[发明专利]石油钻机多模式自动送钻控制方法

说明书

技术领域

    本发明属于石油钻机电控系统技术领域，具体涉及石油钻机多模式自动送钻控制方法。

背景技术

    进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能化、信息化水平快速发展。

    石油钻机自动送钻极大地减轻了操作者的劳动强度，提高了送钻的精确度。传统的送钻模式一般只有一种或两种模式，两种模式同时使用时，两种参数的地位是相同的，因此在使用中很大的局限性，并且可能会使其它某个参数严重偏离工况所要求的数值，造成不必要的损害且效率较低。

    石油钻机多模式自动送钻控制方法具有恒速度、恒钻压、恒立管压力送钻三种送钻模式，可以单模式使用，也可以多模式同时使用。在多模式使用时，系统可以根据工况自动分配一种主从关系，使用着也可以根据习惯或特殊要求随时更改主从关系，主模式在送钻过程中是主导地位，而从模式是辅助和保护的地位。这种多模式主从控制系统在达到主要参数自动送钻的同时，综合应用了其它辅助的参数，使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠。

发明内容

    本发明的目的就是要提供一种在现有硬件配置的基础上，实现单模式工况使用或者是多模式工况控制系统及其自动送钻控制方法，在综合应用了其它辅助的参数后，使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠。

    本发明是通过以下技术方案来实现的：

    石油钻机多模式自动送钻控制方法的送钻模式包括恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式，在该方法中使用的工况模式为单模式使用或者是择其一为主模式、择其它为从模式的主从模式使用，其中单模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中的一种工况模式，其中主从模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中择其一为主模式、择其它为从模式的工况模式，在主从模式工况下系统根据工况自动分配一种主从关系或根据习惯、特殊要求随时更改主从关系，主模式工况在送钻过程中为主导地位，而从模式工况为辅助和保护的地位。

    该方法步骤如下：

 （1）启动自动送钻功能：用户通过人机交互设备1来启动自动送钻功能。该功能的启动只能在此人机交互设备1手动启动，但停止该功能的方式除本地人机交互设备1手动停止外，传感器故障、绞车手柄不在零位等情况下可编程控制器2自动停止自动送钻功能；

（2）判断自动送钻时所需传感器有无故障：可编程控制器2根据传感器的故障位状态来判断传感器有无故障，可编程控制器2会从启动到整个运行过程中随时判断传感器的工作状态，若送钻所需传感器有故障，可编程控制器2则跳转至复位自动送钻模式，若传感器没有故障，则可编程控制器2进入偏差清零步骤。

（3）偏差清零：一旦自动送钻功能成功启动，可编程控制器2会自动将偏差清零，用户也可以在人机交互设备1进行手动偏差清零；

（4）判断自动送钻组合模式：可编程控制器2判断人机交互设备1上所选择的组合模式，若是只选择了恒速度或恒钻压或恒立管压力单送钻模式，则计算偏差给定值，若是选择了恒速度、恒钻压、恒立管压力中的至少两种以上的多送钻模式组合，可编程控制器2则进一步判断确定主、从送钻模式；

（5）判断自动送钻组合模式中的主从关系：可编程控制器2根据人机交互设备1主从模式的任意选择，判断确定一种送钻模式为主模式，其余则为从模式；

（6）分别计算主、从模式的偏差值：可编程控制器2根据步骤5的判断结果来分别计算主、从模式的实际值和给定值之间的偏差值，作为后续控制的依据；

（7）判断主模式偏差的值：可编程控制器2若判断主模式偏差的值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断主模式偏差的值小于零，则进一步判断从模式变差的值；

（8）判断从模式偏差的值：可编程控制器2若从模式偏差值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断从模式偏差的值小于零，则将主偏差作为综合判断后的偏差给定值；

（9）将综合判断后的偏差作为给定值：可编程控制器2将主偏差作为给定值，输入到PID调节器的给定通道；

（10）PID计算：可编程控制器2根据控制系统的给定值、反馈值和数学模型，进行PID计算，将计算结果直接作为变频器3的给定；

（11）给变频器给定通道：可编程控制器2将PID输出送给变频器3给定通道，变频器3进行内部计算后，输出功率到电机4去驱动机械组合5，然后返回到传感器故障判断，进行循环操作；