干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 一种用于石油钻机的刹车控制系统及方法

Arid

	一种用于石油钻机的刹车控制系统及方法
	张天生; 石建龙; 刘小宝; 李亚博; 尤立春
完成单位	天水电气传动研究所有限责任公司
登记(发布)日期	2014
中文摘要	1、课题来源与背景 1.1 课题来源：自主课题。 1.2 背景：目前石油钻机旋转系统中顶驱/转盘的刹车控制,采用手动和自动两种操作方式,施加刹车时都是直接抱死。对于钻井作业时出现不可预见的复杂井下情况,会导致事故发生,因钻具固有的弹性振荡,按目前通用的刹车方法,刹车时会产生剧烈冲击、机械磨损严重。 2、技术原理及性能指标 2.1 技术原理：该控制系统及方法,具体为石油钻机顶驱/转盘驱动控制系统通讯端口通过通讯线与可编程控制器PLC相接,可编程控制器PLC通讯端口与触摸操作屏通讯端口相接;可编程控制器PLC的输出端与石油钻机刹车驱动回路连接,石油钻机刹车驱动回路与刹车机构相接。顶驱/转盘驱动控制系统的参数：速度给定值、实际速度值、电机转矩值和电机转向值传送给可编程控制器PLC;通过触摸操作屏输入数据：钻柱长度、粘滑震动量、钻柱弹性系数、刹车时滞后时间t1、撤销时滞后时间t2;可编程控制器PLC读取触摸操作屏输入的数据及石油钻机顶驱/转盘驱动控制系统的参数作数据处理,可编程控制器PLC依据数据处理结果输出控制信号,可编程控制器PLC将控制信号通过石油钻机刹车驱动回路传输至刹车机构来精确控制刹车机构动作。该控制系统及方法能够减少机械磨损和减弱机械冲击,延长设备使用寿命,使刹车机构能平稳制动,并能使意外情况平稳过渡,刹车机构工作时的柔性和韧性,能起到转矩缓释放和刹车无冲击的作用,改善了钻机旋转系统制动过程的性能。 2.2 性能指标气候：陆地、沙漠、海洋温度：-40℃～+55℃ 湿度：90%(+25℃时) 海拔：≤3000米防护等级：IP20 系统电压：AC600V或AC690V(50Hz/60Hz),DC24V 3、技术的创造性和先进性 3.1 技术的创造性：该石油钻机的刹车控制系统及方法,其特征在于：石油钻机驱动系统的参数(速度给定值、实际速度值、电机转矩值和电机转向值)传送给可编程控制器PLC;通过触摸操作屏输入数据：钻柱长度、粘滑震动量、钻柱弹性系数、刹车时滞后时间t1、撤销时滞后时间t2;可编程控制器PLC读取触摸操作屏输入的数据及石油钻机驱动系统的参数作数据处理,可编程控制器PLC依据数据处理结果输出控制信号,可编程控制器PLC将控制信号通过石油钻机刹车驱动回路传输至刹车机构来精确控制刹车机构动作。 3.2 技术的先进性：该成果将石油钻机顶驱/转盘驱动控制系统与可编程控制器PLC相连接,通过可编程控制器PLC进行数据处理输出控制信号来控制刹车机构精确动作,采集顶驱/转盘驱动控制系统运行参数、编制程序,输出控制顶驱/转盘刹车机构回路,建立了一种可编程的控制方法,根据输入量通过一定的控制算法,输出刹车控制信号,这种控制信号是脉动的,脉动信号频率和信号的占空比与顶驱或转盘刹车机构匹配,能实现防抱死(ABS)功能。对在钻井过程中出现失控情况下的反转进行遏制;对原始控制系统不可控制的剧烈振动出现时,自动投入防抱死(ABS功能);同时在正常工作刹车时,本发明的方法能够减少机械磨损和减弱机械冲击,延长设备使用寿命。 4、技术的成熟度、适用范围和安全性 4.1 技术的成熟度：该成果应用的软件、硬件技术均为行业内广泛使用的成熟、可靠技术,其创造性在于利用现有成熟的技术,经过巧妙构思、精心策划、严谨设计、精确加工、海量实验,形成具有自主知识产权的创新性新技术。该成果已经在国内外12套石油钻机电控系统中应用,操作简单、性能可靠、报告详实、效率极高,受到各方用户一致好评、提高了产品的技术含量、增加了产品的附加值,创造了良好的经济效益和社会效益,充分证明该技术已经很成熟,可以广泛推广应用。 4.2 适用范围：该成果是基于石油钻机电控系统,属于石油钻机电控系统技术领域,具体涉及一种用于石油钻机的刹车控制系统及方法。 4.3 安全性：该成果的安全性考虑贯穿于成果的构思、策划、设计、加工、调试、应用的整个过程,每个环节都对安全策略及安全措施进行安全性评估及安全测试,通过安全性评估和安全测试之后方可进入下一个环节,最终通过整体安全性评估和安全测试,所以安全性得到了极大的保障,应用实践证明,该成果在使用中安全、可靠、稳定。 5、应用情况及存在的问题 5.1 应用情况：该成果已经在国内外12套石油钻机电控系统中应用,操作简单、性能可靠、报告详实、效率极高,受到各方用户一致好评、提高了产品的技术含量、增加了产品的附加值,创造了良好的经济效益和社会效益。 5.2 存在的问题：该成果在使用过程中暂未发现问题。 6、获奖情况无
中文关键词	刹车控制系统 ; 石油钻机 ; 钻井作业
成果类型	应用技术
中图法分类号	TE922
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001780509
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243517
推荐引用方式 GB/T 7714	张天生,石建龙,刘小宝,等. 一种用于石油钻机的刹车控制系统及方法[Z]. 应用技术,2014.