[實用新型]石油鉆井工程鉆機/游車防失控控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822124133.6
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN209293780U
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙剛;于春;夏玉龍;張英棟
• 申請（專利權(quán)）人: 濮陽市百福瑞德石油科技有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;B66D1/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種石油鉆井工程鉆機/游車防失控控制系統(tǒng)，包括司鉆開關(guān)、可控硅整流以及電磁渦流剎車主體，在所述司鉆開關(guān)與可控硅整流裝置之間介入可調(diào)壓的自動控制模板，所述自動控制模板由信號采集單元、處理單元以及可控硅調(diào)壓單元組成；信號采集單元實時采集司鉆開關(guān)輸出的低壓交流信號并在處理后傳輸?shù)教幚韱卧幚韱卧獙崟r檢測分析處理信號采集單元發(fā)來的電壓信號并根據(jù)PLC的指令，控制可控硅調(diào)壓單元輸出不同的0?20V交流電壓信號給可控硅整流裝置；應(yīng)用絞車傳感器/大鉤位置傳感器實時捕捉鉆機/游車高度與速度的變化，并將捕捉到的變化值實時傳輸給PLC分析處理，PLC對游車的高度、速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及石油鉆井工程安全控制技術(shù)，尤其是涉及一種石油鉆機和游車自動剎車控制安全防護裝置及一種石油鉆機和游車自動剎車安全防護系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在石油勘探開發(fā)與鉆井過程中，防止鉆機和游車失速是安全生產(chǎn)的本質(zhì)要求。目前，國內(nèi)鉆井作業(yè)過程中，一臺鉆機會配備兩套剎車系統(tǒng)，一類是依靠剎車盤與剎車塊作用的摩擦式主剎車系統(tǒng)，這其中又包括工作鉗和安全鉗兩種。主剎車系統(tǒng)在鉆井作業(yè)的起下鉆、送鉆、駐車以及緊急制動時起著重要作用。另一類是依靠電磁渦流作用的非摩擦式輔助剎車系統(tǒng)。電磁渦流剎車由剎車主體、可控硅整流裝置及司鉆開關(guān)等三部分組成。渦流剎車主體提供強有力的制動功能，它是通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生制動扭矩來實現(xiàn)的。基本原理是絞車滾筒旋轉(zhuǎn)，通過離合器驅(qū)動轉(zhuǎn)子以相同轉(zhuǎn)速在定子所建立的磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)，渦流與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，這個力對轉(zhuǎn)子軸心形成的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩，也就是電磁渦流剎車阻止?jié)L筒旋轉(zhuǎn)的制動扭矩。可控硅整流裝置主要是將鉆機交流發(fā)電機或交流電網(wǎng)供給的交流電壓變成可調(diào)直流電壓，給激磁線圈通以可調(diào)直流電流。司鉆開關(guān)是一臺可調(diào)的差動變壓器，由鐵芯、線圈、調(diào)節(jié)機構(gòu)等部分組成。將鐵芯位置的變化轉(zhuǎn)換成交流電壓信號，經(jīng)橋式整流作為給定信號電壓，去控制可控硅的導通角，達到改變電流電壓，從而改變激磁線圈直流電流，改變制動扭矩，調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速的目的。司鉆通過操作司鉆開關(guān)可平滑地調(diào)節(jié)激磁電流，就可改變制動扭矩，無級地調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速。

在正常鉆井過程中，司鉆是將主剎車與輔助剎車配合使用的。尤其是在下鉆時，由于大鉤載重可達到2000KN至3000KN，如此大的載重在游車下行時會產(chǎn)生極大的慣性。如果快速下鉆時使用主剎車緊急制動，極易造成大繩纏繞或繃斷。因此，司鉆在下鉆作業(yè)時，必須借助輔助剎車來控制游車的下放速度，使其緩慢下行并平穩(wěn)的坐落在鉆臺面上。但是，在實際操作時，由于人為因素影響，屢屢會有失誤發(fā)生，以致出現(xiàn)游車下行超速砸在鉆臺上（俗稱頓鉆）的情況發(fā)生。特別是在大懸重快速下放鉆具時，如果出現(xiàn)游車失控，會導致嚴重的事故發(fā)生，往往造成人員傷害甚至機毀人亡。

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種石油鉆井工程鉆機/游車防失控控制系統(tǒng)，可以充分利用絞車傳感器監(jiān)測游車下行速度，利用司鉆開關(guān)輸出的給定電壓信號來判斷游車是否在可控范圍內(nèi)，繼而通過自動控制模板以及電磁渦流剎車系統(tǒng)來防止由于誤操作或意外因素造成鉆機/游車失控，經(jīng)濟適用，且安全可靠。

本實用新型采用的技術(shù)方案：

一種石油鉆井工程鉆機/游車防失控控制系統(tǒng)，包括司鉆開關(guān)、可控硅整流以及電磁渦流剎車主體，在所述司鉆開關(guān)與可控硅整流裝置之間介入可調(diào)壓的自動控制模板，所述自動控制模板由信號采集單元、處理單元以及可控硅調(diào)壓單元組成；

1）信號采集單元實時采集司鉆開關(guān)輸出的低壓交流信號并在處理后傳輸?shù)教幚韱卧幚韱卧獙崟r檢測分析處理信號采集單元發(fā)來的電壓信號并根據(jù)PLC的指令，控制可控硅調(diào)壓單元輸出不同的0-20V交流電壓信號給可控硅整流裝置；

2）應(yīng)用絞車傳感器/大鉤位置傳感器實時捕捉鉆機/游車高度與速度的變化，并將捕捉到的變化值實時傳輸給PLC分析處理，PLC對游車的高度、速度值進行實時檢測分析，并通過通訊模塊將分析判斷之后的信號傳輸給處理單元。