專利名稱：連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油行業(yè)的連續(xù)管鉆修井裝備技術(shù)含量較高，而控制系統(tǒng)又是連續(xù)管裝備的核心技術(shù)，要提高連續(xù)管裝備綜合性能，必須做好控制系統(tǒng)的研究工作。連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)又是連續(xù)管裝備控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有精確控制連續(xù)管張緊力才能確保卷筒排管整齊，避免連續(xù)管承受附加載荷作用，確保連續(xù)管裝備協(xié)調(diào)、高效、安全工作，并提高連續(xù)管的使用壽命。在通常的連續(xù)管裝備中，連續(xù)管的張緊力是通過(guò)注入頭與卷筒速度匹配控制實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)難度較大；同時(shí)由于注入頭和滾筒的操作是手動(dòng)控制，人為因素導(dǎo)致不能準(zhǔn)確控制；另外，滾筒纏繞或松開(kāi)連續(xù)管時(shí)，滾筒纏繞連續(xù)管的層數(shù)發(fā)生變化，滾筒纏繞連續(xù)管最外層的直徑也是在變化中，難以控制注入頭處連續(xù)管的線速度與滾筒處連續(xù)管的線速度相同，致使?jié)L筒“背拉力”變化大，并容易出現(xiàn)滾筒排列不齊，致使連續(xù)管承受附加載荷作用，嚴(yán)重降低連續(xù)管的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)手動(dòng)方式分別控制注入頭和滾筒的速度，難以達(dá)到注入頭與滾筒間的速度匹配，導(dǎo)致連續(xù)管裝備不能得到穩(wěn)定的滾筒背拉力的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，包括液壓源、液壓閥組、馬達(dá)總成、電控部分，所述的液壓源包括主液壓泵PB1、輔助液壓泵PB2，設(shè)置有共同的動(dòng)力傳動(dòng)軸；所述的液壓源與液壓閥組之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 P為供油口、接口 Pl為補(bǔ)油供油口、接口 T為回油口、接口 D為泄油口、接口 X為負(fù)載傳感口、接口 P2為備用供油口 ；液壓閥組與馬達(dá)總成之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 B為馬達(dá)剎車控制口、接口 I和接口 O均為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 ；所述的液壓閥組的結(jié)構(gòu)是，接口 Pl分別與節(jié)流閥F16、減壓閥F14同時(shí)連通，節(jié)流閥F16與減壓閥F13連通，減壓閥F13與單向閥F4連通，單向閥F4與傳感器T2、壓力表B2、蓄能器X1、接口 O、單向閥Fl和電液換向閥FlO同時(shí)連通；接口 D分別與電液換向閥F9、電液換向閥F11、減壓閥F13、減壓閥F14同時(shí)連通，減壓閥F14另與電液換向閥F9連通，電液換向閥F9另外分別與壓力表B1、接口 B、傳感器Tl、溢流閥F8同時(shí)連通；接口 T分別與溢流閥F7、溢流閥F8、電液換向閥Fl 1、電液換向閥FlO、溢流閥F6、溢流閥F5、單向閥F3同時(shí)連通，電液換向閥FlO另外分別與溢流閥F5、溢流閥F6同時(shí)連通；
接口 P分別與溢流閥F7的壓力端、壓力表B3、傳感器T4、電液換向閥Fll同時(shí)連通；電液換向閥Fll的兩個(gè)工作油路之間連接有梭閥F15，同時(shí)一路又分別與電液換向閥F12、傳感器Τ3、單向閥F3、接口 I同時(shí)連通，另一路分別與單向閥F2、單向閥Fl連通；電液換向閥F12又與單向閥F2連通；接口 X與梭閥F15連通。本發(fā)明的有益效果是:采用電液負(fù)荷傳感閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力實(shí)現(xiàn)連續(xù)管張緊力控制；系統(tǒng)控制器檢測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力及卷筒纏管半徑，從而準(zhǔn)確計(jì)算出連續(xù)管張緊力；當(dāng)連續(xù)管速度發(fā)生變化引起張緊力變化時(shí)，控制器實(shí)時(shí)調(diào)整馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力，確保連續(xù)管張緊力恒定，達(dá)到穩(wěn)定的滾筒“背拉力”，減小對(duì)連續(xù)管本身及連續(xù)管設(shè)備的傷害，延長(zhǎng)其使用壽命，減少作業(yè)時(shí)間，節(jié)約作業(yè)成本；同時(shí)，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化操作步驟，避免人為誤操作。


圖1為本發(fā)明的連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，1、液壓源，2、液壓閥組,3、馬達(dá)總成,4、電控部分，其中，PBl為主液壓泵、ΡΒ2為輔助液壓泵；F1、F2、F3、F4 均為單向閥；F5、F6、F7、F8 均為溢流閥；F9、F10、F11、F12 均為電液換向閥；F13、F14均為減壓閥；F15為梭閥；F16為節(jié)流閥；FK為閥塊；B1、B2、B3均為壓力表；χι為畜能器；M為液壓馬達(dá)、BR為剎車裝置、F17為平衡閥；接口 P為供油口、接口 Pl為補(bǔ)油供油口、接口 T為回油口、接口 D為泄油口、接口X為負(fù)載傳感口、接口 P2為備用供油口 ；接口 B為馬達(dá)剎車控制口、接口 I與接口 O為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 ；Dl為控制單元、D2為操作顯示單元、D3為控制手柄、D4為報(bào)警裝置、Tl、T2、T3、T4、G均為傳感器。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，屬于電液負(fù)荷傳感閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括液壓源1、液壓閥組2、馬達(dá)總成3、電控部分4四個(gè)部分。液壓源I用于提供液壓動(dòng)力，液壓源I包括主液壓泵PB1、輔助液壓泵PB2，兩個(gè)液壓泵同軸驅(qū)動(dòng)；其中的主液壓泵PBl為壓力/流量控制泵，與液壓閥組配合實(shí)現(xiàn)負(fù)荷傳感功能，節(jié)能并避免系統(tǒng)過(guò)熱；輔助液壓泵PB2為恒壓泵，該恒壓泵可同時(shí)為其他恒壓系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力。液壓源I與液壓閥組2之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 P為供油口、接口 Pl為補(bǔ)油供油口、接口 T為回油口、接口 D為泄油口、接口 X為負(fù)載傳感口、接口 P2為備用供油口 ；液壓閥組2與馬達(dá)總成3之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 B為馬達(dá)剎車控制口、接口 I和接口 O均為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口。液壓閥組2包括單向閥(包括F1、F2、F3、F4);溢流閥(包括F5、F6、F7、F8);電液換向閥(包括F9、F10、FlU F12);減壓閥(包括F13、F14);梭閥F15 ;節(jié)流閥F16 ;閥塊FK ；壓力表(包括B1、B2、B3);蓄能器XI，傳感器(包括Tl、T2、T3、T4、G，分別安裝在液壓閥組2及馬達(dá)總成3中)。電液換向閥F9、F10、F11、F12中對(duì)應(yīng)設(shè)置有傳感器Tl、T2、T3、T4，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制壓力的信號(hào)反饋(傳感器組屬電控部分4，但安裝在閥組上)。液壓閥組2的結(jié)構(gòu)是，接口 Pl分別與節(jié)流閥F16、減壓閥F14同時(shí)連通，節(jié)流閥F16與減壓閥F13連通，減壓閥F13與單向閥F4連通，單向閥F4與傳感器T2、壓力表B2、蓄能器X1、接口 O、單向閥Fl和電液換向閥FlO同時(shí)連通；接口 D分別與電液換向閥F9、電液換向閥F11、減壓閥F13、減壓閥F14同時(shí)連通，減壓閥F14另與電液換向閥F9連通，電液換向閥F9另外分別與壓力表B1、接口 B、傳感器Tl、溢流閥F8同時(shí)連通；接口 T分別與溢流閥F7、溢流閥F8、電液換向閥Fl 1、電液換向閥FlO、溢流閥F6、溢流閥F5、單向閥F3同時(shí)連通，電液換向閥FlO另外分別與溢流閥F5、溢流閥F6同時(shí)連通；接口 P分別與溢流閥F7的壓力端、壓力表B3、傳感器T4、電液換向閥Fll同時(shí)連通；電液換向閥Fll的兩個(gè)工作油路之間連接有梭閥F15，同時(shí)一路又分別與電液換向閥F12、傳感器T3、單向閥F3、接口 I同時(shí)連通，另一路分別與單向閥F2、單向閥Fl連通；電液換向閥F12又與單向閥F2連通；接口 X與梭閥F15連通。液壓閥組2用于實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、方向控制。其中的單向閥Fl用于實(shí)現(xiàn)馬達(dá)負(fù)載保持功能；單向閥F2用于保持馬達(dá)驅(qū)動(dòng)油口壓差恒定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)馬達(dá)低壓補(bǔ)油功能；單向閥F3用于實(shí)現(xiàn)馬達(dá)低壓油口補(bǔ)油功能，避免連續(xù)管速度突變?cè)斐神R達(dá)吸空問(wèn)題。電液換向閥FlO和溢流閥F5、溢流閥F6用于配合實(shí)現(xiàn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓壓力控制，溢流閥F6為電磁比例溢流閥，方便實(shí)現(xiàn)連續(xù)管張緊力調(diào)節(jié)，溢流閥F5為手動(dòng)調(diào)節(jié)溢流閥，確保特殊工況保持連續(xù)管張力。正常工作時(shí)由溢流閥F6進(jìn)行連續(xù)管張緊力調(diào)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)斷電或溢流閥F6出現(xiàn)故障時(shí)，電液換向閥FlO自動(dòng)切換至溢流閥F5工作，避免馬達(dá)失壓造成連續(xù)管漲管現(xiàn)象發(fā)生。節(jié)流閥F16、減壓閥F13、單向閥F4共同實(shí)現(xiàn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 O的壓力補(bǔ)油功能，確保連續(xù)管意外松弛時(shí)能夠迅速?gòu)埦o。減壓閥F14和電液換向閥F9、溢流閥F8用于實(shí)現(xiàn)馬達(dá)剎車控制，電液換向閥F9為雙電磁鐵-兩位-定位換向閥。電液換向閥Fll為電液比例換向閥，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)速度精確調(diào)節(jié)。電磁換向閥F12用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)管卷筒主動(dòng)反轉(zhuǎn)功能。蓄能器Xl用于確保連續(xù)管張力控制平穩(wěn)。梭閥F15用于實(shí)現(xiàn)馬達(dá)負(fù)載反饋，從而實(shí)現(xiàn)液壓泵排量比例調(diào)節(jié)。 馬達(dá)總成3的結(jié)構(gòu)是，馬達(dá)M選用液壓定量馬達(dá)，馬達(dá)M通過(guò)平衡閥F17與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 O連通，馬達(dá)M另與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 I連通，平衡閥F17控制口與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 I連通，馬達(dá)M上設(shè)置的剎車裝置BR與馬達(dá)剎車控制口 B連通，馬達(dá)M還連接有轉(zhuǎn)速傳感器G。馬達(dá)總成3作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)管卷筒，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)管的控制。剎車裝置BR為常閉駐車制動(dòng)，用于長(zhǎng)期停車時(shí)的馬達(dá)M制動(dòng)。轉(zhuǎn)速傳感器G用于馬達(dá)M轉(zhuǎn)速檢測(cè)并將信號(hào)傳送到電控部分，轉(zhuǎn)速傳感器G為編碼器或測(cè)速機(jī)。馬達(dá)M負(fù)載口設(shè)置的平衡閥F17用于馬達(dá)負(fù)載保持，平衡閥F17開(kāi)啟不受背壓影響，避免液壓管線爆裂時(shí)馬達(dá)失壓造成連續(xù)管漲管現(xiàn)象發(fā)生。電控部分4的結(jié)構(gòu)是，包括控制單元Dl、操作顯示單元D2、控制手柄D3、報(bào)警裝置D4、(閥組電磁鐵包含在閥組中，是電磁閥的一個(gè)部件)傳感器組(包括T1、T2、T3、T4、G)，其中的控制單元Dl同時(shí)與操作顯示單元D2、控制手柄D3、報(bào)警裝置D4、液壓閥組電磁鐵、傳感器組信號(hào)連接。控制單元Dl為計(jì)算機(jī)、單片機(jī)或可編程的控制器。操作顯示單元D2為觸摸屏或鍵盤操作顯示器?？刂剖直鶧3為編碼器或電位器。報(bào)警裝置D4包含有聲光電報(bào)警設(shè)備。液壓閥組電磁鐵是指溢流閥F6及電液換向閥F9、F10、F11、F12中的電磁鐵，電控部分4通過(guò)控制液壓閥組2中的電液換向閥F9、F10、F11、F12及溢流閥F6，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、方向控制。通過(guò)馬達(dá)轉(zhuǎn)速傳感器G的信號(hào)，計(jì)算出卷筒的纏管半徑；通過(guò)壓力傳感器T3信號(hào)，計(jì)算出馬達(dá)驅(qū)動(dòng)扭矩；系統(tǒng)根據(jù)纏管半徑及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)扭矩，計(jì)算出連續(xù)管張緊力，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)管張緊力閉環(huán)精確控制。本發(fā)明的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)管張緊力及速度的閉環(huán)精確控制，達(dá)到整齊排管，提高連續(xù)油管使用壽命的目的；能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作狀態(tài)，有效避免連續(xù)管張緊力過(guò)大所造成的對(duì)設(shè)備的破壞，提高連續(xù)管裝備整體安全性；同時(shí)具有節(jié)能，避免液壓系統(tǒng)發(fā)熱的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，其特征在于:包括液壓源(I)、液壓閥組(2)、馬達(dá)總成(3)、電控部分(4)， 所述的液壓源(I)包括主液壓泵PB1、輔助液壓泵PB2，設(shè)置有共同的動(dòng)力傳動(dòng)軸；所述的液壓源(I)與液壓閥組(2)之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 P為供油口、接口 Pl為補(bǔ)油供油口、接口 T為回油口、接口 D為泄油口、接口 X為負(fù)載傳感口、接口 P2為備用供油口 ； 液壓閥組(2)與馬達(dá)總成(3)之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口 B為馬達(dá)剎車控制口、接口 I和接口 O均為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 ； 所述的液壓閥組(2)的結(jié)構(gòu)是，接口 Pl分別與節(jié)流閥F16、減壓閥F14同時(shí)連通，節(jié)流閥F16與減壓閥F13連通，減壓閥F13與單向閥F4連通，單向閥F4與傳感器T2、壓力表B2、蓄能器X1、接口 O、單向閥Fl和電液換向閥FlO同時(shí)連通； 接口 D分別與電液換向閥F9、電液換向閥F11、減壓閥F13、減壓閥F14同時(shí)連通，減壓閥F14另與電液換向閥F9連通，電液換向閥F9另外分別與壓力表B1、接口 B、傳感器T1、溢流閥F8同時(shí)連通； 接口 T分別與溢流閥F7、溢流閥F8、電液換向閥Fl1、電液換向閥FlO、溢流閥F6、溢流閥F5、單向閥F3同時(shí)連通，電液換向閥FlO另外分別與溢流閥F5、溢流閥F6同時(shí)連通；接口 P分別與溢流閥F7的壓力端、壓力表B3、傳感器T4、電液換向閥Fll同時(shí)連通；電液換向閥Fll的兩個(gè)工作油路之間連接有梭閥F15，同時(shí)一路又分別與電液換向閥F12、傳感器T3、單向閥F3、接口 I同時(shí)連通，另一路分別與單向閥F2、單向閥Fl連通；電液換向閥F12又與單向閥F2連通； 接口 X與梭閥F15連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的馬達(dá)總成(3)的結(jié)構(gòu)是，馬達(dá)M選用液壓定量馬達(dá)，馬達(dá)M通過(guò)平衡閥F17與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 O連通，馬達(dá)M另與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 I連通，平衡閥F17控制口與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口 I連通，馬達(dá)M上設(shè)置的剎車裝置BR與馬達(dá)剎車控制口 B連通，馬達(dá)M還連接有轉(zhuǎn)速傳感器G。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電控部分(4)的結(jié)構(gòu)是，包括控制單元Dl、操作顯示單元D2、控制手柄D3、報(bào)警裝置D4、傳感器組，其中的控制單元Dl同時(shí)與操作顯示單元D2、控制手柄D3、報(bào)警裝置D4、液壓閥組電磁鐵、傳感器組信號(hào)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)管張緊力控制系統(tǒng)，包括液壓源、液壓閥組、馬達(dá)總成、電控部分，所述的液壓源包括主液壓泵PB1、輔助液壓泵PB2，設(shè)置有共同的動(dòng)力傳動(dòng)軸；所述的液壓源與液壓閥組之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口P為供油口、接口P1為補(bǔ)油供油口、接口T為回油口、接口D為泄油口、接口X為負(fù)載傳感口、接口P2為備用供油口；液壓閥組2與馬達(dá)總成3之間設(shè)置有多個(gè)接口，其中接口B為馬達(dá)剎車控制口、接口I和接口O均為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)口。本發(fā)明的裝置，采用電液負(fù)荷傳感閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力實(shí)現(xiàn)連續(xù)管張緊力控制，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出連續(xù)管張緊力，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化操作步驟，避免人為誤操作。
文檔編號(hào)B65H26/04GK103204402SQ20131007890
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者張強(qiáng), 欒蘇, 楊海學(xué), 劉遠(yuǎn)波, 劉志林 申請(qǐng)人:寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司