一種基於鑽機集成控制的急停控制系統的製作方法
2023-10-05 04:28:24 3
一種基於鑽機集成控制的急停控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於鑽機集成控制的急停控制系統，包括集成控制系統動作急停組件和集成控制系統動力急停組件，集成控制系統動作急停組件與相應的子設備急停系統分別連接；集成控制系統動力急停組件與液壓站電機及發電機分別連接；集成控制系統動作急停組件包括動作安全繼電器及其擴展模塊、主司鑽動作急停按鈕、副司鑽動作急停按鈕和現場總急停按鈕；集成控制系統動力急停組件包括動力安全繼電器及其擴展模塊、主司鑽動力急停按鈕和副司鑽動力急停按鈕。本發明的系統，整個急停控制系統自上而下，結構嚴謹，各級急停開關分工明確，構成一個金字塔型的急停結構，安全可靠。
【專利說明】一種基於鑽機集成控制的急停控制系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於電氣自動化控制【技術領域】，涉及一種基於鑽機集成控制的急停控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著石油鑽井機械和自動化鑽機產品日新月異的發展，鑽機集成控制系統在石油鑽井行業有著非常廣闊的前景。
[0003]通常情況下，配有集成控制系統的鑽機除了具有常規必備的設備外，往往還配備了頂驅、管柱自動化處理系統等能夠簡化勞動強度、增加安全係數的設備。當現場發生異常狀況時，現場操作人員面對如此多的設備，如何對設備進行緊急停止就成為了保證安全的關鍵所在。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基於鑽機集成控制的急停控制系統，解決了現有技術中存在的，當現場發生異常狀況時，現場操作人員面對如此多的設備，不能對設備進行緊急停止的問題。
[0005]本發明所採用的技術方案是，一種基於鑽機集成控制的急停控制系統，包括集成控制系統動作急停組件和集成控制系統動力急停組件，集成控制系統動作急停組件與相應的子設備急停系統分別連接；集成控制系統動力急停組件與液壓站電機及發電機分別連接。
[0006]本發明的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點還在於:
[0007]集成控制系統動作急停組件的結構是，包括動作安全繼電器及其擴展模塊、主司鑽動作急停按鈕、副司鑽動作急停按鈕和現場總急停按鈕；動作安全繼電器的輸入端與主司鑽動作急停按鈕、副司鑽動作急停按鈕、現場總急停按鈕依次串聯，動作安全繼電器的輸出端與子設備急停系統的對應接口連接。
[0008]集成控制系統動力急停組件的結構是，包括動力安全繼電器及其擴展模塊、主司鑽動力急停按鈕和副司鑽動力急停按鈕；動力安全繼電器的輸入端與主司鑽動力急停按鈕和副司鑽動力急停開關串聯，動力安全繼電器的輸出端分別與液壓站急停接口和發電機急停接口連接。
[0009]子設備急停系統，包括頂驅急停系統、垂直排管機急停系統、鐵鑽工急停系統、轉盤急停系統、鑽井絞車急停系統、動力貓道急停系統、泥漿泵急停系統；子設備急停系統的對應接口包括垂直排管機急停接口、鑽井絞車急停接口、轉盤急停接口、泥漿泵急停接口、鐵鑽工急停接口、頂驅急停接口和動力貓道急停接口。
[0010]頂驅急停系統包括安全繼電器一，安全繼電器一的輸入端與頂驅控制箱急停按鈕和頂驅急停接口依次串聯，安全繼電器一的輸出端與頂驅PLC的DO模塊及放大器、頂驅的MCC、以及備用擴展接口分別連接。[0011]垂直排管機急停系統包括安全繼電器二,安全繼電器二的輸入端與垂直排管機急停接口及若干個垂直排管機現場急停按鈕依次串聯，安全繼電器二的輸出端與垂直排管機的PLC的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
[0012]鐵鑽工急停系統包括安全繼電器三，安全繼電器三的輸入端與鐵鑽工急停接口、鐵鑽工現場急停按鈕、鐵鑽工本體急停按鈕和無線接收器依次串聯；安全繼電器三的輸出端與鐵鑽工的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
[0013]轉盤急停系統包括安全繼電器四，安全繼電器四的輸入端與轉盤急停接口直接連接；安全繼電器四的輸出端與轉盤電機、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
[0014]鑽井絞車急停系統包括安全繼電器五，安全繼電器五的輸入端與鑽井絞車急停接口直接連接；安全繼電器五的輸出端與盤剎機構、鑽井絞車電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
[0015]動力貓道急停系統包括安全繼電器六，安全繼電器六的輸入端與動力貓道急停接口、若干個動力貓道現場急停按鈕和無線接收器依次串聯，安全繼電器六的輸出端與動力貓道的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接；
[0016]所述的泥漿泵急停系統包括安全繼電器七，安全繼電器七的輸入端與泥漿泵急停接口直接連接；安全繼電器七的輸出端與泥漿泵電機、泥漿泵電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
[0017]本發明的有益效果是:I)整個急停控制系統自上而下，結構嚴謹，各級急停開關分工明確，構成一個金字塔型的急停結構；2)現場操作人員通過操作子設備的急停按鈕停止該子設備的動作，對其他設備無影響；3)司鑽操作人員通過操作總急停按鈕停止所有設備的動作、或者所有設備的動力源，安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明鑽機急停系統的總單線連接示意圖；
[0019]圖2是本發明鑽機總急停系統的連接示意圖1 ;
[0020]圖3是本發明鑽機總急停系統的連接示意圖2 ；
[0021]圖4是本發明中的頂驅急停系統的結構示意圖；
[0022]圖5是本發明中的垂直排管機急停系統的結構示意圖；
[0023]圖6是本發明中的鐵鑽工急停系統的結構示意圖；
[0024]圖7是本發明中的轉盤急停系統的結構示意圖；
[0025]圖8是本發明中的鑽井絞車急停系統的結構示意圖；
[0026]圖9是本發明中的動力貓道急停系統的結構示意圖；
[0027]圖10是本發明中的泥漿泵急停系統的結構示意圖。
[0028]圖中，1.集成控制系統動作急停組件，2.集成控制系統動力急停組件，3.子設備急停系統，4.動作安全繼電器，5.主司鑽動作急停按鈕，6.副司鑽動作急停按鈕，7.現場總急停按鈕，8.動力安全繼電器，9.主司鑽動力急停按鈕，10.副司鑽動力急停按鈕，11.頂驅急停系統，12.垂直排管機急停系統，13.鐵鑽工急停系統，14.轉盤急停系統，15.鑽井絞車急停系統，16.動力貓道急停系統，17.泥眾泵急停系統,18.液壓站電機,19.發電機。【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0030]本發明基於鑽機集成控制的急停控制系統，實施例中的主要控制對象包括頂驅、垂直排管機、鐵鑽工、轉盤、鑽井絞車、動力貓道和泥漿泵，這些被控制設備也是普通施工過程中的基本設置。
[0031]參照圖1，本發明急停控制系統按照功能來說，包括集成控制系統動作急停組件I和集成控制系統動力急停組件2，集成控制系統動作急停組件I與作為控制對象的相應的子設備急停系統3分別連接；集成控制系統動力急停組件2與作為控制對象的液壓站電機18及發電機19分別連接。
[0032]參照圖2，集成控制系統動作急停組件I的結構是，包括動作安全繼電器4及其擴展模塊、主司鑽動作急停按鈕5、副司鑽動作急停按鈕6和現場總急停按鈕7，動作安全繼電器4的輸入端(S10、SlU S12接口端)與位於主司鑽操作站的主司鑽動作急停按鈕5、位於副司鑽操作站的副司鑽動作急停按鈕6、現場總急停按鈕7依次串聯，動作安全繼電器4的輸出端與各個子設備急停系統3的對應接口連接，這些對應接口包括垂直排管機急停接口、鑽井絞車急停接口、轉盤急停接口、泥漿泵急停接口、鐵鑽工急停接口、頂驅急停接口和動力貓道急停接口。
[0033]集成控制系統動作急停組件I基於動作安全繼電器4實現所有設備動作的停止。拍下急停可以激活所有子設備急停系統3中的安全繼電器。
[0034]參照圖3，集成控制系統動力急停組件2的結構是，包括動力安全繼電器8及其擴展模塊、主司鑽動力急停按鈕9和副司鑽動力急停按鈕10構成。動力安全繼電器8的輸入端(S10、SlU S12接口端)與位於主司鑽工作站的主司鑽動力急停按鈕9和位於副司鑽工作站的副司鑽動力急停開關10串聯，動力安全繼電器8的輸出端分別與液壓站急停接口和發電機急停接口控制連接。
[0035]集成控制系統動力急停組件2基於動力安全繼電器8實現所有動力源的斷開。拍下急停可以實現:a)液壓站電機18的停止工作；b)發電機19的停止運行。
[0036]參照圖4-圖10，本發明實施例的各個子設備急停系統3，包括頂驅急停系統11、垂直排管機急停系統12、鐵鑽工急停系統13、轉盤急停系統14、鑽井絞車急停系統15、動力貓道急停系統16、泥眾泵急停系統17。
[0037]參照圖4，頂驅急停系統11基於安全繼電器一實現。安全繼電器一的輸入端與頂驅控制箱急停按鈕和頂驅急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)依次串聯，安全繼電器一的輸出端與頂驅PLC的DO模塊及放大器、頂驅的MCC、以及備用擴展接口分別連接。拍下頂驅控制箱急停按鈕，(動作總急停上面已經說過，這裡應不再提及)輸出端可以實現:a)斷開頂驅PLC的DO模塊供電及放大器的使能輸入；b)斷開頂驅的MCC供電；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0038]參照圖5，垂直排管機急停系統12基於安全繼電器二實現。安全繼電器二的輸入端與垂直排管機急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)及若干個垂直排管機現場急停按鈕依次串聯，安全繼電器二的輸出端與垂直排管機的PLC的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下任意一個排管機現場急停按鈕，輸出端可以實現:
a)將急停信號返回至垂直排管機的PLC的DI模塊；b)斷開垂直排管機PLC的DO模塊供電及放大器使能輸入；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0039]參照圖6，鐵鑽工急停系統13基於安全繼電器三實現。安全繼電器三的輸入端與鐵鑽工急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)、鐵鑽工現場急停按鈕、鐵鑽工本體急停按鈕和無線接收器依次串聯；安全繼電器三的輸出端與鐵鑽工的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下鐵鑽工現場急停按鈕或者鐵鑽工本體急停按鈕或者位於無線遙控器上的急停按鈕(三者任一)，安全繼電器三的輸出端可以實現:a)將急停信號返回至鐵鑽工的PLC的DI模塊；b)斷開鐵鑽工PLC的DO模塊供電及放大器使能輸A；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0040]參照圖7，轉盤急停系統14基於安全繼電器四實現。安全繼電器四的輸入端與轉盤急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)直接連接；安全繼電器四的輸出端與轉盤電機、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下動作總急停按鈕，輸出端可以實現:a)將急停信號返回至電控系統的PLC的DI模塊；b)停止轉盤電機的工作；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0041]參照圖8，鑽井絞車急停系統15基於安全繼電器五實現。安全繼電器五的輸入端與鑽井絞車急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)直接連接；安全繼電器五的輸出端與盤剎機構、鑽井絞車電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下動作總急停按鈕，輸出端可以實現:a)將急停信號返回至鑽井絞車電控系統的PLC的DI模塊；
b)斷開鑽井絞車電機的供電；c)激活盤剎中的相關液壓鉗；d)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0042]參照圖9，動力貓道急停系統16基於安全繼電器六實現。安全繼電器六的輸入端與動力貓道急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)、若干個動力貓道現場急停按鈕(圖9中顯示兩個)和無線接收器依次串聯，安全繼電器六的輸出端與動力貓道的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下任一動力貓道現場急停按鈕或者位於無線遙控器上的急停按鈕，輸出端可以實現:a)將急停信號返回至動力貓道的PLC的DI模塊山)斷開動力貓道PLC的DO模塊供電及放大器使能輸入；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0043]參照圖10，泥漿泵急停系統17基於安全繼電器七實現。安全繼電器七的輸入端與泥漿泵急停接口(動作總急停安全繼電器的輸出端)直接連接；安全繼電器七的輸出端與泥漿泵電機、泥漿泵電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。拍下動作總急停按鈕，輸出端可以實現:a)將急停信號返回至泥漿泵電控系統的PLC的DI模塊；b)停止泥漿泵電機的工作；c)備用有擴展接口，方便擴展使用。
[0044]上述的子設備急停系統中，安全繼電器及擴展模塊的輸入端由本設備的急停按鈕與上一級總急停安全繼電器的輸出端串聯，輸出端連接需要斷開的電路。
[0045]主司鑽動作急停按鈕5、副司鑽動作急停按鈕6、現場總急停按鈕7是平級關係，按下該三個中的任一急停按鈕均可停止所有子設備的動作。
[0046]主司鑽動力急停按鈕9、副司鑽動力急停按鈕10是平級關係，按下該兩個中的任一急停開關均可停止動力源。
[0047]當設備總急停按鈕和動力總急停按鈕均未拍下時，用戶可以拍下該子設備的急停按鈕用於停止該子設備的動作，對其他子設備沒有影響。[0048]本發明系統的具體控制過程是:
[0049]I)頂驅、垂直排管機、鐵鑽工、動力貓道的控制自成系統。在各自的控制系統中安裝安全繼電器，輸入輸出端分別按照圖4、圖5、圖6、圖9的結構連接。
[0050]2)轉盤、鑽井絞車、泥漿泵的安全繼電器安裝在集成控制系統中，輸入輸出端分別按照圖7、圖8、圖10的結構連接。
[0051]3)鑽機集成控制系統中安裝動作安全繼電器和動力安全繼電器，輸入輸出端按照圖2、圖3的結構連接。
[0052]本發明系統的控制原理是:
[0053]I)子設備的急停系統是基於安全繼電器及其擴展模塊實現的:繼電器輸入端由設備各自的若干個急停按鈕和位於集成控制系統的動作總急停安全繼電器的輸出端串聯；繼電器輸出端連接需要斷開的電路。在動作總急停按鈕沒有被拍下的情況下，子設備的急停按鈕可以停止該設備的所有動作，並對其他設備沒有影響。
[0054]2)集成控制系統中的動作總急停是基於安全繼電器實現的:繼電器輸入端由位於主司鑽控制站的動作急停按鈕、位於副司鑽控制站的動作急停按鈕和現場總急停按鈕串聯；繼電器輸出端連接到子設備安全繼電器的輸入端。操作人員通過拍下上述三個任一急停按鈕均可停止所有設備的動作。
[0055]3)集成控制系統中的動力總急停也是基於安全繼電器實現的:輸入端由位於主司鑽控制站的動力急停按鈕、位於副司鑽控制站的動力急停按鈕串聯；輸出端控制液壓站電機的停止及發電機的停止。操作人員通過拍下上述任一急停按鈕停止所有設備的動力源。
【權利要求】
1.一種基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:包括集成控制系統動作急停組件(I)和集成控制系統動力急停組件(2)，集成控制系統動作急停組件(I)與相應的子設備急停系統(3)分別連接；集成控制系統動力急停組件(2)與液壓站電機(18)及發電機(19)分別連接。
2.根據權利要求1所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的集成控制系統動作急停組件(I)的結構是，包括動作安全繼電器(4)、主司鑽動作急停按鈕(5)、副司鑽動作急停按鈕(6)和現場總急停按鈕(7);動作安全繼電器(4)的輸入端與主司鑽動作急停按鈕(5)、副司鑽動作急停按鈕(6)、現場總急停按鈕(7)依次串聯，動作安全繼電器(4)的輸出端與子設備急停系統(3)的對應接口連接。
3.根據權利要求1所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的集成控制系統動力急停組件(2)的結構是，包括動力安全繼電器(8)、主司鑽動力急停按鈕(9)和副司鑽動力急停按鈕(10);動力安全繼電器(8)的輸入端與主司鑽動力急停按鈕(9)和副司鑽動力急停開關(10)串聯，動力安全繼電器(8)的輸出端分別與液壓站急停接口和發電機急停接口連接。
4.根據權利要求1所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的子設備急停系統(3),包括頂驅急停系統(11)、垂直排管機急停系統(12)、鐵鑽工急停系統(13)、轉盤急停系統(14)、鑽井絞車急停系統(15)、動力貓道急停系統(16)、泥漿泵急停系統(17);子設備急停系統(3)的對應接口包括垂直排管機急停接口、鑽井絞車急停接口、轉盤急停接口、泥漿泵急停接口、鐵鑽工急停接口、頂驅急停接口和動力貓道急停接口。
5.根據權利要求4所述`的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的頂驅急停系統(11)包括安全繼電器一，安全繼電器一的輸入端與頂驅控制箱急停按鈕和頂驅急停接口依次串聯，安全繼電器一的輸出端與頂驅PLC的DO模塊及放大器、頂驅的MCC、以及備用擴展接口分別連接。
6.根據權利要求4所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的垂直排管機急停系統(12)包括安全繼電器二，安全繼電器二的輸入端與垂直排管機急停接口及若干個垂直排管機現場急停按鈕依次串聯，安全繼電器二的輸出端與垂直排管機的PLC的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
7.根據權利要求4所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的鐵鑽工急停系統(13)包括安全繼電器三，安全繼電器三的輸入端與鐵鑽工急停接口、鐵鑽工現場急停按鈕、鐵鑽工本體急停按鈕和無線接收器依次串聯；安全繼電器三的輸出端與鐵鑽工的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
8.根據權利要求4所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的轉盤急停系統(14)包括安全繼電器四，安全繼電器四的輸入端與轉盤急停接口直接連接；安全繼電器四的輸出端與轉盤電機、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
9.根據權利要求4所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的鑽井絞車急停系統(15)包括安全繼電器五，安全繼電器五的輸入端與鑽井絞車急停接口直接連接；安全繼電器五的輸出端與盤剎機構、鑽井絞車電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口分別連接。
10.根據權利要求4所述的基於鑽機集成控制的急停控制系統，其特點在於:所述的動力貓道急停系統(16)包括安全繼電器六，安全繼電器六的輸入端與動力貓道急停接口、若干個動力貓道現場急停按鈕和無線接收器依次串聯，安全繼電器六的輸出端與動力貓道的DO模塊供電及放大器、DI模塊、以及備用擴展接口分別連接； 所述的泥漿泵急停系統(17)包括安全繼電器七，安全繼電器七的輸入端與泥漿泵急停接口直接連接；安全繼電器七的輸出端與泥漿泵電機、泥漿泵電控系統的PLC的DI模塊、以及備用擴展接口 分別連接。
【文檔編號】E21B44/00GK103628858SQ201310568165
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】宋濤, 吳陽, 於興軍, 張鵬飛 申請人:寶雞石油機械有限責任公司