CN103204402B - 连续管张紧力控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续管张紧力控制***，包括液压源、液压阀组、马达总成、电控部分，所述的液压源包括主液压泵PB1、辅助液压泵PB2，设置有共同的动力传动轴；所述的液压源与液压阀组之间设置有多个接口，其中接口P为供油口、接口P1为补油供油口、接口T为回油口、接口D为泄油口、接口X为负载传感口、接口P2为备用供油口；液压阀组2与马达总成3之间设置有多个接口，其中接口B为马达刹车控制口、接口I和接口O均为马达驱动口。本发明的装置，采用电液负荷传感闭环控制***，通过控制马达驱动压力实现连续管张紧力控制，能够准确计算出连续管张紧力，降低操作人员的劳动强度，简化操作步骤，避免人为误操作。

Description

连续管张紧力控制***

技术领域

本发明属于石油装备制造技术领域，涉及一种连续管张紧力控制***。

背景技术

石油行业的连续管钻修井装备技术含量较高，而控制***又是连续管装备的核心技术，要提高连续管装备综合性能，必须做好控制***的研究工作。连续管张紧力控制***又是连续管装备控制***中的关键环节，只有精确控制连续管张紧力才能确保卷筒排管整齐，避免连续管承受附加载荷作用，确保连续管装备协调、高效、安全工作，并提高连续管的使用寿命。

在通常的连续管装备中，连续管的张紧力是通过注入头与卷筒速度匹配控制实现的，实现难度较大；同时由于注入头和滚筒的操作是手动控制，人为因素导致不能准确控制；另外，滚筒缠绕或松开连续管时，滚筒缠绕连续管的层数发生变化，滚筒缠绕连续管最外层的直径也是在变化中，难以控制注入头处连续管的线速度与滚筒处连续管的线速度相同，致使滚筒“背拉力”变化大，并容易出现滚筒排列不齐，致使连续管承受附加载荷作用，严重降低连续管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续管张紧力控制***，解决了现有技术中通过手动方式分别控制注入头和滚筒的速度，难以达到注入头与滚筒间的速度匹配，导致连续管装备不能得到稳定的滚筒背拉力的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种连续管张紧力控制***，包括液压源、液压阀组、马达总成、电控部分，

所述的液压源包括主液压泵PB1、辅助液压泵PB2，设置有共同的动力传动轴；

所述的液压源与液压阀组之间设置有多个接口，其中接口P为供油口、接口P1为补油供油口、接口T为回油口、接口D为泄油口、接口X为负载传感口、接口P2为备用供油口；液压阀组与马达总成之间设置有多个接口，其中接口B为马达刹车控制口、接口I和接口O均为马达驱动口；

所述的液压阀组的结构是，接口P1分别与节流阀F16、减压阀F14同时连通，节流阀F16与减压阀F13连通，减压阀F13与单向阀F4连通，单向阀F4与传感器T2、压力表B2、蓄能器X1、接口O、单向阀F1和电液换向阀F10同时连通；

接口D分别与电液换向阀F9、电液换向阀F11、减压阀F13、减压阀F14同时连通，减压阀F14另与电液换向阀F9连通，电液换向阀F9另外分别与压力表B1、接口B、传感器T1、溢流阀F8同时连通；

接口T分别与溢流阀F7、溢流阀F8、电液换向阀F11、电液换向阀F10、溢流阀F6、溢流阀F5、单向阀F3同时连通，电液换向阀F10另外分别与溢流阀F5、溢流阀F6同时连通；

接口P分别与溢流阀F7的压力端、压力表B3、传感器T4、电液换向阀F11同时连通；电液换向阀F11的两个工作油路之间连接有梭阀F15，同时一路又分别与电液换向阀F12、传感器T3、单向阀F3、接口I同时连通，另一路分别与单向阀F2、单向阀F1连通；电液换向阀F12又与单向阀F2连通；

接口X与梭阀F15连通。

本发明的有益效果是：采用电液负荷传感闭环控制***，通过控制马达驱动压力实现连续管张紧力控制；***控制器检测马达驱动压力及卷筒缠管半径，从而准确计算出连续管张紧力；当连续管速度发生变化引起张紧力变化时，控制器实时调整马达驱动压力，确保连续管张紧力恒定，达到稳定的滚筒“背拉力”，减小对连续管本身及连续管设备的伤害，延长其使用寿命，减少作业时间，节约作业成本；同时，降低操作人员的劳动强度，简化操作步骤，避免人为误操作。

附图说明

图1为本发明的连续管张紧力控制***的结构框图。

图中，1、液压源，2、液压阀组，3、马达总成，4、电控部分，

其中，PB1为主液压泵、PB2为辅助液压泵；

F1、F2、F3、F4均为单向阀；F5、F6、F7、F8均为溢流阀；F9、F10、F11、F12均为电液换向阀；F13、F14均为减压阀；F15为梭阀；F16为节流阀；FK为阀块；B1、B2、B3均为压力表；X1为蓄能器；

M为液压马达、BR为刹车装置、F17为平衡阀；

接口P为供油口、接口P1为补油供油口、接口T为回油口、接口D为泄油口、接口X为负载传感口、接口P2为备用供油口；接口B为马达刹车控制口、接口I与接口O为马达驱动口；

D1为控制单元、D2为操作显示单元、D3为控制手柄、D4为报警装置、T1、T2、T3、T4、G均为传感器。

具体实施方式

参见图1，本发明的连续管张紧力控制***，属于电液负荷传感闭环控制***，包括液压源1、液压阀组2、马达总成3、电控部分4四个部分。

液压源1用于提供液压动力，液压源1包括主液压泵PB1、辅助液压泵PB2，两个液压泵同轴驱动；其中的主液压泵PB1为压力/流量控制泵，与液压阀组配合实现负荷传感功能，节能并避免***过热；辅助液压泵PB2为恒压泵，该恒压泵可同时为其他恒压***提供液压动力。

液压源1与液压阀组2之间设置有多个接口，其中接口P为供油口、接口P1为补油供油口、接口T为回油口、接口D为泄油口、接口X为负载传感口、接口P2为备用供油口；液压阀组2与马达总成3之间设置有多个接口，其中接口B为马达刹车控制口、接口I和接口O均为马达驱动口。

液压阀组2包括单向阀(包括F1、F2、F3、F4)；溢流阀(包括F5、F6、F7、F8)；电液换向阀(包括F9、F10、F11、F12)；减压阀(包括F13、F14)；梭阀F15；节流阀F16；阀块FK；压力表(包括B1、B2、B3)；蓄能器X1，传感器(包括T1、T2、T3、T4、G，分别安装在液压阀组2及马达总成3中)。电液换向阀F9、F10、F11、F12中对应设置有传感器T1、T2、T3、T4，实现***控制压力的信号反馈(传感器组属电控部分4，但安装在阀组上)。

液压阀组2的结构是，接口P1分别与节流阀F16、减压阀F14同时连通，节流阀F16与减压阀F13连通，减压阀F13与单向阀F4连通，单向阀F4与传感器T2、压力表B2、蓄能器X1、接口O、单向阀F1和电液换向阀F10同时连通；

接口D分别与电液换向阀F9、电液换向阀F11、减压阀F13、减压阀F14同时连通，减压阀F14另与电液换向阀F9连通，电液换向阀F9另外分别与压力表B1、接口B、传感器T1、溢流阀F8同时连通；

接口T分别与溢流阀F7、溢流阀F8、电液换向阀F11、电液换向阀F10、溢流阀F6、溢流阀F5、单向阀F3同时连通，电液换向阀F10另外分别与溢流阀F5、溢流阀F6同时连通；

接口P分别与溢流阀F7的压力端、压力表B3、传感器T4、电液换向阀F11同时连通；电液换向阀F11的两个工作油路之间连接有梭阀F15，同时一路又分别与电液换向阀F12、传感器T3、单向阀F3、接口I同时连通，另一路分别与单向阀F2、单向阀F1连通；电液换向阀F12又与单向阀F2连通；

接口X与梭阀F15连通。

液压阀组2用于实现液压***的压力、流量、方向控制。其中的单向阀F1用于实现马达负载保持功能；单向阀F2用于保持马达驱动油口压差恒定，同时实现马达低压补油功能；单向阀F3用于实现马达低压油口补油功能，避免连续管速度突变造成马达吸空问题。电液换向阀F10和溢流阀F5、溢流阀F6用于配合实现马达驱动液压压力控制，溢流阀F6为电磁比例溢流阀，方便实现连续管张紧力调节，溢流阀F5为手动调节溢流阀，确保特殊工况保持连续管张力。正常工作时由溢流阀F6进行连续管张紧力调节，当***断电或溢流阀F6出现故障时，电液换向阀F10自动切换至溢流阀F5工作，避免马达失压造成连续管涨管现象发生。节流阀F16、减压阀F13、单向阀F4共同实现马达驱动口O的压力补油功能，确保连续管意外松弛时能够迅速张紧。减压阀F14和电液换向阀F9、溢流阀F8用于实现马达刹车控制，电液换向阀F9为双电磁铁-两位-定位换向阀。电液换向阀F11为电液比例换向阀，实现马达速度精确调节。电液换向阀F12用于实现连续管卷筒主动反转功能。蓄能器X1用于确保连续管张力控制平稳。梭阀F15用于实现马达负载反馈，从而实现液压泵排量比例调节。

马达总成3的结构是，马达M选用液压定量马达，马达M通过平衡阀F17与马达驱动口O连通，马达M另与马达驱动口I连通，平衡阀F17控制口与马达驱动口I连通，马达M上设置的刹车装置BR与马达刹车控制口B连通，马达M还连接有转速传感器G。

马达总成3作为执行机构，用于驱动连续管卷筒，从而实现对连续管的控制。刹车装置BR为常闭驻车制动，用于长期停车时的马达M制动。转速传感器G用于马达M转速检测并将信号传送到电控部分，转速传感器G为编码器或测速机。马达M负载口设置的平衡阀F17用于马达负载保持，平衡阀F17开启不受背压影响，避免液压管线爆裂时马达失压造成连续管涨管现象发生。

电控部分4的结构是，包括控制单元D1、操作显示单元D2、控制手柄D3、报警装置D4、(阀组电磁铁包含在阀组中，是电磁阀的一个部件)传感器组(包括T1、T2、T3、T4、G)，其中的控制单元D1同时与操作显示单元D2、控制手柄D3、报警装置D4、液压阀组电磁铁、传感器组信号连接。

控制单元D1为计算机、单片机或可编程的控制器。操作显示单元D2为触摸屏或键盘操作显示器。控制手柄D3为编码器或电位器。报警装置D4包含有声光电报警设备。液压阀组电磁铁是指溢流阀F6及电液换向阀F9、F10、F11、F12中的电磁铁，电控部分4通过控制液压阀组2中的电液换向阀F9、F10、F11、F12及溢流阀F6，实现液压***的压力、流量、方向控制。

通过马达转速传感器G的信号，计算出卷筒的缠管半径；通过压力传感器T3信号，计算出马达驱动扭矩；***根据缠管半径及马达驱动扭矩，计算出连续管张紧力，从而实现连续管张紧力闭环精确控制。

本发明的控制***，能够实现连续管张紧力及速度的闭环精确控制，达到整齐排管，提高连续油管使用寿命的目的；能够实时监测***工作状态，有效避免连续管张紧力过大所造成的对设备的破坏，提高连续管装备整体安全性；同时具有节能，避免液压***发热的特点。

Claims (3)

1.一种连续管张紧力控制***，其特征在于：包括液压源(1)、液压阀组(2)、马达总成(3)、电控部分(4)，

所述的液压源(1)包括主液压泵PB1、辅助液压泵PB2，设置有共同的动力传动轴；

所述的液压源(1)与液压阀组(2)之间设置有多个接口，其中接口P为供油口、接口P1为补油供油口、接口T为回油口、接口D为泄油口、接口X为负载传感口、接口P2为备用供油口；

液压阀组(2)与马达总成(3)之间设置有多个接口，其中接口B为马达刹车控制口、接口I和接口O均为马达驱动口；

所述的液压阀组(2)的结构是，接口P1分别与节流阀F16、减压阀F14同时连通，节流阀F16与减压阀F13连通，减压阀F13与单向阀F4连通，单向阀F4与传感器T2、压力表B2、蓄能器X1、接口O、单向阀F1和电液换向阀F10同时连通；

接口D分别与电液换向阀F9、电液换向阀F11、减压阀F13、减压阀F14同时连通，减压阀F14另与电液换向阀F9连通，电液换向阀F9另外分别与压力表B1、接口B、传感器T1、溢流阀F8同时连通；

接口T分别与溢流阀F7、溢流阀F8、电液换向阀F11、电液换向阀F10、溢流阀F6、溢流阀F5、单向阀F3同时连通，电液换向阀F10另外分别与溢流阀F5、溢流阀F6同时连通；

接口P分别与溢流阀F7的压力端、压力表B3、传感器T4、电液换向阀F11同时连通；电液换向阀F11的两个工作油路之间连接有梭阀F15，同时一路又分别与电液换向阀F12、传感器T3、单向阀F3、接口I同时连通，另一路分别与单向阀F2、单向阀F1连通；电液换向阀F12又与单向阀F2连通；

接口X与梭阀F15连通。

2.根据权利要求1所述的连续管张紧力控制***，其特征在于：所述的马达总成(3)的结构是，马达M选用液压定量马达，马达M通过平衡阀F17与接口O连通，马达M另与接口I连通，平衡阀F17控制口与接口I连通，马达M上设置的刹车装置BR与接口B连通，马达M还连接有转速传感器G。

3.根据权利要求1所述的连续管张紧力控制***，其特征在于：所述的电控部分(4)的结构是，包括控制单元D1、操作显示单元D2、控制手柄D3、报警装置D4、传感器组，其中的控制单元D1同时与操作显示单元D2、控制手柄D3、报警装置D4、液压阀组电磁铁、传感器组信号连接。