石油钻机智能化液压盘刹车系统研究

摘要

四川宏华石油设备有限公司研制的智能化盘式刹车电液系统,采用了先进和适用的技术和装备,可以大幅提高机械钻机钻井过程的安全性,延长钻井设备寿命,降低司钻的劳动强度,应用于数控变频调速(DBS)石油钻机上,将会达到理想的效果。
　　 目前的DBS钻机配置的电控盘刹液压系统,以及更老一代的手动盘刹液压系统,存在以下的固有缺陷:
　　 1.开环控制,控制精度不高,操作原始,无法进行数据的反馈及传输；
　　 2.系统的制动模式单一,在任何工况下都是同样的制动特性,不能对制动状态进行控制及调节,不能很好的适合于各种不同的工作环境及工作状况,系统动态性能先天性决定,与多种元件性能有关；
　　 3.制动响应速度慢,在紧急情况下常出现溜钻、顿钻及砸转盘等重大的安全事故；
　　 4.由于绞车变频电机独立于液压系统之外的悬停制动特性要求,大大的影响了全系统的制动效果；
　　 5.系统复杂,出现故障不易判断。
　　 对于新一代的智能化盘刹系统,将针对以上缺陷进行改进,达到更新换代的目的。具备以下特点:
　　 1.闭环控制,制动响应速度快、控制精度高；
　　 2.可根据紧急制动、驻车制动、工作制动的不同工况设置相适应的系统动态响应特性模型；
　　 3.响应时间及控制特性可调,控制参数(如控制值、反馈值等)及控制状态(如响应特性曲线)时时可见；
　　 4.将游车高度分为安全段和危险段,与系统的制动模式结合；
　　 5.将电机的悬停制动特性融入系统,避免电机本身的制动时间较长而大大影响系统的制动特性；
　　 6.融入系统故障处理程序,具有智能化故障检测诊断功能；
　　 盘刹液压系统为钻机提升绞车的制动提供液压能源。整个液压系统由液压油泵组,蓄能器装置,控制阀组,常开式油缸,常闭式油缸,压力传感器,以及连接管路等组成。盘刹液压刹车操作是由阀控液压缸实现的。其动态特性在很大程度决定着整个系统的性能,它取决于控制阀、液压缸和负载组合。
　　 盘刹控制系统,采用闭环控制原理,根据钻机工况的需要调整系统的控制动态特性,直接在系统显示器上进行系统响应状态的设置,调整,控制及显示,融入智能化故障诊断及处理系统,可大大提高系统的安全性、可靠性、操作舒适性,减少事故损失。