钻机安全权限管理系统及管理方法与流程

本发明属于安全管理系统，具体涉及钻机安全权限管理系统，还涉及钻机安全权限管理方法。

背景技术：

1、在石油钻井中，特别是在建立根、甩钻、起下钻过程中，由于现有的自动化设备集成度都比较高，更有甚者部分钻机已向智能化钻机更新换代，为了确保自动化钻机在使用过程中的安全性，在原有防碰互锁及电子防碰等的基础上，设计了一种新型钻机安全权限管理系统。

2、实际用户在使用集成控制系统进行作业过程中，因为生产需要，有时需将防碰互锁及电子防碰等进行解除，但由于解除的权限较低，易被随意解除，从而造成了不必要的事故发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供钻机安全权限管理系统，解决了现有管理系统的防碰互锁及电子防碰解除权限较低，易被随意解除的问题。

2、本发明的另一目的是提供钻机安全权限管理方法。

3、本发明所采用的技术方案是，钻机安全权限管理系统，包括zms bypass操作面板、hmi上位机、单元设备、一体化座椅、数据全息备份一体机，zms bypass操作面板、hmi上位机、单元设备、一体化座椅、数据全息备份一体机均与集成控制柜连接；

4、zms bypass操作面板包括zms bypass解除激活旋钮和指示灯，zms bypass解除激活旋钮、指示灯均与集成控制柜连接，zms bypass解除激活旋钮配有钥匙。

5、本发明的特点还在于：

6、集成控制柜包括数据采集模块di和交换机模块，数据采集模块di和交换机模块均与plc控制单元连接，数据采集模块di分别与zms bypass解除激活旋钮、数据输出模块dq连接，数据输出模块dq与指示灯连接，交换机模块分别与hmi上位机、一体化座椅、数据全息备份一体机、单元设备、集成控制系统。

7、单元设备包括吊卡、绞车、卡瓦、二层台机械手、猫道、扶管手、铁钻工、吊环、缓冲手、液压站、顶驱、泥浆泵、顶驱ibop。

8、hmi上位机的界面包括互锁单元、防碰单元、取消防碰互锁时限、输入防碰互锁权限密码单元、参数设置单元。

9、互锁单元包括取消吊卡与绞车上提互锁选项、取消吊卡打开与卡瓦打开互锁选项、取消吊卡与二层台机械手打卡关闭互锁选项、取消猫道与扶管机械手动作互锁选项、取消绞车上提与铁钻工上卸扣互锁选项、取消吊卡与二层台机械手伸缩互锁选项、取消吊环与绞车互锁选项、取消吊环与二层台机械手伸缩互锁选项、取消缓冲手与扶管手伸缩互锁选项、取消液压站卡瓦互锁选项、取消钻井与卡瓦关闭互锁选项、取消顶驱ibop与泥浆泵互锁选项，选取每个取消互锁选项均需启动输入防碰互锁权限密码单元，由司钻人员输入用户名、密码后进行取消互锁操作并输入取消防碰互锁时限；

10、所述防碰单元包括取消游车防碰选项、取消二层台机械手防碰选项、取消铁钻工防碰选项、取消缓冲手防碰选项、取消扶管手防碰选项，选取每个取消防碰选项均需启动输入防碰互锁权限密码单元，由司钻人员输入用户名、密码后进行取消防碰操作并输入取消防碰互锁时限；

11、参数设置单元包括缓冲手伸出距离限制、铁钻工伸出距离限制、铁钻工旋转角度限制、扶管手伸出距离限制、扶管手旋转角度限制；

12、缓冲手伸出距离限制用于设置缓冲手伸出距离，铁钻工伸出距离限制用于设置铁钻工伸出距离，铁钻工旋转角度限制用于设置铁钻工旋转角度，扶管手伸出距离限制用于设置扶管手伸出距离，扶管手旋转角度限制用于设置扶管手旋转角度。

13、本发明所采用的另一技术方案是，钻机安全权限管理方法，采用上述钻机安全权限管理系统，具体步骤如下：

14、步骤1，系统上电初始化；

15、步骤2，系统进入运行模式，当为满足钻井工艺需求或单元设备运行异常需要解除集成保护时，先解除第一级保护，再解除第二级保护，随后进入正常的钻井作业，待该钻井工艺完成或单元设备恢复正常后，先激活第二级保护，再激活第一级保护，随后恢复正常的钻井作业。

16、本发明的特点还在于：

17、步骤1的具体过程为：集成控制系统、hmi上位机、一体化座椅、数据全息备份一体机及单元设备均启动，如果启动异常，则人为进行干预启动，并检查通讯情况，若通讯良好，将一体化座椅选择到目标模式，再通过hmi上位机上设置缓冲手伸出距离、铁钻工伸出距离、铁钻工旋转角度、扶管手伸出距离、扶管手旋转角度，并设置集成控制系统参数。

18、步骤2中，解除第一级保护的具体过程为：安全管理人员将钥匙插入zms bypass解除激活旋钮内，将zms bypass解除激活旋钮扭到解除一侧，指示灯闪烁并伴有蜂鸣声，提醒司钻及安全管理人员当前处于保护失效状态，解除后将钥匙拔出保存好，同时解除信号通过数据采集模块di传输至plc控制单元。

19、步骤2中，解除第二级保护的具体过程为：司钻人员在hmi上位机的界面上勾选互锁单元或防碰单元中的待解除保护的目标选项，设定取消防碰互锁时限，并在输入防碰互锁权限密码单元中输入用户名及密码，若用户名及密码正确，则解除该目标选项的保护，并通过交换机模块将解除信号传输至plc控制单元，plc控制单元将两级保护解除的信息通过交换机模块将解除保护信号传输至集成控制系统，集成控制系统通过交换机模块通信控制单元设备进行作业。

20、步骤2中，激活第二级保护的具体过程为：司钻人员在hmi上位机的界面上取消勾选已选中的目标选项，并在输入防碰互锁权限密码单元中输入用户名及密码，若用户名及密码正确，则该目标选项被激活，并通过交换机模块通信将激活信号传输至plc控制单元；

21、激活第一级保护的具体过程为：全关管理人员用将钥匙插入zms bypass解除激活旋钮内，将zms bypass解除激活旋钮扭到激活一侧，指示灯关，激活后将钥匙拔出保存好，同时解除信号通过数据采集模块di传输至plc控制单元，plc控制单元通过交换机模块将两级保护激活信号传输至集成控制系统，集成控制系统通过交换机模块控制单元设备进行作业。

22、取消防碰互锁时限不超过12h，若输入的时间超过12h时，则hmi上位机的界面出现弹窗进行提醒，提示用户重新设置，当司钻人员及安全管理人员忘记激活保护时，待取消防碰互锁时限达到设定值时，hmi上位机自动取消勾选已选中的目标选项，则该目标选项被激活。

23、本发明的有益效果是：

24、（1）本发明钻机安全权限管理系统，限制司钻人员对保护的取消，要求司钻按流程，工艺进行操作，间接规范了司钻人员的操作动作，当有设备故障或紧急情况必须要取消保护时，需要通过安全管理员的同意，安全管理员通过钥匙对互锁及防碰保护进行取消，此取消是一个权限最大的取消，只有在此取消基础上，则可通过人机界面的相关保护进行取消，通过人机界面取消需要输入密码，只有密码正确后方可取消，同时，安全管理人员会根据设备恢复情况及紧急情况的处理完成情况，人为的将密钥进行拔除，强制激活保护，通过两级保护，避免了防碰互锁及电子防碰被随意解除，大大提高了安全性。