一种车载液压钻杆盒的控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车载液压钻杆盒的控制系统，包括车载液压钻杆盒，车载液压钻杆盒包含A盒和B盒，分别位于两个拖车上面，所述A盒中包括A盒传感器区，A盒传感器区连接有控制箱，控制箱连接有A盒阀组区，所述控制箱还双向连接司钻房，所述B盒中包括B盒传感器区，B盒传感器区连接有接线箱，接线箱连接有B盒阀组区，所述控制箱通过信号连接有无线终端。用自动化控制系统控制的方式，解决了车载液压钻杆盒两个盒体之间的协同排管问题；解决了双立柱的快速移运问题；解决了类似钻机采用人工排管的高强度、低效率问题，增加可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种车载液压钻杆盒的控制系统及其控制方法
本专利技术属于自动化控制
，涉及一种车载液压钻杆盒的控制系统及其控制方法。
技术介绍
无二层台的快速移运钻机为了满足钻机整体的快速移运要求，将立柱全部储存在车载式的液压钻杆盒中。钻机下钻的时候，双立柱从钻杆盒逐层逐个卸载到猫道的排管架，猫道将双立柱运送至钻台面上；起钻时，立柱从钻台面输送至猫道排管架，液压钻杆盒将立柱从猫道排管架输送钻杆盒里面，钻机移运搬家时，拆掉钻杆盒所有的对外插接件盒液压插头，由拖车整体拖拉运输。这种操作方法存在如下问题，工人劳动强度大，安全风险高；双立柱在机械排管架上面排管不规整，计数不方便，钻机搬家时，需要专门的吊车和货车配合作业，无法进行快速移运。目前市场上常见的液压钻杆盒无法满足双立柱钻井的车载移运钻机对钻杆盒的所有工艺、移运要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车载液压钻杆盒的控制系统，解决现有技术中存在车载液压钻杆盒无法自动实现排管取管的问题：该控制系统的钻杆盒，采用遥控操作、司钻房集成操作的方式，降低了工人劳动强度，提高了生产施工的安全性；车载钻杆盒，满足该类型钻机的快速移运要求；配备有立根检测装置，可以对立柱数量进行计数检测；系统设置有自动功能，可以按照工艺顺序进行自动排管和取管；该系统与司钻房的内部的集成控制单元进行通讯，将钻杆盒的传感器信息，工作状态，立根数量等信息反馈给集成控制单元，显示到上位机上，供司钻人员查看；该系统与猫道控制单元进行通讯，双方设备按照工艺流程，驱动对应机构，完成双立柱的交接。<br>本专利技术的目的还在于，提出一种一种车载液压钻杆盒的排管和取管方法。本专利技术技术方案为：一种车载液压钻杆盒的控制系统，包括车载液压钻杆盒，车载液压钻杆盒包含A盒和B盒，分别位于两个拖车上面，所述A盒中包括A盒传感器区，A盒传感器区连接有控制箱，控制箱连接有A盒阀组区，所述控制箱还双向连接司钻房，所述B盒中包括B盒传感器区，B盒传感器区连接有接线箱，接线箱连接有B盒阀组区，所述控制箱通过信号连接有无线终端。A盒位于靠近猫道侧的内侧，B盒位于远离猫道侧的外侧；A盒整个外侧支架与拖车底部固定。A盒内部有三个平行安装的横梁，每个横梁下面连接两个液压油缸；A盒前横梁连接A盒前外侧油缸和A盒前内侧油缸，A盒中横梁连接A盒中外侧油缸和A盒中内侧油缸，A盒后横梁连接A盒后外侧油缸和A盒后内侧油缸。A盒壳体内侧外部有两个提升机构，提升机构由安装在盒体上侧的马达带动齿轮驱动，该齿轮与下方的齿轮采用链条进行传动，滑车安装在靠近猫道侧的链条上，滑车上带有拉钩，液压马达正传，齿轮带动滑车和拉钩上行，反之下行。两个所述提升机构包括前提升机构和后提升机构，前提升机构包括前提升马达，前提升马达上设置有前滑车，前滑车上设置有前拉钩，后提升机构包括后提升马达、后滑车、后拉钩，其结构与前提升机构相同；液压马达输出轴连接有编码器，前提升马达编码器安装在前提升马达的输出轴上、后提升马达编码器安装在后提升马达的输出轴上；在A盒的内侧支架顶部分布有两个接近开关，分别为前接近开关和后接近开关；A盒内侧顶部分别有两个分拣机构，分别为前分拣机构和后分拣机构，前分拣机构与前分拣机构油缸连接，后分拣机构(8-17)与后分拣机构油缸连接。B盒整个外侧支架与拖车底部固定，B盒内部有三个横梁分为前横梁、中横梁和后横梁，每个横梁下面连接两个液压油缸，B盒前横梁连接B盒前外侧油缸和B盒前内侧油缸，B盒中横梁连接B盒中外侧油缸和B盒中内侧油缸，B盒后横梁连接B盒后外侧油缸和B盒后内侧油缸。A钻杆盒和B钻杆盒的油缸均内置位移传感器，传感器跟随油缸的长度变化而变化。控制箱安装在A钻杆盒的底座支架上面，无线终端的接收天线通过格兰从控制箱引出来安装在机械支架上；控制箱内部包含数据采集模块，数据采集模块连接所述的位移传感器，以及前接近开关和后接近开关；数据采集模块还与数据运算处理模块相连接；数据运算处理模块与数据采集模块、通讯模块、指令输出模块、紧急停止模块、配电模块连接；指令输出模块分别与紧急停止保护模块、数据运算处理模块、A盒阀组区、B盒阀组区相连接；A盒阀组区各电磁阀与A盒油缸对应连接，B盒阀组区与B盒油缸对应连接，控制箱内的所有模块均连接配电模块，通讯模块与无线数据通讯包、前提升马达编码器、后提升马达编码器、数据运算处理模块相连接。温度控制模块包含温控仪和加热器，当箱内温度低于设定为Tset时，温控仪将加热器接通，加热箱内空气，保证箱体内部电气元件正常工作；接线箱安装在A钻杆盒的安装支架上，将A盒传感器区和A盒阀组区的所有电缆汇总成一根多芯电缆连接到控制箱,无线终端采用手持的方法，在距离车载液压钻杆盒距离≤30m距离之内、且能保证安全的情况下进行操作。一种车载液压钻杆盒的排管和取管方法，采用上述的车载液压钻杆盒控制系统进行操作，具体实施方式为：步骤1：依次进行系统初始化、操作模式选择、传感器标定、钻杆盒选择、钻杆类型选择、排/取管选择；步骤2：进入排管模式，选取目标盒，依靠对应的油缸伸缩不同的长度，带动横梁造斜，前后提升拉钩运行，将立根从猫道排管架提升到A盒内侧上端，通过分拣机构将立柱从拉钩分拣滚上斜面，依靠斜面滚入选取的目标钻杆盒，一个流程结束。步骤3：该步骤进入取管模式，选取目标钻杆盒，依靠油缸伸缩造斜，通过分拣机构将立柱分拣，从横梁滚入拉钩，提升机构下降，钻杆送入猫道排管架，整个流程结束。其中步骤1具体步骤如下：步骤1.1，控制箱上电，控制系统启动，系统开始自检初始化选择当前操作模式；步骤1.2，选择操作模式，控制箱面板上安装模式选择开关，可以选择本地应急操作或者远程操作。打到本地应急操作，采用直接操作液压电磁阀手柄来驱动电磁阀，此时，系统内部做了模式选择互锁，无线终端还和司钻房集成司钻操作，系统不输出信号，当前工作流程结束；选择远程输出，系统默认进入无线终端进行操作，当需要司钻房集成司钻时，将司钻房内部操作界面的液压钻杆盒集成司钻选项选中，此时，无线终端操作功能失效，系统进入司钻房集成司钻操作模式。步骤1.3，选择远程司钻操作，系统检测A盒传感器区和B盒传感器区的位移传感器是否正常工作，如果所有采集的传感器数据正常，指令输出模块输出指令，驱动A盒阀组区的所有伸缩油缸同时缩回5s，然后采集当前传感器数值分别记录为Lint-8-4、Lint-8-5、Lint-8-6、Lint-8-7、Lint-8-8、Lint-8-9，系统自动保存保存当前数据作为上述油缸的初始零位；驱动B盒阀组区6所有的伸缩油缸:部同时缩回5s，采集当前数值分别记录为Lint-9-4、Lint-9-5、Lint-9-6、Lint-9-7、Lint-9-8、Lint-9-9，系统自动保存保存当前数据作为上述油缸的初始零位。操作设备让前提升马达和后提升马达反转，带动前拉钩和后拉钩降低到最低位置，标定前提升马达编码器和后提升马达编码器的数值为Eint1和Eint2，保存该数值作为液压马达的初始零位。操作前提升马达和后提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，包括车载液压钻杆盒，车载液压钻杆盒包含A盒和B盒，分别位于两个拖车上面，所述A盒中包括A盒传感器区，A盒传感器区连接有控制箱，控制箱连接有A盒阀组区，所述控制箱还双向连接司钻房，所述B盒中包括B盒传感器区，B盒传感器区连接有接线箱，接线箱连接有B盒阀组区，所述控制箱通过信号连接有无线终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，包括车载液压钻杆盒，车载液压钻杆盒包含A盒和B盒，分别位于两个拖车上面，所述A盒中包括A盒传感器区，A盒传感器区连接有控制箱，控制箱连接有A盒阀组区，所述控制箱还双向连接司钻房，所述B盒中包括B盒传感器区，B盒传感器区连接有接线箱，接线箱连接有B盒阀组区，所述控制箱通过信号连接有无线终端。


2.根据权利要求1所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述A盒位于靠近猫道侧的内侧，B盒位于远离猫道侧的外侧；A盒整个外侧支架与拖车底部固定。


3.根据权利要求2所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述A盒内部有三个平行安装的横梁，每个横梁下面连接两个液压油缸；A盒前横梁(8-1)连接A盒前外侧油缸(8-4)和A盒前内侧油缸(8-5)，A盒中横梁(8-2)连接A盒中外侧油缸(8-5)和A盒中内侧油缸(8-6)，A盒后横梁(8-3)连接A盒后外侧油缸(8-7)和A盒后内侧油缸(8-8)。A盒壳体内侧外部有两个提升机构，提升机构由安装在盒体上侧的马达带动齿轮驱动，该齿轮与下方的齿轮采用链条进行传动，滑车安装在靠近猫道侧的链条上，滑车上带有拉钩，液压马达正传，齿轮带动滑车和拉钩上行，反之下行。


4.根据权利要求3所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，两个所述提升机构包括前提升机构和后提升机构，前提升机构包括前提升马达(8-10)，前提升马达(8-10)上设置有前滑车(8-11)，前滑车(8-11)上设置有前拉钩(8-12)，后提升机构包括后提升马达(8-13)、后滑车(8-14)、后拉钩(8-15)，其结构与前提升机构相同；液压马达输出轴连接有编码器，前提升马达编码器(2-10)安装在前提升马达(8-10)的输出轴上、后提升马达编码器(2-11)安装在后提升马达(8-13)的输出轴上；在A盒的内侧支架顶部分布有两个接近开关，分别为前接近开关(2-8)和后接近开关(2-9)；A盒内侧顶部分别有两个分拣机构，分别为前分拣机构(8-16)和后分拣机构(8-17)，前分拣机构(8-16)与前分拣机构油缸(8-18)连接，后分拣机构(8-17)与后分拣机构油缸(8-19)连接。


5.根据权利要求2所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述B盒整个外侧支架与拖车底部固定，B盒内部有三个横梁分为前横梁、中横梁和后横梁，每个横梁下面连接两个液压油缸，B盒前横梁(9-1)连接B盒前外侧油缸(9-4)和B盒前内侧油缸(9-5)，B盒中横梁(9-2)连接B盒中外侧油缸(9-6)和B盒中内侧油缸(9-7)，B盒后横梁(9-3)连接B盒后外侧油缸(9-8)和B盒后内侧油缸(9-9)。


6.根据权利要求2所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述A钻杆盒和B钻杆盒的油缸均内置位移传感器，传感器跟随油缸的长度变化而变化。


7.根据权利要求1所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述控制箱(1)安装在A钻杆盒(8)的底座支架上面，无线终端(7)的接收天线通过格兰从控制箱(1)引出来安装在机械支架上；控制箱(1)内部包含数据采集模块(1-1)，数据采集模块(1-1)连接所述的位移传感器，以及前接近开关(2-7)和后接近开关2-8；数据采集模块还与数据运算处理模块(1-2)相连接；数据运算处理模块(1-2)与数据采集模块(1-1)、通讯模块(1-8)、指令输出模块(1-3)、紧急停止模块(1-4)、配电模块(1-5)连接；指令输出模块(1-3)分别与紧急停止保护模块(1-4)、数据运算处理模块(1-2)、A盒阀组区(3)、B盒阀组区(6)相连接；A盒阀组区各电磁阀与A盒油缸对应连接，B盒阀组区与B盒油缸对应连接，控制箱内的所有模块均连接配电模块(1-5)，通讯模块(1-8)与无线数据通讯包(1-7)、前提升马达编码器(2-9)、后提升马达编码器(2-10)、数据运算处理模块(1-2)相连接。


8.根据权利要求2所述的一种车载液压钻杆盒的控制系统，其特征在于，所述温度控制模块(1-6)包含温控仪和加热器，当箱内温度低于设定为Tset时，温控仪将加热器接通，加热箱内空气，保证箱体内部电气元件正常工作；接线箱(4)安装在A钻杆盒(9)的安装支架上，将A盒传感器区(5)和A盒阀组区(6)的所有电缆汇总成一根多芯电缆连接到控制箱(1),无线终端(7)采用手持的方法，在距离车载液压钻杆盒距离≤30m距离之内、且能保证安全的情况下进行操作。


9.一种车载液压钻杆盒的排管和取管方法，采用上述的车载液压钻杆盒控制系统进行操作，具体实施方式为：
步骤1：依次进行系统初始化、操作模式选择、传感器标定、钻杆盒选择、钻杆类型选择、排/取管选择；
步骤2：进入排管模式，选取目标盒，依靠对应的油缸伸缩不同的长度，带动横梁造斜，前后提升拉钩运行，将立根从猫道排管架提升到A盒内侧上端，通过分拣机构将立柱从拉钩分拣滚上斜面，依靠斜面滚入选取的目标钻杆盒，一个流程结束。
步骤3：该步骤进入取管模式，选取目标钻杆盒，依靠油缸伸缩造斜，通过分拣机构将立柱分拣，从横梁滚入拉钩，提升机构下降，钻杆送入猫道排管架，整个流程结束。
其中步骤1具体步骤如下：
步骤1.1，控制箱(1)上电，控制系统启动，系统开始自检初始化选择当前操作模式；
步骤1.2，选择操作模式，控制箱(1)面板上安装模式选择开关，可以选择本地应急操作或者远程操作。打到本地应急操作，采用直接操作液压电磁阀手柄来驱动电磁阀，此时，系统内部做了模式选择互锁，无线终端还和司钻房集成司钻操作，系统不输出信号，当前工作流程结束；选择远程输出，系统默认进入无线终端进行操作，当需要司钻房集成司钻时，将司钻房内部操作界面的液压钻杆盒集成司钻选项选中，此时，无线终端操作功能失效，系统进入司钻房集成司钻操作模式。
步骤1.3，选择远程司钻操作，系统检测A盒传感器区(2)和B盒传感器区(5)的位移传感器是否正常工作，如果所有采集的传感器数据正常，指令输出模块输出指令，驱动A盒阀组区(3)的所有伸缩油缸同时缩回5s，然后采集当前传感器数值分别记录为Lint-8-4、Lint-8-5、Lint-8-6、Lint-8-7、Lint-8-8、Lint-8-9，系统自动保存保存当前数据作为上述油缸的初始零位；驱动B盒阀组区6所有的伸缩油缸:部同时缩回5s，采集当前数值分别记录为Lint-9-4、Lint-9-5、Lint-9-6、Lint-9-7、Lint-9-8、Lint-9-9，系统自动保存保存当前数据作为上述油缸的初始零位。操作设备让前提升马达(8-10)和后提升马达(8-13)反转，带动前拉钩(8-12)和后拉钩(8-15)降低到最低位置，标定前提升马达编码器(2-9)和后提升马达编码器(2-10)的数值为Eint1和Eint2，保存该数值作为液压马达的初始零位。操作前提升马达和后提升马达反转，带动前拉钩盒后拉钩升高到最高位置，标定前提升马达编码器(2-9)和后提升马达编码器(2-10)的数值为分别为Ehigh1和Ehigh2作为液压马达的高停止位。如果A盒传感器区(2)任一位移传感器、A盒传感器区(5)的任一位移传感器、或者两个编码器的任何一个数据采集异常，则系统跳过标定，系统准备流程结束。
步骤1.4，传感器标定结束，系统提示进入手/自方式选择，选择手动模式，系统准备流程结束。该模式下，设备根据操作人员的操作命令，一步一步执行动作；如果选择自动模式，则系统进入排管/取管选择，如果选择排管，则系统进入步骤2，如果选择取管，则进入步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，杨双业，邱立波，王辉，秦羿涵，康宁，范磊，
申请(专利权)人：中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司，宝鸡石油机械有限责任公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61