车载修井机绞车一体化控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种车载修井机绞车一体化控制系统，包括控制部分和执行部分，控制部分的结构是，包括控制单元，控制单元的信号输入端分别与急停开关、传感器组、绞车主控制手柄连接，控制单元的信号输出端分别与多参数显示仪、变速箱挡位控制电磁阀组、空气系统电磁阀组、报警喇叭连接；另外，控制单元与空气系统电磁阀组之间设置有放大器单元。本实用新型的装置，功能全面、操作简单，有效提高了修井机工作效率、降低燃油消耗、提高工作安全性、降低司钻劳动强度。
【专利说明】车载修井机绞车一体化控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油装备控制【技术领域】，涉及一种车载修井机绞车一体化控制系统。
【背景技术】
[0002]目前车载修井机绞车驱动普遍采用的模式是以柴油机为动力，通过多档液力变速箱、角传动箱变速后驱动绞车滚筒，实现游车的提升功能；同时通过绞车主辅刹车控制，实现游车的下放控制功能。其中柴油机油门控制、液力变速箱挡位选择、绞车滚筒离合控制、绞车主刹车与辅助刹车控制均由独立的手柄或按键完成，操作程序复杂、协调控制难度大，容易发生闷车、溜钻、游车撞天车等问题；当挡位选择不合理时还会发生变速箱发热、燃油消耗大等问题。同时柴油机运行参数显示、液力变速箱运行参数显示、游车运行参数显示均由独立的仪表或显示器显示，安装布局凌乱、观察不方便。因此需要一套一体化控制系统，方便实现绞车各单元的协调控制及运行参数集中显示。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种车载修井机绞车一体化控制系统，解决了现有技术中的绞车各单元布局凌乱，关联不紧密，自动化程度低，不容易协调控制的问题。
[0004]本实用新型采用的技术方案是，一种车载修井机绞车一体化控制系统，包括控制部分和执行部分，
[0005]控制部分的结构是，包括控制单元，控制单元的信号输入端分别与急停开关、传感器组、绞车主控制手柄连接，控制单元的信号输出端分别与多参数显示仪、变速箱挡位控制电磁阀组、空气系统电磁阀组、报警喇叭连接；另外，控制单元与空气系统电磁阀组之间设置有放大器单元。
[0006]本实用新型的车载修井机绞车一体化控制系统，其特点还在于:
[0007]执行部分结构是，包括柴油机，柴油机通过液力变速箱与角传动箱传动连接，角传动箱与绞车离合器传动连接，绞车离合器与绞车滚筒同轴传动连接，绞车滚筒同时套接有辅助刹车、工作刹车及安全刹车，绞车滚筒上缠绕的钢索与游车机构连接。
[0008]传感器组包括滚筒编码器、钩载传感器、柴油机传感器组、变速箱传感器组、压力传感器。
[0009]空气系统电磁阀组包括滚筒离合器控制电磁阀、柴油机油门控制电磁阀、工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀、辅助刹车控制电磁阀。
[0010]绞车主控制手柄选用自复位、中位锁定式多功能手柄，手柄带零位开关及工况选择开关。
[0011]本实用新型的有益效果是，实现绞车动力系统、传动系统及主辅刹车一体化控制及运行参数显示，该系统功能全面、操作简单，有效提高了修井机工作效率、降低燃油消耗、提高工作安全性、降低司钻劳动强度。该控制系统可实现以下功能:1)柴油机油门的自动控制；2)液力变速箱挡位的自动选择；3)绞车离合器的自动控制；4)绞车主辅刹车的自动控制；5)系统的急停控制；6)系统故障报警；7)设备运行参数集中显示，所有控制功能只需司钻操作绞车主控制手柄即可完成。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型车载修井机绞车一体化控制系统的工作流程图；
[0013]图2是本实用新型车载修井机绞车执行部分结构示意图。
[0014]图中，1.控制单元；2.多参数显示仪；3.急停开关；4.变速箱挡位控制电磁阀组；5.空气系统电磁阀组；6.放大器单元；7.传感器组；8.绞车主控制手柄；9.报警喇叭；
10.柴油机；11.液力变速箱；12.角传动箱；13.绞车离合器；14.绞车滚筒；15.辅助刹车；16.工作刹车及安全刹车；17.游车机构。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0016]本实用新型的装置，包括控制部分和执行部分，
[0017]参照图1，控制部分的结构是，包括控制单元I，控制单元I的信号输入端分别与急停开关3、传感器组7、绞车主控制手柄8连接，控制单元I的信号输出端分别与多参数显示仪2、变速箱挡位控制电磁阀组4、空气系统电磁阀组5、报警喇叭9连接；另外，控制单元I与空气系统电磁阀组5之间根据需要设置有放大器单元6。
[0018]参照图2，执行部分即为车载修井机主要动力及传动控制部件构成，包括柴油机10，柴油机10通过液力变速箱11与角传动箱12传动连接，角传动箱12与绞车离合器13传动连接，绞车离合器13与绞车滚筒14同轴传动连接，绞车滚筒14同时套接有辅助刹车15、工作刹车及安全刹车16，绞车滚筒14上缠绕的钢索与游车机构17连接。
[0019]控制部分通过对上述的执行部件的控制(包括柴油机10的油门控制、液力变速箱11的挡位控制、绞车离合器13的离合控制、辅助刹车15、工作刹车及安全刹车16的制动力控制)实现绞车动力系统、传动系统及主辅刹车一体化控制。
[0020]传感器组7包括滚筒编码器、钩载传感器、柴油机传感器组(包括机油压力传感器、水温传感器、转速传感器)、变速箱传感器组(包括涡轮转速传感器、变矩器油压表传感器、油温传感器、滚筒离合器)、压力传感器(包括主刹车压力传感器、辅助刹车压力传感器)，传感器组7将检测到的信号传递给控制单元I。
[0021]其中的滚筒编码器检测游车速度及高度；通过钩载传感器检测游车大钩载荷；通过柴油机传感器组检测柴油机机油压力、水温、转速；通过变速箱传感器组检测涡轮转速、变矩器油压、油温；通过压力传感器检测主刹车力矩与辅助刹车力矩。
[0022]空气系统电磁阀组5包括滚筒离合器控制电磁阀、柴油机油门控制电磁阀、工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀、辅助刹车控制电磁阀。其中的柴油机油门控制电磁阀、工作刹车控制电磁阀、辅助刹车控制电磁阀均为比例电磁阀。
[0023]空气系统电磁阀组5也可以选用液压系统电磁阀组。
[0024]多参数显示仪2选用触摸控制屏或按键式液晶显示器，能够显示游车高度、游车速度、柴油机转速、柴油机机油压力、柴油机水温、变速箱挡位、变速箱变矩器油压、变速箱变矩器油温、工作刹车压力、安全刹车压力、辅助刹车压力等参数。
[0025]绞车主控制手柄8选用自复位、中位锁定式多功能手柄，手柄带零位开关及工况选择开关。
[0026]绞车主控制手柄8按照司钻控制要求的信号设置是，手柄向前推为游车提升信号，手柄向前推动的角度为提升速度信号，角度越大需要的提升速度越高；手柄向后拉为游车下放信号，手柄向后拉动的角度为下放速度信号，角度越大需要的下放速度越高；手柄放在中位为刹车信号传递给控制单元。
[0027]控制单元I选用PLC、单片机或工控机。控制单元I将传感器组7传送的信号运算分析后传递给多参数显示仪2，显示出游车高度、游车速度、柴油机转速、柴油机机油压力、柴油机水温、变速箱挡位、变速箱变矩器油压、变速箱变矩器油温、工作刹车压力、安全刹车压力、辅助刹车压力等参数。
[0028]控制单元I根据绞车主控制手柄8提供的司钻控制要求信号对变速箱挡位控制电磁阀组4、空气系统电磁阀组5进行控制。其中空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀是通过放大器单元6来驱动控制。
[0029]本实用新型系统的具体控制过程是:
[0030]当需要游车悬停时，将绞车主控制手柄8放在中位，控制单元I发出信号，控制空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀实现刹车功能。
[0031]当需要提升游车时，控制单元I发出信号，控制空气系统电磁阀组5中的滚筒离合器控制电磁阀，滚筒离合器挂合，同时控制工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀释放刹车实现游车提升。控制单元I根据绞车主控制手柄8向前推动的角度及钩载信号来选择合适的挡位及油门大小，并通过控制变速箱挡位控制电磁阀组4来实现挡位选择控制；通过控制空气系统电磁阀组5中的柴油机油门控制电磁阀实现油门控制。控制单元I根据大钩载荷信号限定液力变速箱可使用的最高挡位。当游车提升到上警戒高度时，控制单元I控制报警喇叭9发出报警信号提示司钻减速，如果司钻未减速则控制单元I自动控制空气系统电磁阀组5中的柴油机油门控制电磁阀减小油门，同时控制变速箱挡位控制电磁阀组4降低挡位。当游车提升到上极限高度时，控制单元I自动控制空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀实现紧急刹车功能。
[0032]当需要下放游车时，控制单元I发出信号，控制空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀释放工作刹车及安全刹车，同时控制辅助刹车控制电磁阀减小辅助刹车制动力矩，控制单元I根据绞车主控制手柄8向后拉动的角度来减小辅助刹车制动力矩，角度越大则辅助刹车制动力矩越小下放速度越高。当游车下放到下警戒高度时，控制单元I控制报警喇叭9发出报警信号提示司钻减速，如果司钻未减速则控制单元I自动控制空气系统电磁阀组5中的辅助刹车控制电磁阀增大辅助刹车制动力矩，降低游车速度。当游车下放到下极限高度时，控制单元I自动控制空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀实现紧急刹车功能。
[0033]当遇到紧急情况时，司钻直接按下急停开关3，控制单元I接到急停信号后控制空气系统电磁阀组5中的工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀及辅助刹车控制电磁阀实现紧急刹车功能；同时控制空气系统电磁阀组5中的滚筒离合器控制电磁阀，脱开滚筒。
[0034]当紧急情况处理完成后，复位急停开关3及绞车主控制手柄8，然后重新进行需要的操作。
[0035]本实用新型控制系统，功能全面、操作简单，有效提高修井机工作效率、降低燃油消耗、提高工作安全性、降低司钻劳动强度，该控制系统还可用于类似传动的小型钻机。
【权利要求】
1.一种车载修井机绞车一体化控制系统，其特点在于:包括控制部分和执行部分，所述的控制部分的结构是，包括控制单元(I)，控制单元(I)的信号输入端分别与急停开关(3)、传感器组(7)、绞车主控制手柄(8)连接，控制单元(I)的信号输出端分别与多参数显示仪⑵、变速箱挡位控制电磁阀组(4)、空气系统电磁阀组(5)、报警喇叭(9)连接；另外，控制单元(I)与空气系统电磁阀组(5)之间设置有放大器单元(6)。
2.根据权利要求1所述的车载修井机绞车一体化控制系统，其特点在于:所述的执行部分结构是，包括柴油机(10)，柴油机(10)通过液力变速箱(11)与角传动箱(12)传动连接，角传动箱(12)与绞车离合器(13)传动连接，绞车离合器(13)与绞车滚筒(14)同轴传动连接，绞车滚筒(14)同时套接有辅助刹车(15)、工作刹车及安全刹车(16)，绞车滚筒(14)上缠绕的钢索与游车机构(17)连接。
3.根据权利要求1所述的车载修井机绞车一体化控制系统，其特点在于:所述的传感器组(7)包括滚筒编码器、钩载传感器、柴油机传感器组、变速箱传感器组、压力传感器。
4.根据权利要求1所述的车载修井机绞车一体化控制系统，其特点在于:所述的空气系统电磁阀组(5)包括滚筒离合器控制电磁阀、柴油机油门控制电磁阀、工作刹车控制电磁阀、安全刹车控制电磁阀、辅助刹车控制电磁阀。
5.根据权利要求1所述的车载修井机绞车一体化控制系统，其特点在于:所述的绞车主控制手柄(8)选用自复位、中位锁定式多功能手柄，手柄带零位开关及工况选择开关。
【文档编号】B66D1/48GK204251257SQ201420645421
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】张强, 栾苏, 黄悦华, 赵鹏, 梁顺安 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司