CN104405293A - 钻机液压支腿自动调平***及其使用方法、微控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻机液压支腿自动调平***及其使用方法、微控制器，其中该***包括：液压电磁阀、液压支腿、电子控制单元ECU、电磁线圈、压力传感器、倾角传感器；其中：连接液压支腿的压力传感器，一支液压支腿上连接一个传感器，每个传感器用于检测所连接的液压支腿的工作状态；倾角传感器，用于检测各液压支腿的水平位置；电磁线圈与液压电磁阀相连，用于控制各液压支腿的伸缩；ECU，与压力传感器、倾角传感器、电磁线圈相连，用于根据压力传感器、倾角传感器的检测信号，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的伸缩。采用本发明可以实现石油物探钻机车的自动调平的效果。
Description
技术领域
本发明涉及石油物探技术领域，尤其涉及一种钻机液压支腿自动调平***及其使用方法、微控制器。
背景技术
在石油物探钻机车液压支腿电液比例调平应用领域中，现有技术采用的是人工手动操作，操作方式简单，没有超压警报和自动保护功能，安全防护性差，劳动强度大。
发明内容
本发明实施例提供一种钻机液压支腿自动调平***，用以实现石油物探钻机车的自动调平的效果，该***包括：
液压电磁阀26、液压支腿1～4、电子控制单元ECU10、电磁线圈6～9和20～23、压力传感器13～16、倾角传感器17；其中：
连接液压支腿的压力传感器13～16，一支液压支腿上连接一个传感器，每个传感器用于检测所连接的液压支腿的工作状态；
倾角传感器17，用于检测各液压支腿的水平位置；
电磁线圈与液压电磁阀26相连，用于控制各液压支腿的伸缩；
ECU10，与压力传感器13～16、倾角传感器17、电磁线圈相连，用于根据压力传感器、倾角传感器的检测信号，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的伸缩，其中，根据倾角传感器的检测信号确定液压支腿中处于最低位置的液压支腿，通过电磁线圈和液压电磁阀控制该液压支腿首先伸出并达到预设位置后，以该液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
一个实施例中，电磁线圈6～9和20～23与液压电磁阀26相连，其中，四个电磁线圈控制伸出，四个电磁线圈控制回缩，每组电磁线圈各包含一个控制伸出的电磁线圈以及一个控制回缩的电磁线圈，每组电磁线圈与液压电磁阀共同控制一支液压支腿的伸缩。
一个实施例中，所述的***进一步包括：
超压报警器24，用于在出现超压时，发出告警。
一个实施例中，所述的***进一步包括：
燃油控制电磁阀19，用于在出现超压时，切断发动机29的燃油供应。
一个实施例中，所述的***进一步包括：
ECU进一步用于在出现超压时，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
本发明实施例还提供一种上述的钻机液压支腿自动调平***的使用方法，用以实现石油物探钻机车的自动调平的效果，该方法包括：
ECU根据压力传感器13～16的检测信号确定液压支腿的工作状态；
ECU根据倾角传感器17的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；
ECU以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
一个实施例中，所述的方法进一步包括：
液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
一个实施例中，所述的方法进一步包括：
在出现超压时，触发超压报警器24发出告警。
一个实施例中，所述的方法进一步包括：
在出现超压时，通过燃油控制电磁阀19切断发动机29的燃油供应。
一个实施例中，所述的方法进一步包括：
在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
本发明实施例还提供一种用于上述的钻机液压支腿自动调平***的微控制器，用以实现石油物探钻机车的自动调平的效果，该微控制器包括：
状态确定模块，用于根据压力传感器13～16的检测信号确定液压支腿的工作状态；
位置确定模块，用于根据倾角传感器17的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
调平模块，用于通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
一个实施例中，所述的微控制器进一步包括：
锁定模块，用于在液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
一个实施例中，所述的微控制器进一步包括：
告警模块，用于在出现超压时，触发超压报警器24发出告警。
一个实施例中，所述的微控制器进一步包括：
燃油切断模块，用于在出现超压时，通过燃油控制电磁阀19切断发动机29的燃油供应。
一个实施例中，所述的微控制器进一步包括：
燃油导入模块，用于在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
本发明实施例提供的技术方案，能够保证钻机车的井架快速准确地垂直于地面，减轻司钻劳动强度，使钻机安全可靠的正常工作，使钻机车通过液压支腿在ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元；还可称为电脑、微机、微处理器、微控制器等)的控制下进行迅速准确的电液比例自动调平，实现了石油物探钻机车的自动调平的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中钻机液压支腿自动调平***结构示意图；
图2为本发明实施例中钻机液压支腿自动调平***的使用方法实施流程示意图；
图3为本发明实施例中用于钻机液压支腿自动调平***的微控制器结构示意图；
图4为本发明实施例中仪表盘按钮及指示灯位置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供的技术方案，为石油物探钻机车提供一种安全可靠、操作简便、迅速准确，且设计有相对完备的安防和警报***的液压支腿电液比例自动调平***。下面进行说明。
图1为本发明实施例中钻机液压支腿自动调平***结构示意图，如图1所示，该***中包括：液压电磁阀26、液压支腿1～4、ECU10、电磁线圈6～9和20～23、压力传感器13～16、倾角传感器17；其中：
连接液压支腿的压力传感器13～16，一支液压支腿上连接一个传感器，每个传感器用于检测所连接的液压支腿的工作状态；
倾角传感器17，用于检测各液压支腿的水平位置；
电磁线圈与液压电磁阀26相连，用于控制各液压支腿的伸缩；
ECU10，与压力传感器13～16、倾角传感器17、电磁线圈相连，用于根据压力传感器、倾角传感器的检测信号，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的伸缩，其中，根据倾角传感器的检测信号确定液压支腿中处于最低位置的液压支腿，通过电磁线圈和液压电磁阀控制该液压支腿首先伸出并达到预设位置后，以该液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
实施中，电磁线圈6～9和20～23与液压电磁阀26相连，其中，四个电磁线圈控制伸出，四个电磁线圈控制回缩，每组电磁线圈各包含一个控制伸出的电磁线圈以及一个控制回缩的电磁线圈，每组电磁线圈与液压电磁阀共同控制一支液压支腿的伸缩。
实施中，还可以进一步包括：
超压报警器24，用于在出现超压时，发出告警。
实施中，还可以进一步包括：
燃油控制电磁阀19，用于在出现超压时，切断发动机29的燃油供应。
实施中，还可以进一步包括：
ECU进一步用于在出现超压时，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
基于上述钻机液压支腿自动调平***，本发明实施例中还提供了该***的使用方法，下面进行说明。
图2为本发明实施例中钻机液压支腿自动调平***的使用方法实施流程示意图，如图2所示，实施中可以包括如下步骤：
步骤201、ECU根据压力传感器13～16的检测信号确定液压支腿的工作状态；
步骤202、ECU根据倾角传感器17的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
步骤203、ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；
步骤204、ECU以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
实施中，还可以进一步包括：
液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
实施中，还可以进一步包括：
在出现超压时，触发超压报警器24发出告警。
实施中，还可以进一步包括：
在出现超压时，通过燃油控制电磁阀19切断发动机29的燃油供应。
实施中，还可以进一步包括：
在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
基于同一构思，本发明实施例中还提供了一种用于钻机液压支腿自动调平***的微控制器，下面进行说明。
图3为本发明实施例中用于钻机液压支腿自动调平***的微控制器结构示意图，如图3所示，微控制器中可以包括：
状态确定模块301，用于根据压力传感器13～16的检测信号确定液压支腿的工作状态；
位置确定模块302，用于根据倾角传感器17的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
调平模块303，用于通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
实施中，还可以进一步包括：
锁定模块，用于在液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
实施中，还可以进一步包括：
告警模块，用于在出现超压时，触发超压报警器24发出告警。
实施中，还可以进一步包括：
燃油切断模块，用于在出现超压时，通过燃油控制电磁阀19切断发动机29的燃油供应。
实施中，还可以进一步包括：
燃油导入模块，用于在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27。
下面再以实例来进行说明，以便于理解如何实施本发明。
如图1所示，在钻机液压支腿自动调平***中，包括发动机29、液压泵28、液压油箱27、液压电磁阀26、液压支腿1～4(左前液压支腿1、左后液压支腿2、右前液压支腿3、右后液压支腿4)、电源开关5、ECU10、控制液压电磁阀26的电磁线圈6～9和20～23、压力传感器13～16、倾角传感器17、急停开关11、启动开关12、燃油控制电磁阀19、显示仪表18、指示灯25、超压报警器24等组成。
实施中，钻机车的液压支腿1、2、3、4的自动调平是由发动机29驱动液压泵28工作为整个液压***提供压力油，并由ECU10根据各压力传感器13～16的反馈信号进行分析和运算，然后经由液压电磁阀26的各电磁线圈6～9和20～23控制液压电磁阀26来完成的。
图4为本发明实施例中仪表盘按钮及指示灯位置示意图，在实际工作可以设置如图4所示的仪表盘按钮及指示灯，以便于控制。
实施中，钻机车的液压支腿1、2、3、4的自动调平***，安装有电源开关5、急停开关11和启动开关12三个按扭及指示灯25、超压报警器24、显示仪表18，并分别引至操纵台由司钻集中控制调平***的工作。
具体实施时，可以如下：
当钻机车工作时，首先合上电源开关5，***得电并完成上电自检，进入就绪待机状态。
***需要启动工作时，首先由司钻给控制***的ECU10一个启动信号，ECU首先检测各压力传感器的信号并判断***处于何种工作状态，然后再依据倾角传感器17的电信号，由ECU进行分析、计算，比较判断出液压支腿1～4哪个处于最低位置。分析、计算所采用的算法可以预设在其内部，算法可由实践经验得出，设计出判断那支液压支腿处于最低位置的算法，这对本领域技术人员来说是容易实现的。
然后由ECU10给出控制信号控制该最低位置的液压支腿首先启动伸出，达到预设位置(即将液压油缸杆伸出一定长度)后停止并固定不动(作为调平基准)，接着再由ECU10依据倾角感器17反馈回来的信号按一定算法进行运算和比较与判断后，分别经由电磁线圈6～9和20～23控制液压电磁阀26进而控制其它三路液压支腿的伸缩量来进行调平(相对于第一支液压支腿来找平)，如此反复调节直至调平完成。指示灯25亮，表示***调平完成。这种控制方式能够将钻机车工作平台进行快速的调平，保证钻机的安全正常工作，具有安全性、可靠性及操作简便性。
***工作中，各液压支腿1、2、3、4可单独控制并独立运行。工作时，除启动信号由人工控制外，整个调平过程，均自动完成，无需人工干预。
***调平后即停止运行并由人工关断液压支腿的液压***回路进行锁定。***设计有压力超压报警及保护***和急停处理机制。工作中，如出现某种故障原因引起超压(或出现某种故障时由人工按下急停开关)，ECU10立即启动超压报警器24报警，并控制燃油控制电磁阀19切断发动机29的燃油供应，迫使发动机停止工作，同时ECU10还经由电磁线圈6～9和20～23控制液压电磁阀复位(处于中位)，切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱27，以保护***和人员的安全。该安全机制，可快速并有效、可靠地保护***和人员的安全，具有安全性、可靠性及操作简便性。
实施例中，钻机车液压支腿电液比例自动调平***可以是由液压***(动力源)、四支可单独工作的液压支腿油缸、中央微控制器(ECU)***、液压电磁阀、各种传感器(压力、位置、倾角传感器)、仪表、控制按扭、超压报警器和指示灯等组成的机电液一体化的组合***。工作中，***上电自检完成并准备就绪，当需要启动时，首先给控制***(微控制器)一个启动信号，经控制器检测倾角传感器的电信号，并进行(微控制器内部预设算法)分析、计算和比较判断(将钻机车按四方形模型进行判断)后，分别自动控制钻机车的四个液压支腿伸缩，并随时监测倾角传感器的信号，再根据此角度反馈信息进行分析和判断，然后自动调节(可独立也可组合进行)四个液压支腿的伸缩量，并最终达到自动调平的目的。***工作中，各液压支腿可单独控制并独立运行，除启动信号由人工控制外，整个调平过程，均自动完成，无需人工干预。***完成调平后即停止运行并由人工关断液压支腿的液压***回路进行锁定。该***设计有压力超压报警和保护***，工作时，如出现某种故障原因引起超压，立即启动超压报警的自动停止工作，以保护***和人员的安全。这种控制方式能够将钻机车工作平台进行快速的调平，保证钻机的安全正常工作，具有安全性、可靠性及操作简便性。
相对的，在现有技术中，虽然钻机车液压支腿调平***在物探钻机车设备中已广泛使用，但均为手动控制方式，井架与地面的垂直度靠人工目测判断，效率低精度差。很难满足现如今迅速发展的石油物探市场的需求。为保证钻机车的井架快速准确地垂直于地面，减轻司钻劳动强度，使钻机安全可靠的正常工作，在本发明实施例提供的技术方案使钻机车通过液压支腿在ECU的控制下进行迅速准确的电液比例自动调平，实现了石油物探钻机车的自动调平的效果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种钻机液压支腿自动调平***，其特征在于，包括：液压电磁阀(26)、液压支腿(1)～(4)、电子控制单元ECU(10)、电磁线圈(6)～(9)和(20)～(23)、压力传感器(13)～(16)、倾角传感器(17)；其中：
连接液压支腿的压力传感器(13)～(16)，一支液压支腿上连接一个传感器，每个传感器用于检测所连接的液压支腿的工作状态；
倾角传感器(17)，用于检测各液压支腿的水平位置；
电磁线圈与液压电磁阀(26)相连，用于控制各液压支腿的伸缩；
ECU(10)，与压力传感器(13)～(16)、倾角传感器(17)、电磁线圈相连，用于根据压力传感器、倾角传感器的检测信号，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的伸缩，其中，根据倾角传感器的检测信号确定液压支腿中处于最低位置的液压支腿，通过电磁线圈和液压电磁阀控制该液压支腿首先伸出并达到预设位置后，以该液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，电磁线圈(6)～(9)和(20)～(23)与液压电磁阀(26)相连，其中，四个电磁线圈控制伸出，四个电磁线圈控制回缩，每组电磁线圈各包含一个控制伸出的电磁线圈以及一个控制回缩的电磁线圈，每组电磁线圈与液压电磁阀共同控制一支液压支腿的伸缩。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：
超压报警器(24)，用于在出现超压时，发出告警。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：
燃油控制电磁阀(19)，用于在出现超压时，切断发动机(29)的燃油供应。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：
ECU进一步用于在出现超压时，通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱(27)。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的钻机液压支腿自动调平***的使用方法，其特征在于，包括：
ECU根据压力传感器(13)～(16)的检测信号确定液压支腿的工作状态；
ECU根据倾角传感器(17)的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；
ECU以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在出现超压时，触发超压报警器(24)发出告警。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在出现超压时，通过燃油控制电磁阀(19)切断发动机(29)的燃油供应。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱(27)。
11.一种用于如权利要求1至5任一项所述的钻机液压支腿自动调平***的微控制器，其特征在于，包括：
状态确定模块，用于根据压力传感器(13)～(16)的检测信号确定液压支腿的工作状态；
位置确定模块，用于根据倾角传感器(17)的检测信号确定处于最低位置的液压支腿；
调平模块，用于通过电磁线圈和液压电磁阀控制处于最低位置的液压支腿首先伸出并达到预设位置；以处于最低位置的液压支腿的位置作为调平基准，通过电磁线圈和液压电磁阀控制其他液压支腿进行调平。
12.如权利要求11所述的微控制器，其特征在于，进一步包括：
锁定模块，用于在液压支腿调平后停止运行，并在关断液压支腿的液压***回路后进行锁定。
13.如权利要求11所述的微控制器，其特征在于，进一步包括：
告警模块，用于在出现超压时，触发超压报警器(24)发出告警。
14.如权利要求11所述的微控制器，其特征在于，进一步包括：
燃油切断模块，用于在出现超压时，通过燃油控制电磁阀(19)切断发动机(29)的燃油供应。
15.如权利要求11所述的微控制器，其特征在于，进一步包括：
燃油导入模块，用于在出现超压时，ECU通过电磁线圈和液压电磁阀控制各液压支腿的复位，并切断各液压回路的高压油供给并导入液压油箱(27)。
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