[发明专利]一种能消除钻柱粘滑振动的柔性扭矩控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种能消除钻柱粘滑振动的柔性扭矩控制系统及控制方法，系统包括触摸屏或操作面板、PLC、带编码器的主电机、高速计数器、扭矩仪、伺服电机和伺服驱动器。在当发生粘滑振动时，利用实时检测主电机/转盘的扭矩以及转速，形成速度反馈信号，钻杆软扭矩控制系统预测井下部件运行状态，根据预测的状态计算一个速度补偿信号作为系统的反馈补偿，在反馈补偿的作用下使得电机扭矩得到改变，经过改善的扭矩使钻头速度远离粘滑区域，从而消除钻头卡钻和抑制钻头的粘滑振动。本发明的柔性扭矩控制系统及控制方法，具有可使得钻头速度远离粘滑区域、消除钻头卡钻和抑制钻头的粘滑振动、降低钻井成本等优点。

主权项

一种能消除钻柱粘滑振动的柔性扭矩控制系统，其特征是，包括一个触摸屏或带显示屏的操作面板、一个可编程控制器PLC、一个带编码器的主电机、一个高速计数器、扭矩仪、伺服电机和伺服驱动器；所述触摸屏或者操作面板，直接和可编程控制器PLC相互连接，用于显示主电机速度给定和转速转矩、设定主电机速度给定值和显示系统参数；所述可编程控制器PLC，采集主电机扭矩实际值并将主电机的扭矩值与通过扭矩仪监测到的伺服电机的扭矩实际值进行差值比较，将比较后的偏差对整个钻柱系统进行相应的偏差补偿，从而实现消除粘滑现象；所述主电机，用于驱动钻柱系统运动，所述主电机的转速由可编程控制器PLC来实时控制；所述编码器，用于向可编程控制器PLC实时反馈主电机的实际速度nr；所述高速计数器，向可编程控制器PLC实时反馈伺服电机的实际转速nb；所述高速计数器为高速计数模块FM350‑1；所述扭矩仪，用于检测伺服电机的扭矩并将扭矩值Tb传输给可编程控制器PLC；所述伺服电机，用来模拟钻柱的粘滑现象；所述伺服驱动器，用于驱动所述伺服电机转动。