[發明專利]一種變頻鉆機多模式自動送鉆系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011229162.4
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112502689A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉曙光;陳小龍;陳午陽;李忠誠;琚子輝
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: E21B44/02
• 分類號: E21B44/02
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

1.一種變頻鉆機多模式自動送鉆系統，其特征在于：由人機交互單元、多模式控制單元、變頻傳動單元、拖動電機、傳動機構以及檢測變送單元組成；人機交互單元將自動送鉆參數設置信息傳輸至多模式控制單元，同時完成鉆井過程中重要參數的顯示；多模式控制單元有多種自動送鉆控制模式供選擇，根據從檢測變送單元獲取的檢測參數與給定值之差作為控制器輸入，經過仿人智能PID運算，輸出控制量，完成相應模式下的自動送鉆功能；自動送鉆最終通過變頻器驅動拖動電機及傳動機構來實現；檢測變送單元完成系統所需的鉆速、懸重、泵壓、功率、扭矩等檢測信號的采集。

2.根據權利要求1所述的一種變頻鉆機多模式自動送鉆系統，其特征在于：所述多模式控制單元包括恒鉆速模式自動送鉆單元、恒鉆壓模式自動送鉆單元、恒泵壓模式自動送鉆單元、恒功率模式自動送鉆單元、恒轉矩模式自動送鉆單元。

3.根據權利要求1所述的一種變頻鉆機多模式自動送鉆系統，其特征在于：所述檢測變送單元包括鉆速傳感器、懸重傳感器、泵壓傳感器、功率傳感器和扭矩傳感器。

4.根據權利要求1～3任一項所述的一種變頻鉆機多模式自動送鉆系統的控制方法，其特征在于：包括恒鉆速模式自動送鉆、恒鉆壓模式自動送鉆、恒泵壓模式自動送鉆、恒功率模式自動送鉆、恒扭矩模式自動送鉆。

所述恒鉆速模式自動送鉆是以鉆頭下鉆速度為控制目標，包括1個雙閉環控制單元和1個滾筒傳動機構。內環為轉矩控制環，控制器采用PI控制器；外環為轉速控制環，控制器采用仿人智能PID控制器。

所述恒鉆壓模式自動送鉆是以鉆頭鉆進時的鉆壓為控制目標，包括1個恒鉆壓控制單元、1個恒轉矩變速控制單元和1個滾筒傳動機構。恒鉆壓控制單元中的控制器采用仿人智能PID控制器。

所述恒泵壓模式自動送鉆是以循環系統的泥漿壓力(泵壓)為控制目標，包括1個恒泵壓控制單元、1個恒轉矩變速控制單元和1個滾筒傳動機構。恒泵壓控制單元中的控制器采用仿人智能PID控制器。

所述恒功率模式自動送鉆是以轉盤輸出功率恒定為控制目標，包括1個恒功率控制單元、1個恒轉矩變速控制單元和1個滾筒傳動機構。恒功率控制單元中的控制器采用仿人智能PID控制器。

所述恒扭矩模式自動送鉆是以轉盤輸出扭矩恒定為控制目標，包括1個恒扭矩控制單元、1個恒轉矩變速控制單元和1個滾筒傳動機構。恒扭矩控制單元中的控制器采用仿人智能PID控制器。