阅读说明：本技术 一种石油钻机绞车断轴保护方法 (Method for protecting broken shaft of petroleum drilling machine winch ) 是由 武龙 尤立春 王玉明 许美成 邓月婷 何飞 胡志鹏 丁建平 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于石油钻机钻采技术领域,具体涉及一种石油钻机绞车断轴保护方法,该方法按照下述步骤进行：1：通过PLC从站采集滚筒速度及钻具悬重参数；2：通过绞车控制系统的通讯采集绞车的速度及转矩；3：通过触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值；4：可编程控制器PLC读取触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值与绞车控制系统的参数进行数据处理,此后可编程控制器PLC对检测到的滚筒及钻具悬重参数进行逻辑判断,经程序逻辑判定出现断轴情况即刻自动执行对应程序段,输出刹车控制信号。本发明通过PLC对钻具悬重和电机转矩进行双重检测判断,从而将盘刹控制信号输出,利用盘刹将滚筒刹住,防止游车等设备下砸钻台,损坏设备。(The invention belongs to the technical field of drilling and production of petroleum drilling machines, and particularly relates to a shaft breakage protection method for a petroleum drilling machine winch, which comprises the following steps: 1: collecting roller speed and drilling tool hanging weight parameters from a PLC slave station; 2: the speed and the torque of the winch are collected through the communication of a winch control system; 3: inputting a drilling tool hanging weight activation value and a speed difference activation value protected by broken shafts through a touch screen; 4: the Programmable Logic Controller (PLC) reads the suspension weight activation value and the speed difference activation value of the drilling tool input broken shaft protection by the touch screen and the parameters of the winch control system for data processing, then the Programmable Logic Controller (PLC) carries out logic judgment on the detected suspension weight parameters of the rotary drum and the drilling tool, automatically executes a corresponding program segment immediately after judging the broken shaft condition through program logic, and outputs a brake control signal. According to the invention, double detection and judgment are carried out on the hanging weight of the drilling tool and the torque of the motor through the PLC, so that a disc brake control signal is output, the drum is braked by using the disc brake, and the drilling platform is prevented from being hit by equipment such as a travelling block and the like and the equipment is prevented from being damaged.)

一种石油钻机绞车断轴保护方法

技术领域

本发明属于石油钻机钻采技术领域，具体涉及一种石油钻机绞车断轴保护方法。

背景技术

绞车系统为石油钻井里的三大系统之一即提升系统（另外两种为循环系统和旋转系统），目前绞车提升系统的保护有失电刹车，上碰下砸，电子防碰，但当绞车出现断轴情况时，大钩及游车属于自由落体，速度加速下降，当系统保护激活时，大钩及游车已下砸钻台面，钻台面有工作人员，且设备造价昂贵，一旦出现事故，后果不堪设想。绞车断轴后如何进行保护成为用户希望首要解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明提供一种石油钻机绞车断轴保护方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石油钻机绞车断轴保护方法，该方法按照下述步骤进行：

步骤1：通过PLC从站采集滚筒速度及钻具悬重参数；

步骤2：通过绞车控制系统的通讯采集绞车的速度及转矩；

步骤3：通过触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值；

步骤4：可编程控制器PLC读取触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值与绞车控制系统的参数进行数据处理，此后可编程控制器PLC对检测到的滚筒及钻具悬重参数进行逻辑判断，经程序逻辑判定出现断轴情况即刻自动执行对应程序段，输出刹车控制信号；

步骤5：可编程控制器PLC输出的刹车控制信号通过与盘刹刹车控制系统的连锁，实现刹车功能。

进一步的，所述可编程控制器PLC通讯端口与绞车控制系统的通讯端口、触摸屏通讯端口，PLC从站通讯端口通过通讯总线方式连接起来，构成总线通讯网络，进行数据采集、数据传输和程序运行。

进一步的，可编程控制器PLC包括CPU模板、开关量输入输出模板、模拟量输入输出模板和计数器模板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过PLC对钻具悬重和电机转矩进行双重检测判断，从而将盘刹控制信号输出，利用盘刹将滚筒刹住，以防止钻机提升系统在绞车断轴后，使滚筒失去动力，致使游车、大钩及顶驱设备做快速自由落体运动，从而下砸钻台，损坏设备。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种石油钻机绞车断轴保护方法，该方法按照下述步骤进行：

步骤1：通过PLC从站采集滚筒速度及钻具悬重参数；

步骤2：通过绞车控制系统的通讯采集绞车的速度及转矩；

步骤3：通过触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值；

步骤4：可编程控制器PLC读取触摸屏输入断轴保护的钻具悬重激活值及速度差激活值与绞车控制系统的参数进行数据处理，此后可编程控制器PLC对检测到的滚筒及钻具悬重参数进行逻辑判断，经程序逻辑判定出现断轴情况即刻自动执行对应程序段，输出刹车控制信号；

步骤5：可编程控制器PLC输出的刹车控制信号通过与盘刹刹车控制系统的连锁，实现刹车功能

本发明在具体使用时，可编程控制器PLC通讯端口与绞车控制系统的通讯端口、触摸屏通讯端口，PLC从站通讯端口通过通讯总线方式连接起来，构成总线通讯网络，进行数据采集、数据传输和程序运行。

本方法在使用时，通过通讯总线方式采样绞车控制系统参数，绞车控制系统参数主要有：实际速度值和电机转矩值，将得到的参数值传送给可编程控制器PLC，通过触摸屏操作输入钻具悬重激活值及速度差激活值，可编程控制器PLC读取触摸屏输入的数据，并绞车控制系统的参数及钻具悬重和滚筒采集的数据作数据运算与数据处理，可编程控制器PLC依据数据处理结果判断钻机运行状态，将控制信号通过刹车驱动回路输出至刹车控制系统，刹车控制系统来精确控制刹车机构动作。

钻具悬重通过压力变送器将4-20mA信号通过PLC从站传给可编程控制器PLC,滚筒出安装增量型编码，并通过计数器模块传给可编程控制器PLC,再经过程序转换成滚筒速度，电机速度及电机转矩通过绞车控制系统传给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC有以下两种情况将控制信号通过刹车驱动回路输出至刹车机构，来精确控制刹车机构动作。

可编程控制器PLC对钻机悬重和电机转矩进行双重检测判断的条件有两种，条件一：当滚筒速度-电机速度>速度差激活值，条件二：绞车实际转矩=绞车无负载扭矩且悬重<悬重激活值，同时持续时间大于0.5S，当具备以上两种条件时，可编程控制器PLC对悬重和电机转矩进行双重检测判断，从而将盘刹控制信号输出，利用盘刹将滚筒刹住，以防止钻机提升系统在绞车断轴后，使滚筒失去动力，致使游车、大钩及顶驱设备做快速自由落体运动，从而下砸钻台，损坏设备。