钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，属于动力装置制动技术领域。


背景技术：

2.在石油钻井作业中，绞车是一种重要的动力传动装置，绞车的正常运转与制动对钻井生产的安全起着至关重要的作用。然而，由于绞车的制动系统工作不正常或人为操作制动不及时等原因导致的撞天车、溜钻、顿钻等事故时有发生，对设备及操作人员生命安全构成极大威胁。
3.绞车的制动系统由两部分组成：液压盘刹(主刹车)和电磁刹车(副刹车)，只有在制动系统工作正常且人工操作正确迅速的前提下才能确保安全。目前，现有专利涉及的技术方案有：
4.cn20473768ou公开了一种钻井电磁刹车失灵液压盘刹紧急制动装置，其采用多个继电器检测电磁刹车的工作是否异常并通过液压盘刹实现绞车紧急制动，但是存在检测精度低、可靠性差等不足，没有对液压盘刹系统的诊断；cn101353959b公开了一种防溜钻、遇阻卡自动报警保护装置，其采用传感器和plc通过检测悬重及游车运行高度、速度等参数判断是否发生溜钻、遇阻卡进而通过液压盘刹实现绞车紧急制动，但是存在参数设置复杂、准确度低等不足，没有对电磁刹车和液压盘刹系统的诊断，不能很好的保障设备及人身安全。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，通过全面检测诊断电磁刹车和液压盘刹系统的工况，结合游车运行参数的检测，实现绞车制动异常报警、蓄能防断电、紧急制动防溜钻功能。
6.本实用新型所述的钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，包括位于司钻房内的防爆主机，以及与防爆主机相连的智能检测装置、执行装置，其中：
7.智能检测装置包括安装于电磁刹车装置内部的电压传感器和电流传感器、安装于电磁刹车的联轴器上的振动传感器、安装于液压站内部的液压传感器，以及安装于绞车一端转轴上的编码器；
8.执行装置包括液压盘刹执行器和电磁刹车执行器；用于控制盘刹的液压盘刹执行器安装在液压盘刹控制气路中；电力储能器与液压站电源对接；用于控制电磁刹车的电磁刹车执行器与电磁刹车连接；
9.其中：防爆主机分别通过电压传感器、电流传感器和振动传感器采集电磁刹车的信息，通过液压传感器采集液压站的信息，以及编码器采集游车的信息；防爆主机控制液压盘刹执行器、电磁刹车执行器进行相应动作。
10.优选地，所述防爆主机包括外壳，以及安装于外壳内部的主控板、安装于外壳表面的显示屏和声光报警器，其中：主控板分别与电压传感器、电流传感器、振动传感器、液压传
感器以及液压盘刹执行器、电磁刹车执行器相连；当液压盘刹执行器、电磁刹车执行器发生溜钻、顿钻时，防爆主机控制声光报警器工作。
11.优选地，所述液压站内还包括电源检测电路，电源检测电路将监控到的液压站信息通过屏蔽电缆传递至主控板。
12.优选地，所述液压盘刹执行器采用先导式电磁阀。
13.优选地，所述编码器采用正交编码器，实时采集游车的运行速度和高度，当游车的运行速度超过设定值时防爆主机驱动电磁刹车执行器工作启动电磁刹车使游车减速。
14.优选地，所述电力储能器上设置有电源开关，当防爆主机侦测到液压站交流电源断电时立即接入储能电源维持液压站持续工作一定时间，控制绞车的盘刹制动动作完成。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，通过电磁刹车和液压盘刹的执行器合并检测；新增了振动传感器，与电压传感器和电流传感器一同，更加精准的诊断电磁刹车工况；新增了电源检测电路和电力储能器，为液压站的电力提供稳定供应，上述措施有效防止因电磁刹车或液压盘刹工作不正常引发的溜钻、顿钻事故，提升设备本质化安全，确保井场工作人员及设备的安全。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构示意图。
17.图2是是本实用新型的原理框图。
18.图中：1、防爆主机；2、主控板；3、触摸显示屏；4、声光报警器；5、电压传感器；6、电流传感器；7、振动传感器；8、联轴器；9、液压传感器；10、编码器；11、电磁刹车执行器；12、液压盘刹执行器；13、电源检测电路；14、电力储能器。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.实施例1：
21.如图1至图2所示，本实用新型所述的钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，包括电磁刹车装置(包含控制柜和刹车组件)、绞车、液压站、电力储能器14和防爆主机1。控制柜置于电控房内，刹车组件通过联轴器8与绞车连接，电力储能器14置于液压站旁。振动传感器7安装在联轴器8一侧，电压传感器5、电流传感器6安装在控制柜内部，液压传感器9和电源检测电路13安装在液压站中，编码器10安装在绞车转轴上，防爆主机1、电磁刹车执行器11和液压盘刹执行器12均安装在司钻房内部。
22.所述电压传感器5、电流传感器6和振动传感器7分别通过屏蔽电缆与防爆主机1内部主控板2连接；电源检测电路13和液压传感器9分别通过屏蔽电缆与防爆主机1内部主控板2连接；编码器10通过屏蔽电缆与防爆主机1内部主控板2连接；电磁刹车执行器11和液压盘刹执行器12分别通过电缆与防爆主机1内部主控板2连接。在防爆主机1内部还安装声光报警器4和触摸显示屏3。
23.本实用新型具有下述四大功能，最终目的是保障游车安全、高效地运行，防止出现溜钻、顿钻事故的发生。(一)防爆主机1利用电压传感器5和电流传感器6对电磁刹车装置的工况进行实时检测与异常报警。(二)防爆主机1利用液压传感器9对液压盘刹装置的工况检测与异常报警。(三)防爆主机1利用电源检测电路13对液压盘刹装置供电进行检测并控制电力储能器14的投入。(四)防爆主机1利用编码器10采集游车运行高度和速度，并通过电磁刹车装置和液压盘刹装置控制绞车的运行。
24.所述防爆主机1内部的主控板2采用cortex
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m3内核的32位微处理器，具有丰富的控制接口，内嵌专业级系统软件和算法，能够精确、可靠、稳定地运行。主控板2通过显示接口连接医用m级触摸显示屏3，清晰稳定地显示各项采集参数及工况，通过手指触控操作可方便灵活地设置各项预警参数。
25.本实用新型的使用过程如下：
26.实现电磁刹车和液压盘刹工况检测：电压传感器5将电磁刹车输出的直流电压转换成4—20ma电流信号经屏蔽电缆输送给主控板2，电流传感器6将电磁刹车输出的直流电流转换成4—20ma电流信号经屏蔽电缆输送给主控板2，振动传感器7将联轴器8的振动及噪音转换成4—20ma电流信号经屏蔽电缆输送给主控板2。电源检测电路13对液压站的交流电源通断进行检测，经屏蔽电缆输出开关信号给主控板2，液压传感器9将液压管路中的液压转换成4—20ma电流经屏蔽电缆输送给主控板2。主控板2运行专用软件实时采集上述各路电流信号和开关信号，经过数值计算得到电磁刹车输出的直流电压和直流电流、联轴器8的振动幅度和噪音以数值和曲线两种方式显示在触摸显示屏3上，经过数值计算得到液压盘刹油路中的油压并以数值方式显示在触摸显示屏3上。
27.实现电磁刹车工况分析与诊断：实时计算分析电磁刹车输出的直流电压与电流之间的对应关系并对工况做出准确诊断。正常情况下直流电压与直流电流有近似固定的比值关系；若比值过大则说明电磁刹车线圈回路接触不良导致回路电阻过大；若比值过小则说明电磁刹车线圈匝间绝缘不良甚至匝间短路；若电流为零则说明电磁刹车线圈短路。此外，通过触控操作设置合理的振动及噪音安全阈值，当检测到的振动及噪音值超过阈值时立即发出报警信息，提醒工作人员及时排查安全隐患。
28.实现液压盘刹工况分析与诊断：实时比较盘刹管路油压的当前值与设定值，若当前值低于设定值则立即发出报警信息。此外电源检测电路13实时侦测液压站的交流供电情况，若检测到交流电源断电则立即启用电力储能器14以维持液压站持续工作，确保完成绞车制动工作。
29.实现游车运行监控：实时监测游车运行高度和速度，当游车下行低于第一设定高度且速度超过设定值时自动启动电磁刹车进行减速，当游车下行低于第二设定高度且速度仍然较高时立即启动液压盘刹将游车刹住，从而避免出现溜钻、顿钻事故。
30.综上，本实用新型所述的钻机绞车刹车系统智能检测报警控制装置，通过电流传感器6、电压传感器5、振动传感器7、液压传感器9和电源检测电路13全面准确地监测电磁刹车和液压盘刹装置的工况，确保绞车制动系统正常工作，在此基础上，通过监测游车运行高度和速度对电磁刹车和盘刹进行智能控制可彻底杜绝溜钻和顿钻事故的发生，有效提升设备本质安全化，保障操作人员、设备及井下的安全。
31.本实用新型可广泛运用于动力装置制动场合。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。