顶驱多功能安全监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了顶驱多功能安全监测装置，涉及石油钻机上安装使用的监测与控制系统装置。包括钻井平台和安装于钻井平台上面的井架，井架中部有二层台，井架顶部有天车，天车下方中心位置安装有游车和顶驱装置；还包括分别安装于井架侧面上下位置的上固定架和固定平台；上固定架和固定平台上分别安装有滑轮和滚筒，滚筒连接电机的转轴，滚筒上的牵引绳绕过滑轮并与一个移动工作台连接；在上固定架与固定平台之间连接有一条轨道，移动工作台与轨道形成滑动配合，在移动工作台上安装跟踪摄像机。本实用新型专利技术解决了目前在钻井作业过程中，处在离钻井平台数十米的来回运动的高空位置，很多复杂工况和危险情况不易被司钻操作人员看见并及时发现的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

顶驱多功能安全监测装置
本技术涉及用于石油天然气装备领域中的监测与控制系统装置，具体涉及石油钻机上用于提高顶部驱动装置等移动部件的使用安全性的多功能安全监测装置。
技术介绍
石油天然气开发是一个高风险行业，尤其是现场钻井设备的操控受很多不利因素的影响而突发险情，很多事故是因操作人员在司钻操作室内受观察视线和视角影响出现的误判断带来的，或者是操作人员没有觉察到危情即将发生去采取防范措施而出现的。目前，在钻井作业过程中，很多操作都是由司钻采取人工操作完成的，但很多复杂和危险情况又处在离钻井平台数十米的来回运动的高空位置，不易被司钻操作人员看见并及时发现，譬如游车顶碰天车、顶驱吊环刮蹭二层台、顶驱上的连接件松动、泥浆通道刺漏、接立柱错扣等异常情况，这些情况易导致各种安全事故的发生。为避免操作人员误操作，及早发现故障隐患，防止人生和设备事故的发生，有必要研制一种对高空运动设备进行跟踪监视的的安全监控装置，以满足顶驱以及游车起升系统的安全使用。不断提高钻井设备的本质安全和操作行为安全，是追求技术进步的集中展现，也是石油钻井生产和钻井设备改进的迫切要求。在整个石油钻井设备领域和市场，还没有针对顶驱装置和钻机提升系统在各种钻井作业过程中进行跟踪监控的安全设备。
技术实现思路
本技术提供顶驱多功能安全监测装置，本技术解决了目前在钻井作业过程中，处在离钻井平台数十米的来回运动的高空位置，很多复杂工况和危险情况不易被司钻操作人员看见并及时发现的问题。为解决上述问题，本技术采用如下技术方案:顶驱多功能安全监测装置，包括钻井平台18和安装于钻井平台18上面的井架11，井架11中部有二层台14，井架11顶部有天车10，天车10下方中心位置安装有游车12和顶驱装置13 ;包括分别安装于井架11侧面上下位置的上固定架I和固定平台9 ;上固定架I和固定平台9上分别安装有滑轮2和滚筒8，滚筒8连接电机7的转轴，滚筒8上的牵引绳3绕过滑轮2并与一个移动工作台5连接；在上固定架I与固定平台9之间连接有一条轨道4，移动工作台5与轨道4形成滑动配合，在移动工作台5上安装跟踪摄像机6。本技术采用图像跟踪的原理方法，对工作中的游车、顶驱装置进行动态图像采集，当游车与顶驱装置发生上下移时，目标在图像视场中的位置发生变化，图像跟踪系统根据图像中目标的位置变化进行计算处理，发出驱动的方向信号。传动系统中的电机接收到驱动信号后，精确转动一定的角度，从而提升工作台进行相应的上下方向移动，使摄像机始终对着监测的目标。本技术的监测对象顶驱装置的工作位置及状态需要进行可靠地监测和控制。不仅如此，作为石油钻机提升系统重要组成部分，如:游车及大钩、水龙头等设备，在钻井作业过程中也需要对其进行安全监护和危情告警。本技术是一种对行进中的重要设备进行跟踪式监控的安全监测装置。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术控制过程流程图。图中符号说明:1、上固定架，2、滑轮，3、牵引绳，4、轨道，5、移动工作台，6、跟踪摄像机，7、电机，8、滚筒，9、固定平台，10、天车，11、井架，12、游车，13、顶驱装置，14、二层台，15、显示器，16、跟踪处理控制器，17、中心处理控制器，18、钻井平台。具体实施方式下面用最佳的实施例对本技术做详细的说明。如图1-2所示，顶驱多功能安全监测装置安装使用的设备环境，包括钻井平台18和安装于钻井平台18上面的井架11，井架11中部有二层台14，井架11顶部有天车10，天车10下方中心位置安装有游车12和顶驱装置13 ;顶驱多功能安全监测装置包括分别安装于井架11侧面上下位置的上固定架I和固定平台9 ;上固定架I和固定平台9上分别安装有滑轮2和滚筒8，滚筒8连接电机7的转轴，滚筒8上的牵引绳3绕过滑轮2并与一个移动工作台5连接；在上固定架I与固定平台9之间连接有一条轨道4，移动工作台5与轨道4形成滑动配合，在移动工作台5上安装跟踪摄像机6。本技术还包括显示器15、跟踪处理控制器16和中心处理控制器17 ;跟踪摄像机6连接跟踪处理控制器16，跟踪处理控制器16连接中心处理控制器17，中心处理控制器17连接显示器15和电机7的驱动器。钻井过程中，天车提升游车与顶驱装置作上下移动，跟踪摄像机拍摄的图像经过跟踪处理控制器传到显示器，方便在钻井平台上的司钻操作人员直观看见在高处的游车与顶驱装置的工作情况。当顶驱装置在二层台的工作位置进行起转换单根钻杆等操作时，钻井平台上的司钻操作人员能看见顶驱装置的工作情况，避免顶驱装置伸出的吊环与二层台发生擦挂等安全事故。同时司钻操作人员还能看见二层台上操作人员进行换钻杆的操作情况，及时发现其不规范的职业操作，有效避免操作失误导致的安全事故。跟踪摄像机拍摄与传输的图像为每秒25巾贞，当游车与顶驱装置在上、下方向移动时，相对于上一帧图像，下一帧图像中的目标物体的位置会产生一个位移，跟踪处理控制器检测到这个位移量，经过判断处理，发出上或下方向的驱动信号，驱动电机转动一个角度。电机带动滚筒旋转一个角度，滚筒带动牵引绳上下移动，使移动工作台上下移动。以此方法，各帧图像依次得到处理，从而使摄像机始终对着游车与顶驱装置。当在高空处工作的顶驱装置有销子松动、泥浆泄漏等异常情况时，钻井平台上的司钻操作人员能方便地通过显示器上的画面及时发现，在未酿成事故前予以处置，有效避免钻进工作中的相关设备事故发生。本技术特点:1、钻井作业中跟随游车与顶驱装置运动的跟踪监测系统，通过对实时拍摄图像进行跟踪分析处理，发出信号给驱动电机，电机带动滚筒转动，滚筒带动牵引绳提升或下降移动工作台，使摄像机始终对着监控目标。国内乃至业界未出现过这一方式的监测系统设备，本技术新颖、有效地解决了钻井平台司钻操作人员对高空作业的设备与操作工作的安全监控，避免相关人员与设备的事故。2、本技术采用的图像跟踪处理控制器，采用基于基于数字信号处理(DigitalSignal Processing,简称DSP)的目标图像跟踪处理器,在本技术中可以采用市场化供应的Bellset-ptzl、ALVT23等型号的智能跟踪处理装置，也可采用其他型号的基于DSP的图像跟踪处理装置。3、本技术的中心处理控制器对图像跟踪系统的信号进行处理转换，发出驱动信号到电机，同时对摄像记采集图像信号进行处理，形成界面发送到显示器。中心处理控制器采用工控机，也可采用其他类型的工业级PC机或一体机。4、本技术的跟踪运动系统由轨道、滑轮、牵引绳、电机、滚筒等组成，电机接收工控机的信号进行一定角度的转动，电机采用混合式步进电机以及电机驱动器，也可采用其他类型的步进电机或伺服电机及其驱动装置。5、由上固定架与固定平台所固定的轨道，移动工作台在轨道上运动被约束，只能进行上下方向的运动。这一轨道在实施中可以是型材构成的刚性轨道，也可以是绳缆构成的约束轨道。最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
顶驱多功能安全监测装置，包括钻井平台(18)和安装于钻井平台(18)上面的井架(11)，井架(11)中部有二层台(14)，井架(11)顶部有天车(10)，天车(10)下方中心位置安装有游车(12)和顶驱装置(13)；特征在于，包括分别安装于井架(11)侧面上下位置的上固定架(1)和固定平台(9)；上固定架(1)和固定平台(9)上分别安装有滑轮(2)和滚筒(8)，滚筒(8)连接电机(7)的转轴，滚筒(8)上的牵引绳(3)绕过滑轮(2)并与一个移动工作台(5)连接；在上固定架(1)与固定平台(9)之间连接有一条轨道(4)，移动工作台(5)与轨道(4)形成滑动配合，在移动工作台(5)上安装跟踪摄像机(6)。

【技术特征摘要】
1.顶驱多功能安全监测装置，包括钻井平台(18)和安装于钻井平台(18)上面的井架(11)，井架(11)中部有二层台(14)，井架(11)顶部有天车(10)，天车(10)下方中心位置安装有游车(12)和顶驱装置(13);特征在于，包括分别安装于井架(11)侧面上下位置的上固定架⑴和固定平台(9);上固定架⑴和固定平台(9)上分别安装有滑轮(2)和滚筒(8)，滚筒⑶连接电机(7)的转轴，滚筒⑶上的牵引绳(3)绕过滑轮(2)并与一个移动工...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志明，谭勤民，余平，
申请(专利权)人：何志明，谭勤民，余平，
类型：实用新型
国别省市：