游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种钻机、修井机的游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置，属油田钻采设备的附件装置领域。它包括电源适配器、旋转编码器、载荷传感器、控制装置主机、报警装置、电控比例减压阀或伺服阀和刹车执行机构。它是通过采集安装在绞车滚筒轴上的旋转编码器的转动信号和载荷传感器检测的游车死绳拉力载荷，通过控制装置主机综合分析计算后输出模拟量，控制电控比例减压阀或伺服阀实现对刹车力的控制，达到按系统要求逐步控制游车速度，最终实现平稳刹车和定位刹车。克服了现有刹车控制装置刹车起点固定，刹车速度过快，易发生跳绳、嵌绳、瞬时过载、井架剧烈晃动等造成司钻人员极度恐慌的缺点。适应于在各油田的钻机、修井机上使用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钻机、修井机或其它提升设备的游车防碰、 防砸自动减速刹车控制装置，属油田钻釆设备的附件装置领域。技术背景在钻井、修井作业中，不论白天黑夜，天气好坏都不能间断作 业，由于司钻操作疲劳和环境因素，很容易发生游车碰天车和砸钻 台的事件。严重时因防碰失灵可导致井架变形、倒塌，因防砸失灵 导致钻具断裂和由下砸产生的火花引起井场火灾等重大恶性事故。 为了保障钻井、修井作业的安全，在钻机、修井机上一般都装有三 套防上碰(又称天车防碰——游车上提时与天车相撞)装置，即重 锤式、过倦阀式和电子式防上碰装置。前两种属机械限位式防碰， 后一种是通过检测绞车滚筒的转动计算高度后，在设定的高度进行 刹车。这三种刹车装置都有一个共同特点，就是当达到固定高度后， 才开始通过换向阀打开刹车液、气路，通过刹车液、气缸驱动刹车 块或刹带来刹车。现有的电子式防碰刹车系统虽然一般都带有游车 高度指示、固定高度报警功能，但也不能适用于所有工况。上述的三套防上碰装置都存在如下的不足之处。 一、上述三套装置控制的液气压阀件都为换向阀，只能实现简 单的紧急刹车，这种刹车方式存在二大缺陷第一、由于过于简单地刹车过程使刹车过急，游车上冲后的势能转换成下冲的动能，使 之发生跳绳、嵌绳、瞬时过载、井架剧烈晃动等，影响生产安全和 生产效率，而且大绳易被损坏。由于井架剧烈晃动，往往造成司钻 和其它作业人员的极度恐慌。第二、由于刹车起点固定，因刹车执 行机构的间隙变化，会使刹死点高度变化，当刹块或刹带间隙偏大， 而提升速度又快时，往往仍然会发生撞天车事故。二、 现有的电子式防碰刹车系统，其报警高度(包括上、下报 警)也是固定的，这种报警方式往往有时干扰司钻正常操作，而且 当游车速度很快时，即使报警，司钻也来不及反应和处理。三、 因为防下砸要求极高的刹车定位精度，上述三套装置都不 具备防下砸功能和防下砸的硬件条件。现有电子式防碰刹车系统无 论从控制原理还是实际应用，也只能做到防下砸报警。而下砸有可 能造成钻具断裂，甚至可能因为下砸时产生的火花造成井场火灾。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述防上碰装置存在的不足，提 供一种通过采集安装在绞车滚筒轴上的旋转编码器的转动信号和采 集载荷传感器检测的游车死绳拉力载荷，并依据所用刹车执行机构 的制动力矩曲线，通过控制装置主机综合分析计算后输出模拟量， 控制电控比例减压阀或伺服阀实现对刹车力的控制，达到按系统要 求逐步控制游车速度，并最终实现平稳刹车和定位刹车的游车防碰、 防砸自动减速刹车控制装置。通过对游车运行速度和高度的计算， 参考电控比例减压阀或伺服阀和刹车执行机构的时间特性，以及考虑司钻作出反应和操作的必要时间，进行智能报警。本技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的 该游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置包括电源适配器、旋转编码器、载荷传感器、控制装置主机、报警装置、电控比例减压阀或伺服阀和刹车执行机构，电源适配器与控制装置主机的电源接口连接，电控比例减压阀或伺服阀通过液路管件连接装在绞车上的刹车执行机构，其特征在于-所述的旋转编码器安装在绞车滚筒轴上，其输出端通过电缆与控制装置主机连接，将绞车滚筒轴的转动信息以脉冲信号方式传送给控制装置主机；所述的载荷传感器安装在游车的死绳固定器上，输出端通过电缆与控制装置主机连接，将载荷变化以4一20mA的模拟量传输给控制装置主机；所述的控制装置主机用于完成载荷传感器和旋转编码器传输的 数据处理与计算，并通过刹车控制输出电路将根据游车高度、速度、 载荷、刹车机构特性作出的刹车控制量以模拟控制信号通过电缆传送给电控比例减压阀或伺服阀的控制端口和提前通过报警装置进行 智能报警。控制装置主机在控制过程中根据高度、速度、载荷的具体情况 不断调整输出电流值，通过电控比例减压阀或伺服阀调整刹车力， 使游车准确平稳的刹停在要求高度。控制装置主机通过对游车运行速度和高度的计算，参考电控比例减压阀或伺服阀和刹车执行机构的时间特性，以及考虑司钻作出 反应和操作的必要时间，通过报警装置提前进行智能报警。 本实新型与现有技术相比的优点在于1、 通过对游车运行速度和高度的计算，参考电控比例减压阀或 伺服阀和刹车执行机构的时间特性，以及考虑司钻作出反应和操作 的必要时间，进行智能报警。既不过早报警，干扰司钻正常操作； 也不过迟报警，使司钻来不及反应。2、 通过采集安装在绞车滚筒轴上的旋转编码器的转动信号来判 断、计算游车运行的高度与速度，通过检测死绳拉力的载荷传感器 检测游车的载荷，并依据所用刹车执行机构的制动力矩曲线，综合 分析计算后输出模拟量控制电控比例减压阀或伺服阀，实现对刹车 力的控制，达到按系统要求逐步控制游车速度，使游车准确平稳的 刹停在要求的高度。3、 克服了现有刹车控制装置刹车起点固定，简单地刹车过程使 刹车过急，易发生跳绳、嵌绳、瞬时过载、井架剧烈晃动等造成司 钻和其它作业人员极度恐慌的缺点。通过减速控制，达到精确定位、 平稳刹车，从而实现防碰与防砸，保障钻井、修井作业的安全。附图说明图l为游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置的结构原理图； 图2为控制装置主机的刹车控制输出电路图。 图中1、电源适配器，2、旋转编码器，3、载荷传感器，4、 控制装置主机，5、报蒈装置，6、电控比例减压阀或伺服阀，7、液压源或气压源，8、刹车执行机构，9绞车，10、游车，11、天车。具体实施方式-该游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置由电源适配器1、旋转 编码器2、载荷传感器3、控制装置主机4、报警装置5、电控比例 减压阀或伺服阀6、液压源或气压源7和刹车执行机构8构成，电源 适配器1与控制装置主机4的电源接口连接，将外接电源变换为控 制装置主机所需的DC24V电源。电控比例减压阀或伺服阀6通过液 路管件连接装在绞车9上的刹车执行机构8 (参见附图1)。旋转编 码器2安装在绞车9的滚筒轴上，通过电缆与控制装置主机4连接， 当绞车9转动时，霍尔件在随滚筒转动的磁钢的作用下产生脉冲信 号并通过电缆传给控制装置主机4。载荷传感器3安装在游车10的 死绳固定器上，通过与控制装置主机4的连接电缆，将载荷变化以 4 20mA的模拟量传输给控制装置主机4。控制装置主机4由单片 机、数据采集电路、刹车控制输出电路、显示电路、键盘及输入电 路、报警输出电路等组成。控制装置主机4安装在司钻控制箱等司 钻易见易操作的地方，控制装置主机4实现数据采集、数据处理、 显示、控制与报警输出等功能。电控比例减压阀或伺服阀6通过电 缆与控制装置主机4连接，在控制装置主机4输出的模拟量控制下， 将液压源或气压源7的液、气体压力按控制装置主机4的要求减压 后，通过液、气路管线控制刹车执行机构8 (液压盘刹工作钳的液压 缸或带刹的刹车气缸)，从而产生适当的刹车力矩，使绞车9实现减 速。绞车9的滚筒与液压盘刹或带刹属刚性连接，所以随之减速，游车也就随之减速。控制装置主机4在控制过程中根据高度与速度 的具体情况不断调整输出电流值，通过电控比例减压阀或伺服阀6 调整刹车力，则使游车IO准确平稳的刹停在要求高度。该游车防碰、放砸自动减速刹车控制装置的特征主要是对游车 速度的控制，并由控制装置主机4来实现。控制装置主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种游车防碰、防砸自动减速刹车控制装置，它包括电源适配器（１）、旋转编码器（２）、载荷传感器（３）、控制装置主机（４）、报警装置（５）、电控比例减压阀或伺服阀（６）和刹车执行机构（８），电源适配器（１）与控制装置主机（４）的电源接口连接，电控比例减压阀或伺服阀（６）通过液路管件连接装在绞车（９）上的刹车执行机构（８），其特征在于：　　　　所述的旋转编码器（２）安装在绞车（９）的滚筒轴上，其输出端通过电缆与控制装置主机（４）连接，将游车（１０）的运行高度和速度信息通过脉冲信号传送给控制装置主机（４）；所述的载荷传感器（３）安装在游车（１０）的死绳固定器上，输出端通过电缆与控制装置主机（４）连接，将载荷变化以４－２０ｍＡ的模拟量传输给控制装置主机（４）；　　　　所述的控制装置主机（４）用于完成载荷传感器（３）和旋转编码器（２）传输的数据的计算与处理，并通过刹车控制输出电路将根据游车高度、速度、载荷、刹车机械特性作出的刹车控制量，以模拟控制信号通过电缆传送给电控比例减压阀或伺服阀（６）的控制端口和报警装置的输入端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白义才，李家安，
申请(专利权)人：荆州市元达软件开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]