[发明专利]一种用于石油钻机的转速控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于石油钻机的转速控制系统，石油钻机包括钻井底座(1)、发电系统(11)以及钻机液循环系统；所述钻井底座(1)上设置有井架(3)；

所述井架(3)的顶部设置有天车(5)；所述天车(5)的下方设置有游车(6)；所述游车(6)的下方设置有大钩(7)；所述大钩(8)上连接有水龙头(8)；所述水龙头(8)下端连接有钻杆(2)连接；

其特征在于：所述钻井底座(1)的工作平台上设置有转盘(9)以及转盘驱动电机(10)；

所述工作平台上设置有钻机控制柜(16)；所述钻机控制系统包括执行单元以及钻机转速控制电路；所述控制柜(16)内设置有钻机转速控制电路；所述钻机转速控制电路包括依次通讯连接的整形电路、频率合成电路、频压变换电路、信号合成电路、比较电路、电动式变阻器；所述比较电路与电动式变阻器通讯连接；所述频压变换电路与电动式变阻器之间设置有超速保护电路；信号合成电路上设置有手动速度调节装置；

所述电动执行单元包括转盘驱动电机(10)以及转盘(9)；所述转盘(9)包括壳体(91)；所述壳体(91)内设置有竖向转筒(92)以及竖向调速杆(99)；所述竖向转筒(92)的上设置有第一传动齿圈(94)以及第二传动齿圈(93)；所述壳体(91)上端设置有盖板(96)；所述竖向转筒(92)上端穿过盖板(96)，且设置有补芯(95)；

所述竖向调速杆(99)上设置有与第一传动齿圈(94)匹配的第一调速齿轮(911)以及与第二传动齿圈(93)匹配的第二调速齿轮(912)；

所述竖向调速杆(99)上设置有传动斜齿轮(910)；所述壳体(91)的一端设置有动力输入轴(97)；所述动力输入轴(97)上设置有与传动斜齿轮(910)啮合的锥齿轮(98)；

所述竖向调速杆(99)竖向滑动安装在壳体(91)内；所述竖向调速杆(99)下端设置有伸缩装置(913)；所述伸缩装置(913)驱动竖向调速杆(99)上升或者下降，使得第一传动齿圈(94)与第一调速齿轮(911)啮合或者第二传动齿圈(93)与第二调速齿轮(912)啮合；所述转盘驱动电机(10)与动力输入轴(97)传动连接；

所述电动式变阻器与整形电路电连接；所述转盘驱动电机(10)通过电动式变阻器与发电系统(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的转速控制系统，其特征在于：所述竖向转筒(92)的一端设置有速度检测装置(915)。

3.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的转速控制系统，其特征在于：所述伸缩装置(913)采用液压缸。

4.采用权利要求1至权利要求3中任意一项权利要求所述的用于石油钻机的转速控制系统对钻机转速进行控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先将所述转盘驱动电机(10)通过电动式变阻器与发电系统(11)电连接；然而在电动式变阻器上连接钻机转速控制电路；所述钻机转速控制电路包括依次通讯连接的整形电路、频率合成电路、频压变换电路、信号合成电路、比较电路、电动式变阻器；并且将电动式变阻器与整形电路通讯连接；信号合成电路上设置有手动速度调节装置；

S2、通过整形电路以及频率合成电路，将电动式变阻器的输出电压转化为与转速成正比的电压信号UD；

S3、通过手动速度调节装置设定一个与速度对应的电压信号UI；电压信号UD和电压信号UI通过信号合成电压信号UE；同时通过比较电路对UD和UI进行比较，如果UD大于UI；则比较电路输出高电平，控制电动式电阻器增大电阻，从而减小UD，使得电机转速降低；如果UD小于UI；则比较电路输出低电平，控制电动式电阻器减小电阻，从而增大UD，使得电机转速提高；如果UD等于UI；则无电平输出，电动式电阻器阻值不便，电机转速不便。

5.根据权利要求4所述的一种用于石油钻机的转速控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，在手动速度调节装置上设置档位开关；所述档位开关控制伸缩装置(913)的伸缩实现第一传动齿圈(94)与第一调速齿轮(911)啮合或者第二传动齿圈(93)与第二调速齿轮(912)啮合；

所述档位开关将手动速度调节装置设置的速度按第一传动齿圈(94)与第一调速齿轮(911)的传动比例或者第二传动齿圈(93)与第二调速齿轮(912)的传动比例进行转化。