[发明专利]一种保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统及方法，其包括与可编程控制器PLC通过通讯线连接的触摸屏，PLC分别与载荷传感器、滚筒编码器、绞车调速器连接；载荷传感器安装在绞车滚筒的死绳固定器上，实时采集绞车载荷实际值并传输至PLC；滚筒编码器安装在绞车滚筒轴上，实时采集绞车滚筒实际旋转脉冲数并传输至PLC；经PLC处理后得出绞车实际速度给定值向绞车调速器发出信号去控制绞车主电机，本发明实现了绞车柔性启动、加减速和实现软停车，避免钢丝绳的过载冲击和过度放绳而引起的钢丝绳乱绳、夹绳、断丝、变形、过载等现象发生。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，涉及石油钻机提升系统钢丝绳，具体涉及一种用于石油钻机提升系统钢丝绳保护的控制方法。

背景技术

目前，在石油电动钻机提升系统中，钢丝绳运动频繁、速度快，并承受弯曲、扭转、挤压、冲击振动等复杂应力的作用，不可避免会出现乱绳、夹绳、断丝、变形、过载等现象。在现场，钢丝绳的保护主要通过倒绳机、引绳机、排绳机和稳绳器等设备，保证钢丝绳在绳槽匹配状态下，在绞车滚筒上保持排绳整齐，有效防止由于“挤咬”而产生对钢丝绳的意外损坏；对于断丝、变形等情况，一般是凭经验观察在一定范围内钢丝绳外层钢丝的断丝数，观察钢丝绳变细情况或钢丝绳在滚筒上的缠绕情况等进行判断；针对过载只能通过司钻的经验依据大钩高度、负载大小，手动控制绞车的速度来满足钢丝绳的安全拉力允许值。基于以上措施，钢丝绳的安全性能得到提高，但使用过程中因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故时有发生。

发明内容

为了解决石油钻机提升系统中的钢丝绳出现夹绳、乱绳、断丝、变形、过载现象等问题，提供了一种用于石油钻机提升系统中钢丝绳保护的控制系统。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统，包括触摸屏，该触摸屏与可编程控制器PLC通过通讯线连接；可编程控制器PLC分别与载荷传感器、滚筒编码器、绞车调速器连接；所述载荷传感器安装在绞车死绳固定器上，实时采集绞车载荷实际值并传输至PLC模拟量输入模板AI；所述滚筒编码器安装在绞车滚筒轴上，实时采集绞车滚筒实际旋转脉冲数并传输至PLC计数模板FM350；绞车调速器安装在绞车控制柜内，其包括速度调节器、转矩调节器和功率转换器，接收来自可编程控制器PLC发出的速度给定信号，去控制绞车主电机的转速，绞车主电机在绞车调速器的控制下升速或者降速来调节绞车的速度和转矩。

所述触摸屏为设有钻机最大载荷Q_最大、载荷限制阀值Q_限制、载荷报警阀值Q_报警、有效绳数Z、下停车点S_下停、下减速点S_下减、上减速点S_上减、上停车点S_上停、绞车电机功率P、绞车传动总效率η、绞车滚筒直径平均值 D_平均、绞车传动比i、绞车滚筒编码器每圈脉冲数C_脉冲输入域的触摸屏。

所述触摸屏用带显示屏的操作面板替代。

本发明的另一目的在于提供一种能够实现所述用于石油钻机提升系统钢丝绳保护的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）：在设备正式使用前，通过触摸屏设置钻机最大载荷Q_最大、载荷限制阀值Q_限制、载荷报警阀值Q_报警、有效绳数Z、下停车点S_下停、下减速点S_下减、上减速点S_上减、上停车点S_上停、绞车电机功率P、绞车传动总效率η、绞车滚筒直径平均值 D_平均、绞车传动比i基础计算参数；