【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油机械装备领域，涉及一种管柱自动化移运装置及其工作方法。
技术介绍
1、传统石油钻机主要靠人工推拉辅助大钩起降进行管柱移运，现代自动化钻机通过自动化设备进行管柱移运。前者人工劳动强度大，后者效率较低。因此，急需研发不需人工参与钻台面工作的快速高效的管柱自动化移运装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种管柱自动化移运装置及其工作方法，可实现对管柱快速高效的全自动移运和排放，减少了人工，也减少了上卸扣停顿的时间，节约了能源，适应了油田现场的需要。
2、本专利技术的实施例是这样实现的：
3、一方面，本专利技术的实施例提供了一种管柱自动化移运装置，包括旋转柱总成、升降系统、移送机构、配重系统、排放架、支撑架等部分。
4、旋转柱总成、升降系统、移送机构、配重系统可配置完全相同的两套，排放架为对称结构；每个旋转柱总成上可配置一套升降系统和移送机构或两套升降系统和移送机构；旋转柱总成包括底部旋转座、旋转柱、顶部旋转座等部分，旋转柱为对称结构，旋转柱结构中心与回转中心偏心，平衡负载对回转中心产生的偏心矩；升降系统包括提升绞车、上导向机构、下导向机构和缓冲机构等部分；配重系统包括顶部滑轮总成、配重钢丝绳和配重。
5、旋转柱总成，设置在工作台面上方，下端与工作台面移动或固定连接，上端与支撑架固定连接；升降系统，设置在旋转柱总成上，其上部与旋转柱总成上部固定连接，其下部与旋转柱总成移动连接；移送机构，
6、旋转柱总成设置有底部旋转座，移动或固定连接在工作台面上，为旋转柱总成做平面运动提供动力；在底部旋转座上面设置有旋转柱与其固定连接，旋转柱为左右对称结构，其上设置有提升导向板和配重导向板；在旋转柱上面设置有顶部旋转座与其固定连接；顶部旋转座和底部旋转座具有相同的回转中心线，旋转柱过重心的结构中心线与所述回转中心线平行，且两者相距适当的距离，以平衡负载对回转中心产生的偏心矩。
7、底部旋转座下部设置有齿轮齿条摆动油缸，齿轮齿条摆动油缸与旋转柱固定连接，带动旋转柱旋转；所述底部旋转座上部设置有回转支承，回转支承上端与旋转柱固定连接，下端与所述齿轮齿条摆动油缸壳体固定连接，旋转柱与齿轮齿条摆动油缸壳体之间可灵活转动。
8、升降系统上设置有提升绞车，提升绞车固定安装在所述旋转柱总成上部；提升绞车下面设置有提升钢丝绳；提升钢丝绳的下面设置有缓冲机构，缓冲机构的上部与提升钢丝绳下端刚性连接。升降系统上缓冲机构的下面设置有下导向机构，下导向机构的上部与缓冲机构的下部铰接连接，下导向机构的下部与移送机构的下部铰接连接；下导向机构的上面设置有上导向机构，上导向机构与移送机构的上部铰接连接；上导向机构和下导向机构通过移送机构连接成整体，均可在旋转柱上沿着提升导向板上下移动，带动移送机构沿所述旋转柱上下运动。缓冲机构设置有弹簧套筒，弹簧套筒与提升钢丝绳的下端刚性连接；在弹簧套筒的里面设置有弹簧芯轴，弹簧芯轴与下导向机构的上部铰接连接；在弹簧套筒与弹簧芯轴之间设置有压缩弹簧，工作时可释放压缩行程，补偿管柱在拆卸过程中产生的螺距差，降低绞车的控制难度，同时拆卸时压缩弹簧向上的力平衡掉部分管柱重量，避免管柱重量全部压在螺纹上，破坏螺纹结构。
9、配重系统设置有顶部滑轮总成、配重钢丝绳和配重；顶部滑轮总成固定安装在旋转柱总成的上部；绕过顶部滑轮总成设置有配重钢丝绳，配重钢丝绳绕过顶部滑轮总成和旋转柱总成的上端，其一端与升降系统的下端固定连接；配重钢丝绳的另一端设置有配重，配重与配重钢丝绳固定连接，配重与旋转柱移动连接，可在旋转柱上沿着配重导向板上下移动。
10、排放架与支撑架固定连接，设置于旋转柱总成中上部相对应的位置，与旋转柱总成回转中心线垂直，用于存放移送管柱。排放架为对称的结构件，每部分为中心开口的星型指梁结构，移送机构抓取管柱后缩回旋转，其转动惯量和对旋转柱产生的弯矩都最小。指梁上每间隔一段距离安装一个档杆，实现对每个管柱的独立限位。
11、该装置的设计核心为，在管柱运行时，使管柱移运装置实现自动化运行，安全经济。若设置双组管柱移运装置，则使两侧对称的旋转柱机构交替工作，达到快速高效的全自动移运和排放管柱的目的。通过设计配重系统平衡非工件质量，降低动力元件功率，达到节约能源的目的。
12、另一方面，本专利技术的实施例提供了一种管柱自动化移运装置的工作方法。
13、旋转柱总成上设置有补充升降系统和补充移送机构，分别与升降系统和移送机构对应连接，补充升降系统与升降系统之间、补充移送机构与移送机构之间均设置有适当的间隔距离，补充升降系统与升降系统之间具有同步升降功能，补充移送机构与移送机构之间具有同步移送功能。上述管柱自动化移运装置的工作方法包含将管柱从工作位置移送至排放架的排放过程和将管柱从排放架移送至工作位置的移取过程；其中排放过程包含以下步骤：
14、步骤1、管柱自动化移运装置启动，旋转柱总成旋转，带动移送机构转至面向管柱的工作位置；
15、步骤2、升降系统带动移送机构提升至方便夹持管柱的适当高度；
16、步骤3、移送机构伸出，夹持住管柱，再缩回；
17、步骤4、旋转柱总成旋转，带动移送机构转至面向排放架放置管柱的位置；
18、步骤5、移送机构移送管柱至放置管柱的位置；
19、步骤6、升降系统带动移送机构下降，至夹持管柱落至放置面；
20、步骤7、移送机构释放管柱，移送机构缩回。
21、移取过程包含以下步骤：
22、步骤1、管柱自动化移运装置启动，旋转柱总成旋转，带动移送机构转至面向排放架放置管柱的位置；
23、步骤2、移送机构伸出，夹持住管柱；
24、步骤3、升降系统带动移送机构提升至适当高度，移送机构缩回；
25、步骤4、旋转柱总成旋转，带动移送机构转至面向管柱的工作位置；
26、步骤5、升降系统带动移送机构提升，至夹持管柱至方便工作的高度；
27、步骤6、移送机构移送管柱至管柱工作位置；
28、步骤7、移送机构释放管柱，移送机构缩回。
29、管柱自动化移运装置设置有第二旋转柱总成、第二升降系统、第二移送机构和第二配重系统，分别与旋转柱总成、升降系统、移送机构和配重系统对应连接，即第二旋转柱总成设置在工作台面上方，下端与工作台面移动或固定连接，上端与支撑架固定连接；第二升降系统设置在第二旋转柱总成上，其上部与第二旋转柱总成上部固定连接，其下部与第二旋转柱总成移动连接；第二移送机构，设置在第二旋转柱总成上，与第二旋转柱总成移动连接，与第二升降系统的下端固定连接；第二配重系统，设置在第二旋转柱总成上，其中间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管柱自动化移运装置，其特征在于，所述管柱自动化移运装置包括：
2.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述旋转柱总成设置有底部旋转座，移动或固定连接在工作台面上，为旋转柱总成做平面运动提供动力；在底部旋转座上面设置有旋转柱与其固定连接，旋转柱为左右对称结构，其上设置有提升导向板和配重导向板；在旋转柱上面设置有顶部旋转座与其固定连接；顶部旋转座和底部旋转座具有相同的回转中心线，旋转柱过重心的结构中心线与所述回转中心线平行，且两者相距适当的距离，以平衡负载对回转中心产生的偏心矩。
3.根据权利要求2所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述底部旋转座下部设置有齿轮齿条摆动油缸，齿轮齿条摆动油缸与旋转柱固定连接，带动旋转柱旋转；所述底部旋转座上部设置有回转支承，回转支承上端与旋转柱固定连接，下端与所述齿轮齿条摆动油缸壳体固定连接，旋转柱与齿轮齿条摆动油缸壳体之间灵活转动。
4.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述升降系统上设置有提升绞车，提升绞车固定安装在所述旋转柱总成上部；提升绞车下面设置有提升钢丝绳；提
5.根据权利要求4所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述升降系统上缓冲机构的下面设置有下导向机构，下导向机构的上部与缓冲机构的下部铰接连接，下导向机构的下部与移送机构的下部铰接连接；下导向机构的上面设置有上导向机构，上导向机构与移送机构的上部铰接连接；上导向机构和下导向机构通过移送机构连接成整体，均在旋转柱上沿着提升导向板上下移动，带动移送机构沿所述旋转柱上下运动。
6.根据权利要求5所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述缓冲机构设置有弹簧套筒，弹簧套筒与提升钢丝绳的下端刚性连接；在弹簧套筒的里面设置有弹簧芯轴，弹簧芯轴与下导向机构的上部铰接连接；在弹簧套筒与弹簧芯轴之间设置有压缩弹簧，工作时释放压缩行程。
7.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述配重系统设置有顶部滑轮总成、配重钢丝绳和配重；顶部滑轮总成固定安装在旋转柱总成的上部；绕过顶部滑轮总成设置有配重钢丝绳，配重钢丝绳绕过顶部滑轮总成和旋转柱总成的上端，其一端与升降系统的下端固定连接；配重钢丝绳的另一端设置有配重，配重与配重钢丝绳固定连接，配重与旋转柱移动连接，在旋转柱上沿着配重导向板上下移动。
8.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述旋转柱总成上还设置有补充升降系统和补充移送机构，分别与升降系统和移送机构对应连接，补充升降系统与升降系统之间、补充移送机构与移送机构之间均设置有适当的间隔距离，补充升降系统与升降系统之间具有同步升降功能，补充移送机构与移送机构之间具有同步移送功能。
9.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述管柱自动化移运装置设置有排放架，排放架与支撑架固定连接，设置于旋转柱总成中上部相对应的位置，与旋转柱总成回转中心线垂直，用于存放移送管柱。
10.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述管柱自动化移运装置设置有第二旋转柱总成、第二升降系统、第二移送机构和第二配重系统，分别与旋转柱总成、升降系统、移送机构和配重系统对应连接，即第二旋转柱总成设置在工作台面上方，下端与工作台面移动或固定连接，上端与支撑架固定连接；第二升降系统设置在第二旋转柱总成上，其上部与第二旋转柱总成上部固定连接，其下部与第二旋转柱总成移动连接；第二移送机构，设置在第二旋转柱总成上，与第二旋转柱总成移动连接，与第二升降系统的下端固定连接；第二配重系统，设置在第二旋转柱总成上，其中间部分绕过第二旋转柱总成上端，一端与第二旋转柱总成移动连接，一端与第二升降系统的下端固定连接；第二旋转柱总成与旋转柱总成对称安装在工作台面上。
11.一种权利要求1至9任一项所述管柱自动化移运装置的工作方法，其特征在于，所述工作方法包含将管柱从工作位置移送至排放架的排放过程和将管柱从排放架移送至工作位置的移取过程；其中排放过程包含以下步骤：
12.一种权利要求1至10任一项所述管柱自动化移运装置的工作方法，其特征在于，所述工作方法包含将管柱从工作位置移送至排放架的排放过程和将管柱从排放架移送至工作位置的移取过程；其中排放过程包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种管柱自动化移运装置，其特征在于，所述管柱自动化移运装置包括：
2.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述旋转柱总成设置有底部旋转座，移动或固定连接在工作台面上，为旋转柱总成做平面运动提供动力；在底部旋转座上面设置有旋转柱与其固定连接，旋转柱为左右对称结构，其上设置有提升导向板和配重导向板；在旋转柱上面设置有顶部旋转座与其固定连接；顶部旋转座和底部旋转座具有相同的回转中心线，旋转柱过重心的结构中心线与所述回转中心线平行，且两者相距适当的距离，以平衡负载对回转中心产生的偏心矩。
3.根据权利要求2所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述底部旋转座下部设置有齿轮齿条摆动油缸，齿轮齿条摆动油缸与旋转柱固定连接，带动旋转柱旋转；所述底部旋转座上部设置有回转支承，回转支承上端与旋转柱固定连接，下端与所述齿轮齿条摆动油缸壳体固定连接，旋转柱与齿轮齿条摆动油缸壳体之间灵活转动。
4.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述升降系统上设置有提升绞车，提升绞车固定安装在所述旋转柱总成上部；提升绞车下面设置有提升钢丝绳；提升钢丝绳的下面设置有缓冲机构，缓冲机构的上部与提升钢丝绳下端刚性连接。
5.根据权利要求4所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述升降系统上缓冲机构的下面设置有下导向机构，下导向机构的上部与缓冲机构的下部铰接连接，下导向机构的下部与移送机构的下部铰接连接；下导向机构的上面设置有上导向机构，上导向机构与移送机构的上部铰接连接；上导向机构和下导向机构通过移送机构连接成整体，均在旋转柱上沿着提升导向板上下移动，带动移送机构沿所述旋转柱上下运动。
6.根据权利要求5所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述缓冲机构设置有弹簧套筒，弹簧套筒与提升钢丝绳的下端刚性连接；在弹簧套筒的里面设置有弹簧芯轴，弹簧芯轴与下导向机构的上部铰接连接；在弹簧套筒与弹簧芯轴之间设置有压缩弹簧，工作时释放压缩行程。
7.根据权利要求1所述的管柱自动化移运装置，其特征在于，所述配重系统设置有顶部滑轮总成、配重钢丝绳和配重；顶部滑轮总成固定安装在旋转柱总成的上部...
【专利技术属性】
技术研发人员：金玲，周志雄，方太安，张娜，郭秀琴，刘科，郑健，马英，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。