本发明专利技术涉及一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，属石油天然气钻采设备的管柱排管自动化技术领域。该夹钳装置通过增加主钳指驱动液压缸活塞导向机构，由导向机构承受侧向载荷，避免了主钳指驱动液压缸活塞杆受到径向载荷，提高了主钳指驱动液压缸的使用寿命以及夹钳装置作业的安全性；在夹钳装置中增加了由连杆组件驱动的挡管机构，当主钳指驱动液压缸缩至最短，钳口深度空间尺寸最大，可实现夹钳装置夹持最大直径的管柱，当主钳指驱动液压缸伸至最长，钳口深度空间尺寸最小，可实现夹钳装置夹持最小直径的管柱，实现了同一夹钳能夹持不同直径的管柱功能，确保了夹钳不会同时夹持两根管柱的情况，真正实现机械手排管作业完全自动化的目的。业完全自动化的目的。业完全自动化的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置
[0001]本专利技术涉及一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，属石油天然气钻采设备的管柱排管自动化装备
技术介绍
[0002]传统的管柱立根排放处理方式是通过二层台工人与钻台工人上下配合，采用手动的方式将管柱立根从井口运移到指梁内，在作业过程中，操作工人不仅劳动强度大，工作效率低，而且在起下钻过程中还容易发生安全事故。随着石油钻采难度的逐渐增大，这种传统的管柱立根处理方式弊端也越来越凸显。为了达到钻采过程的高效率、低成本和不间断钻采的目标,采用自动化的方式对管柱立根进行排放，将在提高作业效率的同时，还能提升作业人员的安全指数。二层台排管机械手是钻机和修井机管柱自动化处理系统的核心子系统，具有非常重要的作用；而夹钳装置又是二层台排管机械手的核心部件，但夹钳装置操作管柱的直径范围决定了二层台排管机械手的适用范围和使用性能。在海洋平台的钻修井机上，二层台排管机械手不仅需要操作大直径的钻铤和钻杆，同时也需要操作小直径的油管，有些平台上的作业管柱直径差达到了4倍以上（如11英寸的钻铤和2
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3/8英寸的油管）。但现阶段的二层台排管机械手无法做到使用同一机械手的同一夹钳装置既可以一次夹持一根大直径钻铤，又能一次夹持一根小直径的油管或钻杆；其原因在于，当机械手的夹钳装置能满足夹持大直径钻铤时，在夹持小直径的油管或钻杆时一次会夹持二至三根；当机械手的夹钳装置能满足只夹持一根小直径的油管或钻杆时，其夹钳开口又不能夹持大直径钻铤，使得二层台机械手在夹持不同直径的管柱立根时要频繁更换夹钳装置，导致无法实现完全自动化作业的目的。
[0003]为了解决上述问题，实现二层台排管机械手能完全自动化作业的目的，有人对现有机械手的夹钳装置的结构进行了改进，如：武汉市元博智能控制技术研究设计院申请的专利号为CN203515388U，专利名称为一种新型自动排管机械手；青岛贝恒智能科技有限责任公司申请的专利号为CN212105787U，专利名称为一种钻机排管机械手；青岛泰众能源技术有限公司申请的专利号为CN214944093U，专利名称为一种复合式排管机用扶持机械手钳头；但以上三种夹钳装置在使用过程中均存在不足之处，一是主钳指驱动液压缸缺少导向装置，其中一个主钳指受力时，液压缸活塞杆会受径向力，容易造成漏油现象，使主钳指驱动液压缸寿命降低，为了解决上述漏油事故，现有常规的操作是维修人员登上排管机械手维修平台，在高空进行液压缸的密封件更换，此类作业风险性极高，容易发生安全事故，且维修人员工作量大，而且，更换密封件时也极易出现液压油污染环境的情况发生。二是主钳指驱动连杆左右各只有一根，且有两个专利中的主钳指二力杆呈弯曲形状，导致二力杆容易发生弯曲变形；当夹钳装置在推扶管柱时，管柱斜靠在主钳指上，若主钳指的连杆变形，则主钳指极易发生自动张开的情况，导致管柱脱出夹钳装置的事故发生；为了解决上述主钳指自动张开的意外情况，现有常规的做法是，当司钻在监控视频上观察发现主钳指张开时，司钻会停止夹钳装置的所有作业操作，将管柱重新放置在管柱存储位置后，按需要的尺
寸调节好夹钳装置主钳指的开度尺寸，再重新进行排管作业，这样做存在极大的风险，如果司钻没有观察到主钳指开度异常情况，则会发生管柱脱离夹钳装置的事故；同时，频繁调节主钳指的开度尺寸，也会降低排管作业的工作效率。三是由于二层台指梁空间和管柱立根间距的限制，夹钳装置在宽度上的尺寸不能太大，故导致夹钳装置在夹持粗细管柱时，钳口深度方向的尺寸做不到预期的尺寸要求，使得夹钳装置出现同时夹持两根甚至两根以上的细管柱。
[0004]在现有的二层台管柱立根排管作业过程中，还没有很好的办法解决夹钳装置一次同时夹持两根或以上细管柱的情况，为了避免这种情况发生，现有采用的做法是，在进行细管柱排管作业时，牺牲机械手的自动化过程，司钻采用手动操作模式操作夹钳装置夹持管柱，并采用视频辅助观察的方法进行甄别夹钳装置是否只抓取了单根管柱，如果发现夹钳装置夹持了多根管柱，则打开夹钳装置退出后，重新再抓取管柱，直至辅助视频显示夹钳装置内只有一根管柱的情况下，进行下一步的排管作业过程；这样的操作不仅牺牲了二层台排管机械手的全自动排管功能，大大的降低了作业效率，而且完全依靠视频辅助作业，不利于作业安全性，发生事故的概率大大提高。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种夹钳装置的钳口深度空间尺寸可根据夹持管柱直径的大小变化，能有效避免夹钳装置同时夹持两根管柱的异常情况，且能显著提高主钳指驱动液压缸的使用寿命，防止主钳指受管柱侧向载荷后张开，提高夹钳装置作业安全性，能完全现实二层台排管机械手一键化全自动作业的能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置。
[0006]本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，它由主钳指驱动组件、液压缸导向架、主钳指驱动连杆、主钳指组件、悬持连杆、复合连杆、加强连杆、摆杆驱动连杆、摆杆、卡板、螺栓滚轮、挡管机构构成，其特征在于，所述主钳指驱动组件的液压缸导向座的导轨槽内安装有液压缸导向架，主钳指驱动组件的夹钳支座上通过主钳指安装销铰接安装有悬持连杆，主钳指驱动组件的中部通过主钳指安装销铰接安装有复合连杆，所述主钳指组件的主钳指本体的中部通过主钳指安装销悬持在复合连杆上，主钳指本体的尾部悬持在悬持连杆上，悬持连杆和主钳指驱动连杆的一端通过主钳指安装销铰接于主钳指本体的尾部，主钳指驱动连杆的另一端通过连杆安装销与液压缸导向架铰接；所述复合连杆与主钳指本体中部铰接的主钳指安装销上还铰接有加强连杆，加强连杆的另一端与液压缸导向架铰接；所述复合连杆的另一端与摆杆驱动连杆的一端铰接，摆杆驱动连杆的另一端通过摆杆销铰接有摆杆；所述摆杆的一端通过螺栓滚轮和滚轮安装螺母铰接，摆杆的另一端与挡管机构铰接；螺栓滚轮的滚轮部分镶嵌在主钳指组件的中部，螺栓滚轮可以在滚轮导向座的滚轮槽内滚动。
[0007]所述主钳指驱动组件由夹钳支座、盖板、安装螺钉、液压缸导向座和主钳指驱动液压缸组成，夹钳支座内装有主钳指驱动液压缸，夹钳支座的中部通过盖板安装螺钉安装有盖板，夹钳支座的一端通过盖板安装螺钉安装有液压缸导向座，夹钳支座的下部制作有两个与排管机械手的机械手臂连接安装的销轴孔；夹钳支座的上部制作有两个悬持连杆的安
装孔和两个复合连杆的安装孔。
[0008]所述液压缸导向架的中部焊接有传感器安装耳座，传感器安装耳座上通过传感器安装销安装有模拟量位移检测传感器，模拟量位移检测传感器的伸缩端固定在主钳指驱动组件的主钳指驱动液压缸上，模拟量位移检测传感器通过通讯电缆与排管系统的控制中心连接。
[0009]所述主钳指组件由主钳指本体、滚轮导向座、导向座安装螺钉、小钳指驱动液压缸、小钳指安装螺纹销、小钳指、开槽螺母、卡簧、小钳指安装销、小钳指连杆和主钳指安装销组成，所述主钳指本体中部上下部通过导向座安装螺钉安装有滚轮导向座，主钳指本体内腔内通过导向座安装螺钉安装有小钳指驱动液压缸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，它由主钳指驱动组件（1）、液压缸导向架（2）、主钳指驱动连杆（4）、主钳指组件（5）、悬持连杆（6）、复合连杆（7）、加强连杆（8）、摆杆驱动连杆（9）、摆杆（10）、卡板（11）、螺栓滚轮（12）、挡管机构（13）构成，其特征在于，所述主钳指驱动组件（1）的液压缸导向座（104）的导轨槽内安装有液压缸导向架（2），主钳指驱动组件（1）的夹钳支座（101）上通过主钳指安装销（511）铰接安装有悬持连杆（6），主钳指驱动组件（1）的中部通过主钳指安装销（511）铰接安装有复合连杆（7），所述主钳指组件（5）的主钳指本体（501）的中部通过主钳指安装销（511）悬持在复合连杆（7）上，主钳指本体（501）的尾部悬持在悬持连杆（6）上，悬持连杆（6）和主钳指驱动连杆（4）的一端通过主钳指安装销（511）铰接于主钳指本体（501）的尾部，主钳指驱动连杆（4）的另一端通过连杆安装销（3）与液压缸导向架（2）铰接；所述复合连杆（7）与主钳指本体（501）中部铰接的主钳指安装销（511）上还铰接有加强连杆（8），加强连杆（8）的另一端与液压缸导向架（2）铰接；所述复合连杆（7）的另一端与摆杆驱动连杆（9）的一端铰接，摆杆驱动连杆（9）的另一端通过摆杆销（1001）铰接有摆杆（10）；所述摆杆（10）的一端通过螺栓滚轮（12）和滚轮安装螺母（1201）铰接，摆杆（10）的另一端与挡管机构（13）铰接；螺栓滚轮（12）的滚轮部分镶嵌在主钳指组件（5）的中部，螺栓滚轮（12）可以在滚轮导向座（502）的滚轮槽内滚动。2.根据权利要求1所述的一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，其特征在于：所述主钳指驱动组件（1）由夹钳支座（101）、盖板（102）、安装螺钉（103）、液压缸导向座（104）和主钳指驱动液压缸（105）组成，夹钳支座（101）内装有主钳指驱动液压缸（105），夹钳支座（101）的中部通过盖板安装螺钉（103）安装有盖板（102），夹钳支座（101）的一端通过盖板安装螺钉（103）安装有液压缸导向座（104），夹钳支座（101）的下部制作有两个与排管机械手的机械手臂（16）连接安装的销轴孔（106）；夹钳支座（101）的上部制作有两个悬持连杆（6）的安装孔（107）和两个复合连杆（7）的安装孔（107）。3.根据权利要求1所述的一种能够只抓取单根管柱的排管机械手夹钳装置，其特征在于：所述液压缸导向架（2）的中部焊接有传感器安装耳座，传感器安装耳座上通过传感器安装销（1401）安装有模拟量位移检测传感器（14），模拟量位移检测传感器（14）的伸缩端固定在主钳指驱动组件（1）的主钳指驱动液压缸（10...
【专利技术属性】
技术研发人员：王长军，罗立臣，马冬辉，韩鹏，刘江歌，李彦丽，孙强，刘权，王家琦，李睿枫，胡巳旸，程海蓝，
申请(专利权)人：湖北省聚元石油自动化装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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