[實(shí)用新型]一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520045136.4
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN204965892U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢躍明;包文德;杜娟;馬駿;王月璽;田永生;劉廣軍;陳其軍;李和軍;龔捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油技術(shù)開發(fā)公司
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)，其特征在于包括鉆機(jī)模型、前端操作臺(tái)、教師操作臺(tái)、以及三通道環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)；其中前端操作臺(tái)中包括參數(shù)計(jì)算機(jī)，其中該參數(shù)計(jì)算機(jī)作為分布式的上位機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制，主控計(jì)算機(jī)和圖形計(jì)算機(jī)完成系統(tǒng)主程序的執(zhí)行和環(huán)幕圖形的處理和顯示，各臺(tái)計(jì)算機(jī)通過TCP/IP協(xié)議互聯(lián)；前端操作臺(tái)和鉆機(jī)模型之間的前端數(shù)據(jù)采集及控制由SIEMENSS7-200PLC完成，并連接構(gòu)成西門子PPI網(wǎng)絡(luò)；PLC與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議；

其中前端操作臺(tái)包括機(jī)箱和內(nèi)部控制板，所述的機(jī)箱的正面設(shè)有司鉆臺(tái)正面控制面板，機(jī)箱的一個(gè)側(cè)面設(shè)有司鉆臺(tái)側(cè)面控制面板，機(jī)箱的另一個(gè)側(cè)面設(shè)有頂驅(qū)機(jī)械控制面板以及緩沖液缸的控制面板；其中在司鉆臺(tái)正面控制面板上設(shè)置有電源按鈕、開機(jī)按鈕、氣喇叭開關(guān)、防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開關(guān)、換檔控制開關(guān)、貓頭控制開關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開關(guān)、滾筒高低速開關(guān)、油缸選擇開關(guān)、底座液壓開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)以及緊急制動(dòng)開關(guān)；還包括顯示表組，其中所述顯示表組包括氣源壓力表、冷卻水壓表、絞車油壓表、轉(zhuǎn)盤油壓表、轉(zhuǎn)盤扭矩表、泵壓表、大鉗扭矩表、左鉗扭矩表、右鉗扭矩表、安全鉗壓力表、貓頭壓力表、鉆井扭矩表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)盤電流表、鎖檔壓力表以及過卷壓力表；司鉆臺(tái)側(cè)面控制面板上設(shè)置指配開關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測(cè)試急停按鈕、PLC/旁路開關(guān)、電磁渦流剎車開關(guān)、轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、絞車正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、1號(hào)泥漿泵開關(guān)、2號(hào)泥漿泵開關(guān)、3號(hào)泥漿泵開關(guān)、低壓報(bào)警器開關(guān)；

前端操作臺(tái)的內(nèi)部控制板包括前端操作臺(tái)第一可編程控制器PLC(1)和第二可編程控制器PLC(2)，上述可編程控制器PLC與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議進(jìn)行通信，其中第一可編程控制器PLC(1)的CPU模塊通過A/D模塊分別與電源按鈕、開機(jī)按鈕、氣喇叭開關(guān)、防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開關(guān)、換檔控制開關(guān)、貓頭控制開關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開關(guān)、滾筒高低速開關(guān)、油缸選擇開關(guān)、底座液壓開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)以及緊急制動(dòng)開關(guān)連接，通過PLC的開關(guān)量輸入端口分別與指配開關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測(cè)試急停按鈕、PLC/旁路開關(guān)、電磁渦流剎車開關(guān)、轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、絞車正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、1號(hào)泥漿泵開關(guān)、2號(hào)泥漿泵開關(guān)、3號(hào)泥漿泵開關(guān)、低壓報(bào)警器開關(guān)進(jìn)行連接；通過PLC采集司鉆操作臺(tái)上的各個(gè)開關(guān)旋鈕狀態(tài)以模擬絞車的升降控制、轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速控制、泥漿泵的調(diào)速控制；同時(shí)采集絞車離合器位置、絞車檔位、轉(zhuǎn)盤離合器位置、轉(zhuǎn)盤檔位、泵調(diào)節(jié)器位置、柴油機(jī)功率調(diào)節(jié)器位置；監(jiān)測(cè)懸重、鉆壓、鉆機(jī)氣源壓力、泥漿密度、泥漿黏度以及泥漿失水這些參數(shù)，通過PLC的控制使得司鉆操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)井架/底座的起升控制、對(duì)鉆盤的轉(zhuǎn)速控制以及對(duì)泥漿泵的調(diào)速控制；

其中頂驅(qū)機(jī)械控制面板上設(shè)置有急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕、吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、內(nèi)防噴器開關(guān)、液壓泵開關(guān)、鎖緊銷開關(guān)、背鉗選擇開關(guān)、吊環(huán)傾斜選擇開關(guān)、剎車選擇開關(guān)、輔助操作開關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)、電機(jī)選擇開關(guān)、操作選擇開關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向選擇開關(guān)；緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄；其中前端操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC(2)的CPU模塊通過A/D模塊分別與急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕連接，通過PLC的開關(guān)量輸入端口分別與吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、內(nèi)防噴器開關(guān)、液壓泵開關(guān)、鎖緊銷開關(guān)、背鉗選擇開關(guān)、吊環(huán)傾斜選擇開關(guān)、剎車選擇開關(guān)、輔助操作開關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)、電機(jī)選擇開關(guān)、操作選擇開關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向選擇開關(guān)進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)頂驅(qū)進(jìn)行控制；

其中緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄；其中前端操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC(2)的CPU模塊通過A/D模塊分別與左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄連接以對(duì)緩沖液缸進(jìn)行控制；

前端操作臺(tái)中還具有參數(shù)計(jì)算機(jī)，其中該參數(shù)計(jì)算機(jī)具有完成從PLC獲取前端硬件信息后，將信息發(fā)送給主控機(jī)的通信模塊，其中通信模塊還將主控機(jī)發(fā)送過來的信息通過PLC傳輸給前端硬件加以顯示；

鉆機(jī)模型包括鉆機(jī)井架和底座模擬器，其中井架為前開口型，由主體、人字架及附件組成，附件主要包括二層臺(tái)、死繩穩(wěn)定器、籠梯；井架主體由左上段、右上段、左中上段、右中上段、左下段和右下段及背橫梁、斜拉桿、連接架組成一個(gè)前開口型鋼架結(jié)構(gòu)，主體的調(diào)整固定是由兩個(gè)卡銷完成；人字架是由左、右前腿，左、右后腿及橫梁組成的門形結(jié)構(gòu)，用來起放和支靠井架；起升裝置由起升大繩、高支架、低支架和游車大鉤支架組成；井架采用人字架起升方式，依靠鉆臺(tái)面絞車的動(dòng)力，通過快繩、大鉤拉動(dòng)起升大繩，實(shí)現(xiàn)井架起升，井架起升時(shí)為了能夠使井架平穩(wěn)的靠放在人字架上，同時(shí)下放井架時(shí)又能使井架重心前移，從而依靠井架本身自重下落，在人字架上設(shè)有緩沖裝置，通過緩沖裝置的伸縮來實(shí)現(xiàn)；

底座主要由底座主體、起升裝置、液壓緩沖裝置組成，底座采用平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，從而實(shí)現(xiàn)了高臺(tái)面設(shè)備的低位安裝；采用絞車動(dòng)力，利用游車大鉤使底座從低位整體起升到工作位置；底座主體分為上、中、下三層：上層為鉆臺(tái)面部分，用來安裝鉆臺(tái)面的設(shè)備，通過銷子連接組成，下層為底座基座部分，由左前基座與左后基座、右前基座與右后基座分別用銷子連接成左、右兩個(gè)部分；左、右兩個(gè)部分之間的連接構(gòu)件有連接梁、連接架和斜撐；中間層為支撐部分，位于上、下層之間，起支撐鉆臺(tái)面和起放底座作用；中間層分別由人字架前腿、人字架后腿、前立柱、后立柱、斜立柱組成，用銷子與上、下層連接；人字架由前腿及后腿兩部分組成，起升大繩的一端固定在人字架后腿上，人字架在整個(gè)底座起升的過程中起到支撐的作用；起升大繩兩端裝有套環(huán)，另有參與起升的1組滑輪固定在人字架后腿上；所述陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)還包括防護(hù)裝置組，其中防護(hù)裝置組包括實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)井架天車防碰功能的鉆機(jī)井架天車防碰裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)井架過度起升功能的防鉆機(jī)井架過度起升裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)井架過度下放功能的防鉆機(jī)井架過度下放裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)底座過度起升功能的防鉆機(jī)底座過度起升裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)底座過度下放功能的防鉆機(jī)底座過度下放裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)大鉤過度下放功能的防鉆機(jī)大鉤過度下放裝置；

教師工作臺(tái)具有主控計(jì)算機(jī)和圖形計(jì)算機(jī)，其中該主控計(jì)算機(jī)具有主控模塊，該主控模塊用于與通信模塊進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)獲得硬件設(shè)備狀態(tài)；所述主控計(jì)算機(jī)還包括如下多個(gè)鉆機(jī)模型的模擬裝置：鉆機(jī)模型鉆進(jìn)工藝模擬裝置、鉆機(jī)模型溢流模擬裝置、鉆機(jī)模型氣體膨脹模擬裝置、鉆機(jī)模型循環(huán)壓力計(jì)算模擬裝置、鉆機(jī)模型鉆具提升模擬裝置以及鉆機(jī)模型的鉆機(jī)井架/底座的起升/下放模擬裝置，其中主控模塊還包括有如下多個(gè)模擬系統(tǒng)：用于模擬陸地鉆機(jī)井架/底座的起升/下放操作的裝置、用于模擬陸地鉆機(jī)起鉆和下鉆操作的裝置、用于模擬陸地鉆機(jī)鉆進(jìn)操作的裝置、用于模擬陸地鉆機(jī)事故應(yīng)急操作的裝置；

三通道環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)包括：投影機(jī)、工程環(huán)形投影幕和圖像融合機(jī)；其中所述投影機(jī)為三臺(tái)正投投影機(jī)，所述三臺(tái)正投投影機(jī)與工程環(huán)形投影幕組合圖像融合機(jī)形成邊沿融合投影系統(tǒng)；圖像融合機(jī)中包括有幾何矯正模塊、邊沿融合模塊、顏色校正模塊；其中圖像融合機(jī)將圖形計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像信息分配給三臺(tái)投影儀，并進(jìn)行邊沿融合。