CN106731142A - 一种智能振动筛 - Google Patents

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梁云
余飞
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Abstract

本发明涉及用于石油天然气钻井泥浆处理的设备，具体是一种基于并联机器人技术的智能振动筛，包括框架、入料机构、振动机构、筛箱、储液箱、控制箱、数据采集转换***、运动控制器、机器人视觉***和泥浆信息传感器。本发明运用并联机器人作为驱动源，采用多种传感器和机器人视觉***为反馈，通过机器人运动控制器控制并联机器人机构运动，实现振动筛的智能控制，使其具备自学和自适应功能，从而使筛箱产生最佳的振动频率和运动轨迹，提升振动筛的工作效率和适应性，使其满足油田生产的需求。

Description

一种智能振动筛
技术领域
本发明涉及用于石油天然气钻井泥浆处理的设备，具体是一种基于并联机器人技术的智能振动筛。
背景技术
随着国家对环保要求的不断提升，为了减少采油作业区的环境污染，提升采油工艺的环保性能。通常在石油天然气开采过程中引入泥浆固控***，振动筛是固控***的关键设备之一。但是现有振动筛主要是操作者手动控制和调整，而且振动筛振型单一，振动体的振动轨迹为平面，此外由于钻井泥浆粘度大、成份复杂，导致振动筛的筛分效率低，并且容易产生筛面筛堵、筛糊和跑浆的现象。不能满足油田的工况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种智能振动筛，运用六自由度并联机器人作为驱动源，采用多种传感器和机器人视觉***为反馈，通过机器人运动控制器控制并联机器人机构运动，实现振动筛的智能控制，使其具备自学和自适应功能，从而产生最佳的振动频率和运动轨迹，提升振动筛的工作效率和适应性，满足油田生产的需求。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种智能振动筛，包括框架、入料机构、振动机构、筛箱和储液箱。
所述振动机构为六自由度并联机器人，六自由度并联机器人的上部电动缸安装座与框架顶部连接，六自由度并联机器人的下部电动缸安装座与筛箱连接。
所述入料机构包括进液管、入料箱和摆动电机，入料箱的一端开设连通进液管的进料口，进料口与进液管之间设有密封圈，入料箱的另一端为连接摆动电机动力输出端的电机接口，入料箱的进料口和电机接口分别通过轴承设于入料箱安装板的两端，摆动电机安装在入料箱安装板上，入料箱安装板固定于框架上，入料箱的下端为出料口，进液管内设置泥浆信息传感器。
所述筛箱呈簸箕状，其底面设有筛网，筛箱内设置导流坡，筛箱的开口为泥浆出口，在泥浆出口上方的框架上设置机器人视觉***。
所述储液箱位于筛箱的下方，储液箱设有排液口。
六自由度并联机器人和摆动电机均通过运动控制器与控制箱信号联接，泥浆信息传感器和机器人视觉***均通过数据采集转换***与控制箱信号联接。
而且，所述进液管的一端设有与入料箱安装板连接的固定法兰，进液管的另一端设有与外部供液管汇连接的连接法兰。
而且，所述进液管的固定法兰上与入料箱进料口的连通处设有用于安装旋转式动密封圈的密封槽。
而且，所述泥浆信息传感器包括泥浆流量计、泥浆粘度计、泥浆温度计、固体粒度计以及固体质量计。
本发明的有益效果在于：
1、采用六自由度并联机器人作为驱动源，可以实现空间的运动轨迹，从而很好的避免筛面筛堵、筛糊现象；
2、根据进液管上的传感器组的监测数据，由摆动电机驱动入料箱旋转，使入料箱出料口与筛箱导流坡的角度进行自适应调整，同时配合筛箱泥浆出口处的机器人视觉***，实现进入振动筛之前和流经振动筛之后的泥浆以及泥浆中的岩屑进行实时监测计量，并将数据通过数据采集转换***传送给控制箱，实现振动筛的智能控制，保证振动筛一直处于最佳的工作状态，提高振动筛的筛分效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是六自由度并联机器人的结构示意图。
图3是入料机构的结构示意图。
图4是进液管的结构示意图。
图5是入料箱的第一视角结构示意图。
图6是入料箱的第二视角结构示意图。
图7是筛箱的结构示意图。
其中，1、储液箱，2、入料机构，3、机器人视觉***，4、六自由度并联机器人，5、筛箱，6、框架，7、筛网，8、泥浆出口，9、排液口，10、控制箱，11、电动缸安装座，12、电动缸，13、导流坡，14、数据采集转换***，15、运动控制器，16、进液管，17、连接法兰，18、电机接口，19、固定法兰，20、密封槽，21、密封圈，22、入料箱安装板，23、入料箱，24、轴承，25、摆动电机，26、进料口，27、出料口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种智能振动筛，如图1所示，包括框架6、入料机构2、振动机构、筛箱5和储液箱1。
所述振动机构为六自由度并联机器人4，如图2所示，六自由度并联机器人4的上部电动缸安装座11与框架6顶部连接，形成并联机器人固定端；六自由度并联机器人4的下部电动缸安装座11与筛箱5连接，形成并联机器人运动端，使筛箱5产生相应的振动。
如图3所示，所述入料机构2包括进液管16、入料箱23和摆动电机25，入料箱23的一端开设连通进液管16的进料口26，如图5所示，进料口26与进液管16之间设有密封圈21，入料箱23的另一端为连接摆动电机25动力输出端的电机接口18，如图6所示，实现入料箱23的角度调节，入料箱23的进料口26和电机接口18分别通过轴承24设于入料箱安装板22的两端，摆动电机25安装在入料箱安装板22上，入料箱安装板22固定于框架6上，入料箱23的下端为出料口27，进液管16内设置泥浆信息传感器。可以通过摆动电机25的转动调整入料箱23的出料口27与筛箱导流坡13的角度。
所述筛箱5呈簸箕状，如图7所示，其底面设有筛网7，筛箱5内设置导流坡13，用来调整泥浆液进入筛箱5的运动状态。筛箱5的开口为泥浆出口8，在泥浆出口8上方的框架6上设置机器人视觉***3，作为筛分效果反馈，并将反馈数据通过控制箱10传送给运动控制器15，实现智能控制。
所述储液箱1位于筛箱5的下方，储液箱1设有排液口9，用于分离出的液体的收集和转移。
六自由度并联机器人4和摆动电机25均通过运动控制器15与控制箱10信号联接，泥浆信息传感器和机器人视觉***3均通过数据采集转换***14与控制箱10信号联接。控制箱10接收泥浆信息传感器和机器人视觉***3采集的实时信息，处理后，再向六自由度并联机器人4和摆动电机25发送运动控制信号。
进一步的，所述进液管16的一端设有与入料箱安装板22连接的固定法兰19，进液管16的另一端设有与外部供液管汇连接的连接法兰17，如图4所示。
进一步的，所述进液管16的固定法兰19上与入料箱23的进料口26的连通处设有用于安装旋转式动密封圈21的密封槽20，防止泥浆液泄漏。
进一步的，所述泥浆信息传感器包括泥浆流量计、泥浆粘度计、泥浆温度计、固体粒度计以及固体质量计，实现对泥浆的物理化学参数的检测。
本发明的工作过程是：当施工开始时，含屑泥浆从进液管16进入入料机构2中，并且由进液管16上设置泥浆流量计、泥浆粘度计、泥浆温度计、固体粒度计以及固体质量计等传感器对需要处理的含屑泥浆的物理化学性质进行实时的检测，并且实时将数据通过数据采集转换***14传送给控制箱10，由控制箱10根据含屑泥浆的物理化学性质，由运动控制器15发出指令控制摆动电机25的转动，使入料箱23的出料口27与筛箱导流坡13的角度进行自适应调整，控制泥浆液进入筛箱5的运动状态。同时，运动控制器15发出指令控制六自由度并联机器人4的运动，由六自由度并联机器人4驱动相应的电动缸12产生相应的激振力，使含屑泥浆中的液体通过筛网7进入储液箱1中，由排液口9排出。固体从泥浆出口8中分离。并且通过机器人视觉***3反馈固液分离的效果，实时将反馈信号传送控制箱10，由控制箱10通过运动控制器15实时的智能控制六自由度并联机器人4的运动状态，使振动筛的工作状态达到最佳状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能振动筛，包括框架、入料机构、振动机构、筛箱和储液箱，其特征在于：所述振动机构为六自由度并联机器人，六自由度并联机器人的上部电动缸安装座与框架顶部连接，六自由度并联机器人的下部电动缸安装座与筛箱连接；所述入料机构包括进液管、入料箱和摆动电机，入料箱的一端开设连通进液管的进料口，进料口与进液管之间设有密封圈，入料箱的另一端为连接摆动电机动力输出端的电机接口，入料箱的进料口和电机接口分别通过轴承设于入料箱安装板的两端，摆动电机安装在入料箱安装板上，入料箱安装板固定于框架上，入料箱的下端为出料口，进液管内设置泥浆信息传感器；所述筛箱呈簸箕状，其底面设有筛网，筛箱内设置导流坡，筛箱的开口为泥浆出口，在泥浆出口上方的框架上设置机器人视觉***；所述储液箱位于筛箱的下方，储液箱设有排液口；六自由度并联机器人和摆动电机均通过运动控制器与控制箱信号联接，泥浆信息传感器和机器人视觉***均通过数据采集转换***与控制箱信号联接。
2.根据权利要求1所述的一种智能振动筛，其特征在于：所述进液管的一端设有与入料箱安装板连接的固定法兰，进液管的另一端设有与外部供液管汇连接的连接法兰。
3.根据权利要求2所述的一种智能振动筛，其特征在于：所述进液管的固定法兰上与入料箱进料口的连通处设有用于安装旋转式动密封圈的密封槽。
4.根据权利要求1所述的一种智能振动筛，其特征在于：所述泥浆信息传感器包括泥浆流量计、泥浆粘度计、泥浆温度计、固体粒度计以及固体质量计。
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