[发明专利]一种钻机刹车及综合保护游动系统

权利要求书

1.一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述一种钻机刹车及综合保护游动系统包括以下步骤：

S1:将电磁刹车的控制手柄给定信号，以及电磁刹车的实际刹车电流信号，送入PLC的模拟量输入模块；

S2:控制手柄的给定量，与电磁刹车的实际输出电流是正比例关系；

S3:将这两个量送入PLC后，通过编程可以实现相应的工作曲线关系，以此来判断电磁刹车工作是否正常；

S4:电子防碰防砸系统将采用(1024脉冲)的高精度旋转编码器进行速度计算，同时该系统将采用触摸屏控制，游车行进过程将以高度值的形式呈现给操作者；

S5:游动保护系统，将旋转编码器的数据值，输入到PLC的计数模块，通过计算程序后，可以实时采集到游车的运行速度，游车行进的高度以及位置等数据；

S6:将悬重表处的压力变送器的信号送入PLC的模拟量输入模块，通过编程计算后，可以采集到钻具的悬重；

S7:当游车带重钻具下放的过程中，随着下放速度的增加，所具有的动量越来越大，同时滚筒轴所具有的扭矩值也越来越大；

S8:当游车下放速度超过(X)m/s，且滚筒扭矩值达到电磁刹车扭矩值的2/3时，PLC系统发出指令，电磁刹车满电流工作，直至控制下放速度低于(Y)m/s时，电磁刹车释放；

S9:顶驱的吊环防碰保护，在PLC系统中采集顶驱的吊环悬浮信号，当顶驱的该信号没有送入PLC系统时；

S10:系统判定顶驱吊环处于前倾或者后倾状态，此时上提或下放游车，系统进行声光报警提示，并在触摸屏上显示提示信息，直至操作者按动悬浮按钮后报警指示解除。

2.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S3中，如果在使用的过程中这两个值的比例差值太大，系统报出故障，提醒现场电气人员进行及时检修。

3.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S8中，电磁刹车综合保护系统主要由西门子S7300PLC控制系统及西门子扩展模块、西门子TP1200触摸屏、BEI高精度编码器、压力变送器、气动控制阀等构件组成。

4.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S4中，此时触摸屏上将显示以下内容：游车行进的实时高度数据、防碰高度设定值、防砸高度警告点、电磁刹车的工作状态、电磁刹车电流值等相关数据，以及报警和故障指示。

5.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S6中，采集到了钻具重量和游车运行速度后，通过PLC可以计算出游车在带钻具下行时所拥有的动量，通过动量与冲量的关系，可以计算出单位时间内作用力的大小；作用力通过游车动滑轮与天车定滑轮的个数可以计算出每股绳受力的大小，单股绳的受力求得后，可根据滚筒半径的大小而算出滚筒轴的扭矩值。

6.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S8中，还可以在触摸屏中设置防下砸高度报警点(M),当钻具较轻时，在下放的过程中，滚筒扭矩值无法达到电磁刹车额定扭矩值的2/3，此时游动滑车经过下砸高度报警点，系统发出声光报警，同时电磁刹车工作，对下放速度进行减速；防下砸高度报警点可由操作者自行设定。

7.如权利要求1所述的一种钻机刹车及综合保护游动系统，其特征在于：所述步骤S1中，控制部分选用西门子S7-300系列PLC，模块化、无排风扇结构，易于分布、强大的CPU处理能力，使得非常适合于石油钻机井场环境；应用PROFIBUS总线技术，可以实现CPU与PROFIBUS网络上的其它分布式站点之间直接的高速、可靠的数据传输，从而建立了该套电气系统的控制脉络。