機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，包括依次連接的空氣壓縮機、開關(guān)組件以及高低速手柄，開關(guān)組件和高低速手柄之間設(shè)置控制器。本實用新型的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，避免柴油機突變負載的增加時引起速度跌落，甚至柴油機熄火的問題。
【專利說明】機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機械鉆機絞車氣路改造領(lǐng)域，尤其設(shè)置一種絞車氣動高低速檔控制游車上提的氣路控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在機械鉆機中，大多數(shù)絞車高、低速檔位是通過氣控系統(tǒng)驅(qū)動氣動執(zhí)行機構(gòu)使得夾在鋼制殼體之間的氣囊膨脹，氣壓均勻分布在摩擦蹄上，從而抱住安裝在從動元件上的鼓輪，達到滾筒跟隨轉(zhuǎn)動的目的。根據(jù)司鉆操作規(guī)范，司鉆上提游車時，游車從靜態(tài)到動態(tài)經(jīng)過多次檔位掛合。低速檔位掛合后，游車上升速度平穩(wěn)后，司鉆再由低速檔切換到高速檔，游車高速上升，直到游車上升至所要求位置。
[0003]參見圖1，由高低速檔位可以控制壓力繼電器的壓力值，當(dāng)壓力值達到壓力開關(guān)的閾值時，壓力開關(guān)3動作，使氣體進入單向節(jié)流閥、單電控截止閥、減壓閥4，使得進入氣囊5的壓力值保持在0.8MPa，充滿氣囊5，使摩擦蹄7抱緊鼓輪8。這種控制系統(tǒng)是由氣壓驅(qū)動，通常高低速手柄2在司鉆房，而氣囊5在滾筒，整個氣路管線長度在20米以上，如此長的氣管線則會導(dǎo)致司鉆的操作和摩擦蹄抱緊鼓輪存在遲滯。若要使游車上升平穩(wěn)，柴油機速度跌落值降低，則通過司鉆對手柄的操作很難完成。
[0004]在整個過程中，司鉆掛合低速檔時，由低速檔多次掛合完成，游車速度變化緩慢，并車廂受到較小的負荷沖擊，速度稍有跌落。而在游車從低速檔切換到高速檔時，檔位轉(zhuǎn)換一次完成，游車速度需完成低速到高速的變化，導(dǎo)致并車廂負載突變，游車速度跌落明顯。這種沖擊負荷的存在，會導(dǎo)致以下問題:1)為了應(yīng)對瞬時的突變負載，因此，在起下鉆過程中要長期運行冗余動力，柴油機單機功率配置偏高；2)在遇到突變負載時，柴油機出現(xiàn)燃燒不充分冒黑煙情況，造成柴油機效率降低；3)由于速度瞬間跌落，還會引起柴油器熄火，影響柴油機運行壽命，更限制了節(jié)能環(huán)保的天然氣發(fā)動機的使用。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本實用新型提出了一種機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，避免柴油機突變負載的增加時引起速度跌落，甚至柴油機熄火的問題。
[0006]本實用新型的技術(shù)解決方案是:機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，包括依次連接的空氣壓縮機、開關(guān)組件以及高低速手柄，其特征在于:所述開關(guān)組件和高低速手柄之間設(shè)置控制器。
[0007]上述開關(guān)組件是電磁閥。
[0008]上述控制器包括控制CPU芯片、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元，所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元均與控制CPU芯片連接。
[0009]上述控制CPU芯片是單片機，單片機供電電源是220V。[0010]上述顯示單元是IXD顯示屏。
[0011]上述電磁閥是兩位三通電磁閥。
[0012]上述高低速手柄是多觸頭手柄。
[0013]上述機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)還包括減壓閥，所述減壓閥與電磁閥連接；所述減壓閥最大輸出壓力0.8MPa。
[0014]上述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元是測量高低電平信號的外設(shè)或者CPU自帶的端口，模擬量輸入單元信號類型為4-20mA，模擬量輸出單元信號類型為4-20mA，使用CPU自帶模擬量端口 ；485串口滿足標(biāo)準(zhǔn)的modbus協(xié)議，使用CPU外圍電路完成，CPU芯片是單片機 DSP33F。
[0015]本實用新型提出智能控制概念，由于每個司鉆的操作習(xí)慣和經(jīng)驗均不同，引進智能控制器，采集與絞車有關(guān)的信號，高低速檔位信號、絞車滾筒轉(zhuǎn)速、柴油機轉(zhuǎn)速、懸重等，根據(jù)以上信號分析和計算，判斷沖擊負荷對柴油機組轉(zhuǎn)速的影響狀況，從而實時控制電磁閥得/失電狀態(tài)，達到柴油機組轉(zhuǎn)速跌落值降低，游車平穩(wěn)上升的效果；本實用新型通過對高、低速檔位信號、柴油機轉(zhuǎn)速、滾筒轉(zhuǎn)速信號以及懸重信號的采集，并將信號輸入智能控制器對所采信號進行分析和計算。最后在氣控系統(tǒng)中加入電磁閥，將智能控制器的數(shù)字量輸出結(jié)果反映在控制電磁閥上，以達到控制氣動離合機構(gòu)使摩擦蹄抱住或者松開鼓輪，完成傳動的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3.1、圖3.2是本實用新型的電磁閥得/失電狀態(tài)切換示意圖；
[0019]1-空氣壓縮機；2_高低速手柄；3_電磁閥；4_減壓閥；5-氣囊；6_間隙；7-摩擦蹄；8-鼓輪；9_控制器。
【具體實施方式】
[0020]參見圖2，本實用新型提出了一種機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，空氣壓縮機1、電磁閥3以及高低速手柄2依次連接，和現(xiàn)有的對比在整個氣路控制中加入了控制器9，并且用電磁閥3替代了壓力電磁閥。控制器9包括控制CPU芯片、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元，數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元均與控制CPU芯片連接。CPU芯片是單片機，單片機供電電源是220V ;顯示單元是IXD顯示屏；控制器9用數(shù)字量輸入采集單元采集高低速手柄信號，并且通過數(shù)字量輸出單元控制電磁閥。由于電信號可靠性高，信號輸出速度快，可將此部分線路加長，而將氣管線縮短，盡量將氣管線安裝在滾筒附近，縮短摩擦蹄7抱緊鼓輪8的時間。電磁閥3是兩位三通電磁閥；減壓閥最大輸出壓力0.8MPa。
[0021]數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出以及485串口等都是自行設(shè)計電路測試完成。數(shù)字量輸入輸出可以用任何可以測量高低電平信號的外設(shè)或者CPU自帶的端口，本產(chǎn)品兩者形式都使用；模擬量輸入信號類型為4-20mA，模擬量輸出信號類型為4-20mA，也可以使用CPU自帶模擬量端口，本產(chǎn)品兩者形式都使用；485串口須滿足標(biāo)準(zhǔn)的modbus協(xié)議，同樣可以使用CPU外圍電路完成。此CPU使用單片機DSP33F。
[0022]控制器9將采集到的信號進行分析，自動判斷此時傳動系統(tǒng)是所處狀態(tài)。同時，控制器9通過控制電磁閥對整個傳動軸負荷和時間進行分配以達到柴油機組柔性輸出的運行狀態(tài)。采集柴油機轉(zhuǎn)速信號，可以通過速度傳感器檢測柴油機的齒脈沖，以高速脈沖的信號類型進入控制器9 ;采集滾筒轉(zhuǎn)速信號，可以通過編碼器，以A，B相脈沖的信號類型進入控制器9。
[0023]電磁閥3當(dāng)有24VDC電平信號時，電磁閥3閉合，控制氣動執(zhí)行機構(gòu)使氣囊5膨脹，使摩擦蹄7抱住鼓輪8，達到傳動效果。當(dāng)無電平信號時，電磁閥3松開，氣動執(zhí)行機構(gòu)使氣囊5放氣，使摩擦蹄7松開鼓輪8。由于電磁閥3操作頻率較頻繁，因此，電磁閥3壽命應(yīng)較長。
[0024]高低速手柄是多觸頭手柄，將高低檔離合信號以數(shù)字量輸入的信號類型進入控制器9。控制器9其所有的連接電纜均采用屏蔽電纜，以免在數(shù)據(jù)傳輸過程受到信號干擾。電磁閥3替代壓力繼電器，型式為兩位常閉式。供電電壓為24VDC，工作溫度為-20?80°C，工作壽命> 15萬次,工作方式為直動式。米用速度傳感器，電磁感應(yīng)原理檢測柴油機齒的脈沖信號，供電電壓為24VDC。采用防爆式編碼器、安裝方式為軸套式、脈沖數(shù)1024、供電電壓為24VDC。采用防爆式壓力變送器、供電類型為24VDC，輸出信號為4?20mA。速度傳感器、防爆式編碼器、防爆式壓力變送器以上三種產(chǎn)品均為公知結(jié)構(gòu)，速度傳感器為KJT-SK16-1.5，防爆編碼器為ZFL-H38-51.2B_G24Fd，防爆壓力變送器為EJA430A。由于此專利應(yīng)用環(huán)境處于防爆區(qū)，因此，配置的部分元件具有防爆功能。
[0025]參見圖3.1、圖3.2，氣路上兩位三通電磁閥3有三個通道通氣，一般情況下，一個通道與氣源連接，如圖3中的2號口，另外2個通道一個與執(zhí)行機構(gòu)的進氣口連接，如I號口，另一個與執(zhí)行機構(gòu)的排氣口連接，如3號口，通常加裝一個消聲器以消除噪聲。圖3.1表示電磁閥失電的狀態(tài)，線圈不通電，此時電磁閥鐵芯在彈簧回復(fù)的作用下靠在雙管端，關(guān)閉雙管端1，2出口，則單管端出口 3處于開啟狀態(tài)，即氣路處于斷路狀態(tài)。圖3.2表示電磁閥得電的狀態(tài)，此時線圈通電，電磁閥鐵芯在電磁力的作用下克服回復(fù)彈簧作用力移到單管端。關(guān)閉單管端出口 3，雙管端出口 1，2處于開啟狀態(tài)。此時由于線圈的工作位置發(fā)生變化，氣路切換到1，2接通狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，包括依次連接的空氣壓縮機、開關(guān)組件以及高低速手柄，其特征在于:所述開關(guān)組件和高低速手柄之間設(shè)置控制器；所述開關(guān)組件是電磁閥；所述控制器包括控制CPU芯片、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元，所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)輸入單元以及顯示單元均與控制CPU芯片連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制CPU芯片是單片機，單片機供電電源是220V。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:顯示單元是LCD顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁閥是兩位三通電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述高低速手柄是多觸頭手柄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一5任一所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)還包括減壓閥，所述減壓閥與電磁閥連接；所述減壓閥最大輸出壓力 0.8MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械鉆機絞車氣路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元是測量高低電平信號的外設(shè)或者CPU自帶的端口，模擬量輸入單元信號類型為4-20mA，模擬量輸出單元信號類型為4-20mA，使用CPU自帶的端口 ；CPU芯片是單片機DSP33F。
【文檔編號】B66D1/48GK203568749SQ201320313695
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】張耀友 申請人:西安寶德自動化股份有限公司