，并对传动系统采取相应的刹车动作，传动系统停止运动。从而达到传动系统安全停车的目的。[0028]进一步，所述控制处理器采用智能PLC系统(如西门子智能PLC系统)，该PLC系统包括电源模块、处理器CPU模块、I/O模块和高速计数模块，所述电源模块分别与处理器(PU模块、I/O模块和高速计数模块连接，处理器模块与I/O模块和高速计数模块连接。主要用于系统控制的数据接收、发送和内部数据计算。进一步，所述系统控制箱为高防护等级防护箱，设有散热和保温装置。进一步，所述高度测量装置为编码器，所述编码器为防爆式增量型高精度编码器，进一步，所述编码器通过联轴结和传动系统的滚筒相连接。随着滚筒的旋转编码器输出相应的脉冲数传输入控制处理器，用来计算游车实时高度。进一步，所述编码器设置有支架和保护罩。进一步，所述监控终端采用触摸式人机界面。用来完成对此系统的参数设定和数 据显示、记录等。进一步，所述高度测量装置的测量精度小于lcm。使得控制精度更高。进一步，所述刹车系统采用气压盘刹。下面结合图4，对本实用新型的控制原理做进一步说明(钻机的)大钩的上下运动是通过滚筒缠绕大绳完成的，防碰系统编码器通过联轴结和滚筒相连接。当滚筒旋转时，编码器跟随联动，同时输出高速方向性脉冲传输入控制系统，控制系统根据接收到的数据自行计算大钩的位置。当大钩运行至报警或停止位置时，系统自行作出相应信号输出，给操作人员报警信息，同时做出安全保护连锁动作。大钩的报警、停止位置由操作员通过监控终端自行设定。下面结合图3，对本实用新型的防碰原理做进行进一步说明报警、停止参数的确定防碰报警、停止点参考位置的设定由操作人员根据实际工况设定，只是在系统首次工作时作一次设定，系统有断电记忆功能。同时系统可以根据工况不同设定多套参数钻进、提下钻等。系统初始化状态确定四个位置上限报警、动作位置、下限报警、动作位置。系统动作系统自行将大钩实际位置信号和确定值相比较，当大钩位置达到报警点时，系统自行输出报警信号一一蜂鸣报警，变频传动系统自动减速。当大钩位置达到上限报警动作位置时，系统输出信号到主气路电磁阀，关闭主气路，以实现刹车动作，传动系统安全停车。防碰释放当系统动作盘刹工作时，将解除系统封锁。点击防碰释放按钮，传动系统在安全速度范围内继续动作。本装置对钻机的适用性很广泛，具体为I.钻机深度要求该系统适用于1000-12000米各种深度的陆地、海洋钻机。2.钻机型号要求该系统实现的功能适用于各种型号、类型的机械式、直流电控式、交流变频式等钻机。3.对钻机的传动和气路液路要求匹配性很高，下表为本实用新型针对钻机不同的传动和气液系统的类型提供不同的功能输出对照表
权利要求1.一种智能游车安全控制装置，包括系统控制箱、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置，其特征在于所述系统控制箱包括监控终端和控制处理器，所述控制处理器分别与监控终端、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置连接，所述刹车系统与传动系统连接，传动系统与高度测量装置连接。
2.根据权利要求I所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述控制处理器采用智能PLC系统，该PLC系统包括电源模块、处理器CPU模块、I/O模块和高速计数模块，所述电源模块分别与处理器CPU模块、I/O模块和高速计数模块连接，处理器模块与I/O模块和高速计数模块连接。
3.根据权利要求I所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述系统控制箱为高防护等级防护箱，设有散热和保温装置。
4.根据权利要求I所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述高度测量装置为编码器，所述编码器为防爆式增量型高精度编码器。
5.根据权利要求4所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述编码器通过联轴结和传动系统的滚筒相连接。
6.根据权利要求4所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述编码器设置有支架和保护罩。
7.根据权利要求1-6任一项所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述监控终端采用触摸式人机界面。
8.根据权利要求I所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述高度测量装置的测量精度小于1cm。
9.根据权利要求I所述的智能游车安全控制装置，其特征在于所述刹车系统采用气压盘刹。
专利摘要本实用新型提供一种智能游车安全控制装置，包括系统控制箱、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置，所述系统控制箱包括监控终端和控制处理器，所述控制处理器分别与监控终端、传动系统、刹车系统、高度测量装置、报警装置连接，所述刹车系统与传动系统连接，传动系统与高度测量装置连接。本实用新型的有益效果是该智能游车安全控制装置具有可视性模拟画面显示，人性化设计，操作简单直观，免于维护，全程实时动态显示大钩高度；高性能控制处理器，控制精度高、动作时间相应快；系统存储多套运行参数，提前报警；多连锁输出，具有安全减速功能，最大程度上减少了紧急刹车对设备造成的冲击，保证钻井生产可靠运行。
文档编号B66D1/54GK202717541SQ20122025703
公开日2013年2月6日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者杨作刚, 孙玉贤, 郑彦丽, 丁文魁, 刘玉斌 申请人:天津市华励硕科技有限公司