一种液压伺服控制的带式刹车自动送钻装置制造方法
【专利摘要】涉及到油田钻机自动送钻设备的一种液压伺服控制的带式刹车自动送钻装置；其液压控制装置中有PLC可编程控制器和液压伺服阀，信号采集器有压力传感器和编码器，刹车执行装置有油缸和刹车拉杆；PLC可编程控制器分别与液压伺服阀、死绳固定器上的压力传感器及编码器连接；死绳固定器与钻具连接，液压伺服阀分别与液压站和油缸连接，油缸与刹车拉杆连接；本实用新型以液压站提供动力源，由PLC可编程控制器接受监测的信号控制液压伺服阀输出压力，从而控制油缸的推力，由刹车执行装置控制实现恒钻压控，其装置不仅能减轻人员的劳动强度，提高钻井效率，节约成本，且通用性强。
【专利说明】一种液压伺服控制的带式刹车自动送钻装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到油田钻井设备的自动送钻装置。
【背景技术】
[0002]油田钻机实现自动送钻功能的方式主要有带式刹车自动送钻、盘式刹车自动送钻和能耗制动自动送钻三种【《甘肃科技》第24卷第19期、2008年10月《国内外钻机自动送钻技术发展现状》】，其中带式刹车以操作可靠、维修简便、价格便宜而在车载式钻机上仍被广泛使用，且采用该刹车方式的钻机在油田用户中的保有量较大，因而带式刹车自动送钻装置具有较好的市场基础。
[0003]现有带式刹车自动送钻主要有机械式、气控式和伺服电机式[201020675714.X]；机械式因控制精度不足在国内比较少见；气控式精度虽有提高，但由于气体的可压缩易影响执行机构(气缸或马达)控制精度，它主要适用中深井做作业钻机而不适用以浅井为主要作业不同的钻机刹把具有不同位置的和不同的形式，伺服电机安装位置和刹紧弹簧拉力大小经常变更，故通用性差。且伺服电机控制的主滚筒刹车装置，需要人工操作刹车刹把实现主滚筒刹车，其操作者劳动强度大、效率低。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种液压伺服阀控制的带式刹车自动送钻装置，它是一种不改变原有带式刹车结构的情况下，使自动送钻控制精度大幅度提高的装置。
[0005]本实用新型的技术方案为:
[0006]本实用新型包括液压站、液压控制装置、刹车执行装置、信号采集器、死绳固定器、油缸，所述的液压控制装置包括伺服阀与PLC可编程控制器控制器，其伺服阀与PLC可编程控制器控制器通过电缆相互连接，伺服阀通过液压管线分别与液压站和油缸连接，所述的刹车执行装置包括油缸与刹车拉杆、滚筒体，油缸的杆端与刹车拉杆连接，所述的信号采集器包括压力传感器与编码器，PLC可编程控制器控制器与死绳固定器连接，死绳固定器与钻具连接，压力传感器在死绳固定器上，编码器在刹车执行装置的滚筒体上。
[0007]当自动送钻未开启时，液压伺服阀处于关闭状态将液压源切断，油缸处于自由状态，刹车执行装置不动作。当自动送钻开启时，死绳固定器上的压力传感器将钻具悬重信号反馈给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器根据操作者设定的钻压与悬重信号反馈值比较后控制液压伺服阀调整输出压力，从而控制油缸推力，由刹车执行装置实现恒钻压控。
[0008]本实用新型的有益效果为:
[0009]1、启用自动送钻后，司钻不必控制带式刹车刹把，减轻司钻的劳动强度；
[0010]2、PLC根据预期设定钻压和采集的悬重信号自动控制带式刹车的刹车力矩的变化，提闻钻井质量；
[0011]3、通过钻压的控制延长钻头使用寿命，减少了更换钻头的次数，提高了钻井效率，同时也节约了成本；
[0012]4、采用液压油做刹车介质避免了气动介质由于可压缩性对执行机构(气缸或马达)控制精度的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]参见附图1，对本实用新型作进一步说明。
[0015]图1中:液压站的液压油箱23通过液压管路与气动增压泵24、气动三联件25、气控两位三通换向阀26、电控两位三通换向阀27、常开式气控高压球阀14、常闭式气控高压球阀16、减压阀17、蓄能器组18、单向阀19、高压过滤器20、安全阀21连接，压缩空气经气源处理三联件25过滤减压后驱动气动增压泵24，气动增压泵24从液压油箱23中吸入液压油增压，经高压过滤器20、单向阀19进入蓄能器组18，蓄能器组18输出口经减压阀17后止于常闭式气控高压球阀16备用，通过调整气源处理三联件25上减压阀17的输出气压，最终将液压系统的最高压力限定在21MPa内；液压控制系统由PLC可编程控制器22、带伺服放大器的液压伺服阀15组成，伺服阀15与PLC可编程控制器控制器22相互连接，伺服阀15通过液压管线分别与液压站和油缸7连接，PLC可编程控制器22根据操作者设定的钻压与采集的钻具悬重信号比较后作出判断并实时输出控制信号给伺服放大器来驱动液压伺服阀15输出不同的压力，实现自动送钻。
[0016]刹车执行装置滚筒体4的外部分别装有滚筒刹车鼓3、刹车钢带1，刹车钢带I上装有刹车片2、刹车轴8通过连杆机构与刹车钢带I连接，油缸7与刹车轴8、刹车轴8与刹车拉杆9连接，油缸7的两端各有一个油口分别与液压伺服阀15的两个输出口连接，常开式气控高压球阀14与液压伺服阀15、油缸7并联安装，当自动送钻关闭时，液压站上的常闭式气控高压球阀16关闭将液压源切断，常开式气控高压球阀14将油缸7两腔导通，油缸7上的活塞杆可自由运动，当自动送钻开启时，常闭式气控高压球阀16打开向伺服阀15供油，常开式气控高压球阀14关闭，将油缸7的两个油口切断，油缸7依据伺服阀15控制执行刹车和提供给定的刹车力矩。
[0017]信号采集器包括压力传感器11和滚筒体4轴端的编码器5，死绳固定器10上装有压力传感器11，死绳固定器10通过钢丝绳I与钻具连接，压力传感器11的一端缠绕在滚筒体4上，一端在死绳固定器10上，死绳固定器10上的钢丝绳的张力转换为反应钻具悬垂的电信号反馈给PLC可编程控制器22，编码器5监测滚筒体转速作为钻进速度参考以便及时调整钻压设定值。
【权利要求】
1.一种液压伺服控制的带式刹车自动送钻装置，其特征是:包括液压站、液压控制装置、刹车执行装置、信号采集器、死绳固定器(10)、油缸(7)，所述的液压控制装置包括伺服阀(15)与PLC可编程控制器(22);其伺服阀(15)与PLC可编程控制器(22)通过电缆相互连接，伺服阀(15)通过液压管线分别与液压站和油缸(7)连接，所述的刹车执行装置包括油缸(7)与刹车拉杆(9)、滚筒体(4);油缸(7)的杆端与刹车拉杆(9)连接，所述的信号采集器包括压力传感器(11)与编码器(5) ;PLC可编程控制器(22)与死绳固定器(10)连接，死绳固定器(10)与钻具连接，压力传感(11)在死绳固定器(10)上，编码器(5)在刹车执行装置的滚筒体(4)上。
【文档编号】E21B44/02GK204098893SQ201420367810
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】黄家文, 徐军, 何江海, 李其振, 陈新龙 申请人:中石化石油工程机械有限公司第四机械厂