一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在石油電動(dòng)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)盤一般設(shè)計(jì)為恒轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并有最大扭矩限制保護(hù)功能。司鉆在鉆井過程中，根據(jù)鉆井技術(shù)設(shè)計(jì)，給轉(zhuǎn)盤以恒定的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤扭矩完全由井下情況確定。若鉆井工況良好，則轉(zhuǎn)速及扭矩波動(dòng)都會(huì)在很小的范圍之類，若井下發(fā)生粘滑扭曲振動(dòng)產(chǎn)生不均勻扭矩，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速就會(huì)像一個(gè)正弦波一樣產(chǎn)生較大的波動(dòng)，而轉(zhuǎn)盤扭矩也會(huì)跟著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的波動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)類似于正弦波的較大波動(dòng)區(qū)間，情況嚴(yán)重時(shí)甚至需要通過轉(zhuǎn)盤剎車來(lái)點(diǎn)動(dòng)釋放扭矩，這樣就容易引起跳鉆、卡鉆的現(xiàn)象，造成鉆柱疲勞拉傷甚至扭斷鉆柱，引發(fā)鉆井事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，采用閉環(huán)控制，控制精度高、可靠性強(qiáng)，卡鉆時(shí)發(fā)出報(bào)警。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，它包括鉆機(jī)電控房、司鉆控制臺(tái)和傳動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)設(shè)置有PLC處理器，司鉆控制臺(tái)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤控制柜、HMI觸摸屏和報(bào)警器，傳動(dòng)裝置包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有底座，底座上活動(dòng)安裝有制動(dòng)器座，底座與制動(dòng)器座之間安裝有扭矩傳感器，扭矩傳感器的兩端分別與底座和制動(dòng)器座連接，底座上還安裝有轉(zhuǎn)盤速度傳感器，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤電機(jī)與電機(jī)電流傳感器連接，扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器的輸出均與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器與HMI觸摸屏連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC處理器的輸出分別與轉(zhuǎn)盤控制柜和報(bào)警器的輸入連接，轉(zhuǎn)盤控制柜的控制輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸入連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸出與轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入連接。
[0005]所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置為直流調(diào)速裝置或交流變頻器。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括無(wú)線接收裝置，無(wú)線接收裝置與PLC處理器連接。
[0007]所述的扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器均為無(wú)線傳感器。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:(1)轉(zhuǎn)盤速度傳感器、電機(jī)電流傳感器、扭矩傳感器、PLC處理器、轉(zhuǎn)盤控制柜和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置組成一個(gè)控制閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，控制精度高，可靠性強(qiáng)；(2)當(dāng)轉(zhuǎn)盤速度傳感器檢測(cè)到卡鉆時(shí)，PLC處理器發(fā)出停止工作命令，并分別向HMI觸摸屏和報(bào)警器輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型采用無(wú)線傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0012]如圖1所示，一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，它包括鉆機(jī)電控房、司鉆控制臺(tái)和傳動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)設(shè)置有PLC處理器，司鉆控制臺(tái)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤控制柜、HMI觸摸屏和報(bào)警器，傳動(dòng)裝置包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有底座，底座上活動(dòng)安裝有制動(dòng)器座，底座與制動(dòng)器座之間安裝有扭矩傳感器，扭矩傳感器的兩端分別與底座和制動(dòng)器座連接，底座上還安裝有轉(zhuǎn)盤速度傳感器，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤電機(jī)與電機(jī)電流傳感器連接，扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器的輸出均與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器與HMI觸摸屏連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC處理器的輸出分別與轉(zhuǎn)盤控制柜和報(bào)警器的輸入連接，轉(zhuǎn)盤控制柜的控制輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸入連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸出與轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入連接。
[0013]所述的轉(zhuǎn)盤速度傳感器、電機(jī)電流傳感器、扭矩傳感器、PLC處理器、轉(zhuǎn)盤控制柜和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置組成一個(gè)控制閉環(huán)，轉(zhuǎn)盤速度傳感器、轉(zhuǎn)盤電機(jī)電流傳感器和扭矩傳感器分別實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速信號(hào)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)電流信號(hào)和轉(zhuǎn)盤扭矩信號(hào)，然后將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速信號(hào)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)電流信號(hào)和轉(zhuǎn)盤扭矩信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送給PLC處理器，PLC處理器計(jì)算出一個(gè)速度給定偏移，并作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的附加速度直接發(fā)給轉(zhuǎn)盤控制柜，與轉(zhuǎn)盤原來(lái)的給定速度相疊加，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)盤扭矩的目的。該過程是實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制，控制精度高，可靠性強(qiáng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤速度傳感器檢測(cè)到卡鉆，即轉(zhuǎn)盤和鉆柱無(wú)法旋轉(zhuǎn)時(shí)，PLC處理器發(fā)出停止工作命令，并分別向HMI觸摸屏和報(bào)警器輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警。此外，所述的HMI觸摸屏設(shè)置有參數(shù)設(shè)置模塊和粘滑振動(dòng)值輸出模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于司鉆在系統(tǒng)投入使用前根據(jù)井下實(shí)際情況如實(shí)在HMI觸摸屏上填寫相關(guān)的參數(shù):鉆柱數(shù)量、鉆桿外徑、鉆桿內(nèi)徑和下部鉆具組合，以及下部鉆具組合的內(nèi)徑和外徑，粘滑振動(dòng)值輸出模塊可顯示井下鉆柱的粘滑振動(dòng)情況。
[0014]所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置為直流調(diào)速裝置或交流變頻器。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括無(wú)線接收裝置，無(wú)線接收裝置與PLC處理器連接，所述的扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器均為無(wú)線傳感器。
[0016]如圖2所示，一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，它包括鉆機(jī)電控房、司鉆控制臺(tái)和傳動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)設(shè)置有PLC處理器和無(wú)線接收裝置，司鉆控制臺(tái)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤控制柜、HMI觸摸屏和報(bào)警器，傳動(dòng)裝置包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有底座，底座上活動(dòng)安裝有制動(dòng)器座，底座與制動(dòng)器座之間安裝有無(wú)線扭矩傳感器，無(wú)線扭矩傳感器的兩端分別與底座和制動(dòng)器座連接，底座上還安裝有無(wú)線轉(zhuǎn)盤速度傳感器，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤電機(jī)與無(wú)線電機(jī)電流傳感器連接，無(wú)線扭矩傳感器、無(wú)線轉(zhuǎn)盤速度傳感器和無(wú)線電機(jī)電流傳感器的輸出均與無(wú)線接收裝置的輸入連接，無(wú)線接收裝置的輸出與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器與HMI觸摸屏連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC處理器的輸出分別與轉(zhuǎn)盤控制柜和報(bào)警器的輸入連接，轉(zhuǎn)盤控制柜的控制輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸入連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸出與轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入連接。
[0017] 所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置為直流調(diào)速裝置或交流變頻器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，其特征在于:它包括鉆機(jī)電控房、司鉆控制臺(tái)和傳動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)設(shè)置有PLC處理器，司鉆控制臺(tái)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤控制柜、HMI觸摸屏和報(bào)警器，傳動(dòng)裝置包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述的鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有底座，底座上活動(dòng)安裝有制動(dòng)器座，底座與制動(dòng)器座之間安裝有扭矩傳感器，扭矩傳感器的兩端分別與底座和制動(dòng)器座連接，底座上還安裝有轉(zhuǎn)盤速度傳感器，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤電機(jī)與電機(jī)電流傳感器連接，扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器的輸出均與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器與HMI觸摸屏連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC處理器的輸出分別與轉(zhuǎn)盤控制柜和報(bào)警器的輸入連接，轉(zhuǎn)盤控制柜的控制輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸入連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制輸出與轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置為直流調(diào)速裝置或交流變頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，其特征在于:它還包括無(wú)線接收裝置，無(wú)線接收裝置設(shè)置在鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)，無(wú)線接收裝置與PLC處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，其特征在于:所述的扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器均為無(wú)線傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤軟扭矩系統(tǒng)，它包括鉆機(jī)電控房、司鉆控制臺(tái)和傳動(dòng)裝置，鉆機(jī)電控房?jī)?nèi)設(shè)置有PLC處理器，司鉆控制臺(tái)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤控制柜、HMI觸摸屏和報(bào)警器，傳動(dòng)裝置包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有底座，底座上活動(dòng)安裝有制動(dòng)器座，底座與制動(dòng)器座之間安裝有扭矩傳感器，底座上還安裝有轉(zhuǎn)盤速度傳感器，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤電機(jī)分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)電流傳感器連接，PLC處理器分別與HMI觸摸屏、轉(zhuǎn)盤控制柜、報(bào)警器、扭矩傳感器、轉(zhuǎn)盤速度傳感器和電機(jī)電流傳感器連接，轉(zhuǎn)盤控制柜的輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的輸入連接。本實(shí)用新型采用閉環(huán)控制，控制精度高、可靠性強(qiáng)，卡鉆時(shí)發(fā)出報(bào)警。
【IPC分類】E21B44-04
【公開號(hào)】CN204386586
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420822461
【發(fā)明人】陳克利, 趙軍民, 周翼, 楊杰
【申請(qǐng)人】四川中曼電氣工程技術(shù)有限公司, 中曼石油鉆井技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日