一種變頻鑽機自動化控制裝置的製作方法

2023-05-05 00:26:36

專利名稱：一種變頻鑽機自動化控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽機控制技術，涉及變頻電機自動控制領域，特別涉及數位化變頻電機的一種變頻鑽機自動化控制裝置。
背景技術：
現階段交流變頻電驅動鑽機的傳動控制主要是針對絞車、轉盤、泥漿泵、自動送鑽四大部分，主要進行絞車速度、轉盤扭矩、泥漿泵泵壓、自動送鑽電機的速度和扭矩的控制。 現有技術交流變頻電驅動石油鑽機是局部使用交流變頻電機，如絞車、轉盤使用交流變頻， 泥漿泵使用直流SCR控制系統或泥漿泵使用發動機進行傳動，發電機組使用的是普通的發電機組，整套鑽機中只用少量的數位訊號，完成不了整機數位化自動控制，各控制單元採用分散獨立控制，在井場司鑽控制室設有控制臺，無法實現遠程控制

實用新型內容本實用新型的目的是在於對現有技術進行改進，克服現有技術分散獨立、難以遠程控制的缺點，提供一種能實現遠程控制、監視、故障診斷、參數設置的變頻驅動鑽機自動化控制裝置。本實用新型是這樣實現的本實用新型的採取的方案是一種數位化交流變頻電驅動鑽機控制裝置，該交流變頻電驅動鑽機的電傳動採用發電機組為數臺變頻主電機供電，數臺變頻主電機分別由變頻器控制驅動絞車滾筒、轉盤、泥漿泵，絞車還配備有自動送鑽變頻電機，其特徵在於包括安裝在控制室的PLC可編程控制器、控制室計算機、安裝在司鑽室昀觸摸操作屏、對鑽井過程中由PLC採集的鑽井參數進行實時顯示並歸檔保存的鑽井參數顯示屏、安裝在鑽機各部件上用於採集各變頻主電機及自動送鑽變頻電機運行參數及鑽機工況數據的各類數字傳感器、現場總線主幹線、現場總線分支線，所述各類數字傳感器信號線串接在現場總線分支線上，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現場總線主幹線上，控制室計算機通過計算機接口與PLC可編程控制器連接，控制室計算機連接有印表機。所述數位化交流變頻電驅動鑽機控制裝置還包括遠程計算機及印表機，遠程計算機通過hternet網與控制室計算機進行點對點連接。有益效果本實用新型通過融合數字控制技術、交流變頻傳動技術、PLC控制技術、計算機技術、現場總線通訊技術、Internet網上傳輸技術，實現對絞車滾筒、轉盤、泥漿泵、自動送鑽的全過程數字控制，最大限度地提高鑽機時效、增強設備運行的可靠性。司鑽室觸摸操作屏、鑽機參數顯示屏、工業監控顯示屏組成的數位化司鑽操作臺，使司鑽人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，具有界面友好，操作簡單可靠，顯示信息量大的優點。控制室計算機可進行實時數據監測和列印，對數據進行回放和存儲；遠程計算機可在遠方進行監測、故障診斷、數據存儲及列印。
圖1為本實用新型的方框原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述如圖1所示，現場控制室內安裝有PLC可編程控制器，控制室計算機、觸摸顯示屏， 司鑽室安裝觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、工業監控顯示屏，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、各變頻器控制線分別通過總線接口連接在現場總線主幹線上，現場慫線採用ftx)fibUS-DP協議的通訊總線；安裝在電氣控制房的控制絞車電機、轉盤電機、泥漿泵電機、自動送鑽電機的各變頻器分別連接在現場總線主幹線上，採集各變頻電機的電流、 電壓、頻率、扭矩、絞車滾筒轉速、絞車盤式剎車壓力、遊車速度、轉盤扭矩、泥漿泵泵壓、自動送鑽電機扭矩等數據的各類數字傳感器的信號線串接在現場總線分線上；控制室計算機通過RS485接口與PLC可編程控制器連接，控制室計算機利用現場網線、電話線或衛星網絡通過hternet網與遠程計算機進行點對點連接，實施遠程管理、監控。工作原理本實用新型以PLC可編程控制器為核心，以現場總線ftx)fihS-DP作為通訊方式將通過各類傳感器採集的各變頻電機的運行參數及鑽機工況數據信息進行分析、判斷、精確計算並與設定值對比後，其控制程序發出指令信號作為變頻器的給定，變頻器按照PLC輸出的給定參數值控制各變頻電機工作，使變頻電機以設定的參數驅動絞車滾筒、轉盤、泥漿泵、自動送鑽工作，實現設定的電流、電壓、頻率、扭矩、速度、泵壓、位置等輸出。觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏與可編程控制器通過RS485或RS232C總線接口連接在現場總線主幹線上，作為人機晃面和操作終端，通過PLC可編程控制器實現顯示、參數設置、發送指令等功能。(1)絞車的控制PLC通過採集變頻主電機的運行和滾筒的轉速、懸重等數位化信號，判斷起鑽工況或下鑽工況，計算出遊車的位置、速度，通過PLC控制程序發出控制信號， 使變頻器控制變頻主電機以設定的速度驅動滾筒，實現絞車起下鑽合理的功率利用和工作時效。(2)轉盤和泥漿泵的控制鑽進時，PLC通過分別採集轉盤和泥漿泵的變頻主電機的運行參數，計算轉盤轉速、轉矩和泥漿泵泵壓、泵衝，並在觸控螢幕上顯示。PLC控制程序發控制信號，使變頻器控制漿泵的變頻主電機的運行參數可實現兩臺以上泥漿泵電機負載垧衡。PLC通過編制的程序可設定轉盤扭矩，控制轉盤變頻主電機的運行參數，使扭矩動態工作在設定範圍。當出現異常情況，扭矩超過最大設定值時，PLC控制電機停止，實現過扭矩保護。(3)自動送鑽控制PLC通過採集自動送鑽變頻電機的電壓、電流、頻率和死繩指重、滾筒編碼器的信號，通過對鑽壓、鑽速、轉盤扭矩、轉盤轉速、泵壓、遊車高度等參數的監測，進行鑽井信息的採集，再通過計算機控制自反饋系統調整控制，實現對絞車盤剎的勻速控制，進行自動送鑽。(4)觸摸操作屏採用觸摸式顯示器，替代傳統的以轉換開關及手輪組成的司鑽臺，使司鑽人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，給予司鑽人員更多的操作提示信息，使司鑽對目前各種設備的運行狀態一目了然，對目前設備的各種給定直接以數字方式通過總線通訊給定，還可對一些易忽略的操作細節以對話的方式提醒司鑽進行及時正確的操作。(5)鑽井參數顯示屏採用觸摸式顯示器，對鑽井過程中由PLC採集的一些重要的鑽井參數諸如懸重、鑽壓、泵壓、泵衝、立管壓力、液壓貓頭壓力、出口排量，轉盤扭矩參數， 故障報警等信息進行實時顯示並歸檔保存，為以後的鑽井資料分析提供依據。(6)控制室計算機通過RS485接口與PLC可編程控制器連接，對控制裝置工作狀態進行監控，存儲重要技術數據，通過印表機接口可列印所需的數據。(7)遠程計算機與控制室計算機通過In. temet網進行點對點連接，可在遠方進行監測、參數設定、故障診斷、數據分析、數據存儲、列印。
權利要求1.一種變頻鑽機自動化控制裝置，其特徵在於包括安裝在控制室的PLC可編程控制器、控制室計算機、安裝在司鑽室的觸摸操作屏、對鑽井過程中由PLC採集的鑽井參數進行實時顯示並歸檔保存的鑽井參數顯示屏、安裝在鑽機各部件上用於採集各變頻主電機及自動送鑽變頻電機運行參數及鑽機工況數據的各類數字傳感器、現場總線主幹線、現場總線分支線，所述各類數字傳感器信號線串接在現場總線分支線上。
2.根據權利要求1所述的變頻鑽機自動化控制裝置，其特徵在於PLC可編程控制器、 觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現場總線主幹線上，控制室計算機通過計算機接口與PLC可編程控制器連接，控制室計算機連接有印表機。
專利摘要本實用新型涉及一種變頻鑽機自動化控制裝置，包括PLC可編程控制器、控制室計算機、遠程計算機、觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、各類數字傳感器、現場總線主幹線、現場總線分支線，各類數字傳感器信號線串接在現場總線分支線上，PLC、觸摸操作屏、鑽井參數顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現場總線主幹線上，控制室計算機與PLC可編程控制器連接，遠程計算機通過Internet網與控制室計算機進行點對點連接。本裝置可實現對交流變頻電驅動鑽機絞車滾筒、轉盤、泥漿泵、自動送鑽的全過程數字控制，最大限度地提高鑽機時效、增強設備運行的可靠性。還可實現鑽機實時數據監測和列印、遠方監測、故障診斷、數據存儲及列印。
文檔編號E21B44/00GK202325463SQ201120437029
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者周勉, 權策, 祁佰忱 申請人:西安曼海特工業技術有限公司