[实用新型]一种应用于石油钻井工程钻机或游车的防失速控制装置

说明书

本实用新型涉及一种应用于石油钻井工程安全防护装置。一种应用于石油钻井工程钻机或游车的防失速控制装置，包括信号采集单元、PLC控制单元以及执行单元；信号采集单元包括绞车传感器或大钩位置传感器以及交/直流变送器和压力传感器；所述绞车传感器或大钩位置传感器输出信号以及交/直流变送器和压力传感器分别检测司钻开关输出的低压交流信号以及盘刹液压管路的压力信号均传输到PLC控制单元；所述PLC控制单元输出连接执行单元。利用绞车传感器监测游车下行速度，同时利用交/直流变送器监测司钻开关输出的给定电压信号，或（和同时）利用压力传感器监测盘刹液压管路输出的压力信号，以此来综合判断游车运行速度是否在可控范围内，继而通过自动控制系统防止由于误操作或意外因素造成游车失速。

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种游车自动刹车控制安全防护装置及一种游车自动刹车安全防护系统。

背景技术

在石油钻井过程中，一台钻机会配备两套刹车系统，一类是依靠刹车盘与刹车块作用的摩擦式主刹车系统，这其中又包括工作钳和安全钳两种。无论是工作钳还是安全钳，都是依靠液压油缸产生的液体压力通过盘刹液压管路作用于刹车钳。另一类是依靠电磁涡流作用的非摩擦式辅助刹车系统。电磁涡流刹车由刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关等三部分组成。司钻通过操作司钻开关可平滑地调节激磁电流，改变制动扭矩，无级地调节滚筒转速，达到控制游车行驶速度的目的。

主刹车系统在钻井作业的起下钻、送钻、驻车以及紧急制动时起着重要作用。在正常钻井过程中，司钻是将主刹车与辅助刹车配合使用的。尤其是在下钻时，由于大钩载重可达到2000KN至3000KN，如此大的载重在游车下行时会产生极大的惯性。因此，司钻借助辅助刹车来控制游车的下放速度，使其缓慢下行并平稳的坐落在钻台面上。但是，在实际操作时，由于人为因素影响，出现游车下行超速砸在钻台上。特别是在大悬重快速下放钻具时，如果出现游车失控，会导致严重的事故发生。

为此，我们前期提出了一种《石油钻井工程钻机/游车防失控控制系统》（专利号：201822124133.6），包括司钻开关、可控硅整流以及电磁涡流刹车主体，在司钻开关与可控硅整流装置之间介入可调压的自动控制模板，所述自动控制模板由信号采集单元、处理单元以及可控硅调压单元组成；信号采集单元实时采集司钻开关输出的低压交流信号并在处理后传输到处理单元，处理单元实时检测分析处理信号采集单元发来的电压信号并根据PLC的指令，控制可控硅调压单元输出不同的0-20V交流电压信号给可控硅整流装置；应用绞车传感器/大钩位置传感器实时捕捉钻机/游车高度与速度的变化，并将捕捉到的变化值实时传输给PLC分析处理，PLC对游车的高度、速度。

但在实际应用中我们发现，上述技术存在如下的局限性：一是有些钻机不配备电磁涡流刹车，如果还是仅仅靠采集司钻开关信号就无法实现游车防失速功能；二是当游车失速时，自动控制电磁涡流刹车只能起到游车降速的作用，要想锁定游车制止恶性事故发生，还是需要依靠自动控制盘刹；三是自动控制电磁涡流刹车的技术难度较大，此种方式更适合于柔性钻进，如果仅仅用于游车防失速则性价比不高。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提出一种应用于石油钻井工程钻机或游车的防失速控制装置，利用绞车传感器监测游车下行速度，同时利用交/直流变送器监测司钻开关输出的给定电压信号，或（和同时）利用压力传感器监测盘刹液压管路输出的压力信号，来判断游车运行速度是否在可控范围内，继而通过自动控制系统防止由于误操作或意外因素造成游车失速。

本实用新型采用的技术方案：