CN116122788A - 用于石油钻机的电控***及电控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于石油钻机的电控***，适用于石油钻机的电控房，包括处理控制模块、通讯模块、传感模块和执行模块；处理控制模块用于根据传感模块传输的数据发出相应指令；通讯模块用于将传感模块采集到的数据传输给处理控制模块，并将处理控制模块的指令传输至执行模块；传感模块用于实时监测采集石油钻机工作状态和环境参数；执行模块用于根据处理控制模块的指令实现石油钻机的运转和控制；此外，还公开了用于石油钻机的电控方法。提高了控制精度和响应速度，能够更加精准和快速地控制钻机的工作状态，保证了***的稳定性和实时性，使得数据传输更加快速和可靠，能够根据控制器的指令实现钻机的运转和控制，使得钻机工作更加高效和灵活。
Description
技术领域
本发明属于电控房技术领域，具体涉及一种用于石油钻机的电控***，还涉及一种用于石油钻机的电控方法。
背景技术
在石油开采过程中，钻机的控制***十分重要。传统钻机的控制***通常采用液压或机械方式来完成工作，具有控制效率低、延迟时间长、易受环境影响等缺点。同时，也存在着空间占用面积大、耗电量高等问题，限制了石油钻机的生产效率和稳定性。
近年来，随着电子技术和控制技术的不断进步，电控制技术已经成为石油钻机控制***的趋势。电控制技术是指通过将计算机、通讯设备、传感器等电子元件嵌入到石油钻机的控制***中，实现电控智能化监控和远程控制。它可以实现快速响应、精准控制和故障自我诊断等优势，极大地提高了钻机工作效率和安全性。但是，现有的一些电控制技术仍存在一些缺陷，例如通讯稳定性不能得到保证、控制***精度不够高等问题，因此需要更加完善的电控房技术来提高石油钻机的控制精度和效率。
发明内容
针对传统电控***存在的问题，本发明提供了一种新型的用于石油钻机的电控***及电控方法，使石油钻机的控制***实现精确控制，响应时间更快，从而提高钻机的工作效率和安全性。
本发明所采用的技术方案是一种用于石油钻机的电控***，适用于石油钻机的电控房，包括处理控制模块、通讯模块、传感模块和执行模块；
处理控制模块用于根据传感模块传输的数据发出相应指令；
通讯模块用于将传感模块采集到的数据传输给处理控制模块，并将处理控制模块的指令传输至执行模块；
传感模块用于实时监测采集石油钻机工作状态和环境参数；
执行模块用于根据处理控制模块的指令实现石油钻机的运转和控制。
本发明的特点还在于：
处理控制模块作为电控***的核心，采用了智能算法和红外热像技术，实现了高精度、高速度的电控智能化控制和监测。
通讯模块采用了WiFi和Zigbee技术，以保证电控***的通讯稳定性和数据传输速度。
传感模块主要用于实时监测石油钻机的工作状态和环境参数，包括但不限定于钻头位置、钻头转速、井深、地质特征，以保证钻机的安全运行。
传感模块包括多个固定于石油钻机和电控房的传感器件。
执行模块则是钻机的主体部分，包括电机、传动***等设备，用于根据控制器的指令实现钻机的运转和控制。
处理控制模块通过键盘输出，键盘由标准磁感应按键构成，可以保证机柜内部的防水性。
电控房的壳体内设置有隔音屏障，隔音屏障由导热硅脂和泡沫降噪材料构成。
电控***还包括设置于电控房内的空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***、通风***均连接至处理控制模块，通过处理控制模块来控制空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***的开启与关闭。
空调***采用多轮压缩式***，照明***采用节能型LED，保护***采用PTC电热器控制。
本发明所采用的另一个技术方案是一种用于石油钻机的电控方法，按照以下步骤实施：通过传感模块采集石油钻机工作状态和环境参数并通过通讯模块传输至处理控制模块，当石油钻机工作状态和环境参数在预设的工作状态和环境参数范围内，处理控制模块发送指令至执行模块，石油钻机正常作业；当石油钻机工作状态和环境参数与超出预设的工作状态和环境参数范围时，处理控制模块发送指令至执行模块，执行模块根据指令发出报警并进行处理。
本发明的技术方案具有以下的有益效果：
1.提高***的控制精度和响应速度
内置电路控制器能够对钻机的运转速度、转向和位置进行精准控制，实现对整个钻机的精确掌控。同时，***实现远程控制功能，可以随时对钻机进行精细、安全的远程控制及调整，避免人为误操作和事故的发生。
2.加强***的稳定性和数据传输速度
高速通讯模块采用先进的通讯技术，其数据传输速度更快、通讯稳定性更高，同时还可以在更广泛的范围内收发信号。这有助于钻机工作时保持数据传输稳定而高效，避免了通讯故障和数据传输速度的延缓、阻碍等问题。
3.实时监测钻机工作状态和环境参数
传感模块可以定期、自动地对钻机的工作状态和周围环境进行实时监测，并将数据反馈给内置电路的控制模块。这可以帮助工作人员及时发现并解决潜在的故障和安全问题，保障钻机工作的稳定性和安全性。
4.实现智能、高效的钻机运转与控制
执行模块是钻机的核心部分，它是将内置电路的控制模块的指令转换成操作措施的关键设备。电机、传动***等高性能设备的采用，可以使钻机在高效、节能、稳定和安全等方面得到优化和提升。
总之，电控制***的采用可以大幅度提高钻机的生产效率和安全性能，在石油、天然气等行业有广泛的应用前景。通过提升***的控制精度和通讯性能，同时实现远程控制和环境实时监测，有助于减少能源消耗、排放物排放和机器的寿命等问题，同时提高生产效率和安全性表现。
附图说明
图1是本发明的用于石油钻机的电控***的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的用于石油钻机的电控***，主要是为了提高钻机的控制精度和响应速度、保证***的通讯稳定性和数据传输速度、实时监测钻机工作状态和环境参数、以及根据控制器的指令实现钻机的运转和控制等效果而开发的。下面将按照实际操作的流程来剖析本发明的具体实施例。
一、电控房的搭建
首先需要对电控房进行搭建，该房间需要保证有良好的通风空气和空调设备以及温度湿度控制装置等。空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***等方面上应该配置和安装完毕，从而能够满足石油钻机工作时的需求。
二、处理控制模块
处理控制模块是电控***的核心之一，通过对处理控制模块的优化，能够大大提高钻机的控制精度和响应速度，实现远程控制功能。处理控制模块需要具有处理、存储、控制等多种功能，能够接收传感模块和通讯模块传来的数据，并进行处理和分析。处理控制模块需要使用工业级电路，支持实时控制和调节。在本次实施例中，可将处理控制模块采用内置电路控制器，在其的体内能够完成对石油钻机的转速、转向、位置等运转参数的控制平衡，从而使电机等设备更稳定地运行。控制器通常采用基于ARM或RISC指令等高性能CPU工艺制造，为实现任务分配和指令解码提供良好的准备条件。
三、通讯模块
通讯模块需要能够将传感模块采集到的数据传输至处理控制模块。通讯模块需要能够支持远程通讯，以便在任何地方都能够实时监测石油钻机的工作状态。通讯模块通常采用高性能通讯技术，能够保证***的通讯稳定性和数据传输速度。在本次实施例中，为保证电控***的可靠性和高效性，应该采用高速通讯技术，采用硬件层面的数据带宽控制技术，增强***的通讯质量和数据传输速度，使其具有较高传输速度和连续性，同时还可以在更广泛的范围内收发信号。
四、传感模块
传感模块通常由一组传感器组成，用于实时监测石油钻机的工作状态和环境参数，以保证钻机的安全运行，传感模块需要安装在石油钻机的各个关键部位，以便能够准确地采集参数。在本次实施例中，传感器可以包括温度传感器，湿度传感器，磁场传感器、测向传感器和加速度传感器等，这些传感器能够实时感知石油钻机的钻头位置、钻头转速、井深、地质特征、温度、湿度、角度、方位和速度等基本参数信息。通过对这些参数进行分析和处理，对***进行精确控制和优化，从而保证钻机不会在工作过程中出现任何故障和安全问题。
五、执行模块
执行模块是电控***的核心之一，用于根据处理控制模块的指令实现钻机的运转和控制。执行模块需要根据处理控制模块发送的指令来控制石油钻机的工作状态。执行模块需要使用高精度电子元件，并具有较强的稳定性和可靠性。在本次实施例中，执行模块主要由电机、传动***等设备构成，这些设备能够根据控制器的指令实现钻机的汽车运转和控制。此外，为了进一步提高石油钻机的运转和控制效果，可将执行模块的设备和传感器安装在石油钻机设备桥架上，以实现***的全控制和全监测。
实现过程及原理：本发明的实现过程及原理主要通过处理控制模块实现对整个机柜内部各种硬件设备的智能控制，包括调整温湿度、控制通风速率、实时监控电路温度等。同时，通过良好的设计，成功地将机柜内部空间最大限度地利用，降低空间占用率。此外，PTC加热器、LED照明***等节能设施的应用，还能够显著降低能源消耗和运营成本。
用于石油钻机的电控方法在实施时，先要确定工作状态和环境参数范围。这样才能够定义什么是工作状态和环境参数在预设的范围内，什么是超出预设的范围。在传感模块采集石油钻机的各种参数后，将数据通过通讯模块传输至处理控制模块。处理控制模块接收到数据后，需要进行处理和分析，并判断石油钻机的工作状态和环境参数是否在预设范围内。当石油钻机的工作状态和环境参数在预设范围内时，处理控制模块会根据算法生成控制指令，将指令传输至执行模块。执行模块根据指令来控制石油钻机的工作状态，使其正常作业。当石油钻机的工作状态和环境参数超出预设范围时，处理控制模块会发送指令至执行模块，执行模块会根据指令发出报警，并进行相应的处理，以避免对设备造成损害。
本实施例的方法已经在某石油钻机上成功实施。使用传感模块采集数据，并通过通讯模块传输至处理控制模块。处理控制模块通过算法判断石油钻机的工作状态和环境参数是否在预设范围内。当超出范围时，处理控制模块会发送指令至执行模块，执行模块会发出警报，并进行相应的处理。这种方法能够有效地保护石油钻机，减少因石油钻机异常工作造成的设备损害和工作危险。同时，这种方法还能够提高石油钻机工作的效率和稳定性，降低了生产成本和维修费用。总之，本实施例提供了一种先进的电控方法，能够根据石油钻机的工作状态和环境参数来进行电控，并能有效地保护设备。这种方法已经在石油钻机的实际应用中取得了良好的效果和反馈。
实施例：
以某石油钻机电控房为例，整体包括机柜、控制芯板、显示屏、空调***、照明设施和保护***，其中机柜内部设置有控制芯板和电子元件等硬件设施，以及通风装置和隔音屏障等软件设施。
为满足石油钻机现场需要，设计了一种规格为1200x900x2200mm的机柜，机柜部分是由具有优良隔热性和防护性的复合材料构成，机柜内设置了多个电子元件组成的电控***和降噪通风装置。机柜内部设置的处理控制模块采用ARM架构，具有144MHz主频，1GB内存和128MB储存等配置，以及GPRS、RS485等多种通讯接口，控制芯板部分采用先进的嵌入式处理技术，可以配合多种数据输入和输出方式，具有较高的反应速度和处理能力。
照明***采用10W LED漫射灯，在极低功耗的同时，也保持了良好的照明质量。照明***采用节能型LED设计，不仅节约能源，同时也有更长的使用寿命。
空调***采用以制冷量4000W为基础的多轮压缩式***，从而实现了对机柜内部的温度和湿度的精密调节。空调***不但可以保证机柜内部的恒温恒湿环境，而且还能节约能源，降低电费。
保护***采用PTC电热器控制，温度范围为-40度至60度，能够精确调节温度，安全可靠，以满足各种自然条件下的使用需求。
显示屏部分包括液晶大屏幕，用户可以很直观地通过屏幕获得相关的实时数据，从而对钻机进行更加准确的控制。同时，处理控制模块通过键盘输出，键盘由标准磁感应按键构成，可以保证机柜内部的防水性。
空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***、通风***均连接至处理控制模块，通过处理控制模块来控制空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***的开启与关闭。具体地，电控***在作业时，通过传感模块实时监控石油钻机的钻头位置、钻头转速、井深、地质特征、温度、湿度、角度、方位和速度等基本参数信息；若石油钻机的参数超出预设的范围时，会发出警报并自动进行处理；若传感模块监测到电控房内的温度、温度、亮度等异常时，会将数据信息通过通讯模块传输至处理控制模块，处理控制模块会相应发出指令，空调***、照明***、通风***，空调***、照明***等***会相应进行调节，从而确保整个电控房的环境达到标准要求。
总之，本发明的实施例可以为石油钻机工业提供创新和高效的电控***，从而大大提高钻机的运转和控制效率，实现远程控制和环境实时监测，避免了机器的寿命等问题。通过提升***的控制精度和通讯性能，能够帮助工作人员及时发现并解决潜在的故障和安全问题，保障钻机工作的稳定性和安全性。
本发明的技术方案采用智能算法和红外热像技术的控制器，提高了***的控制精度和响应速度，能够更加精准和快速地控制钻机的工作状态。其次，先进的WiFi和Zigbee通讯模块，保证了***的稳定性和实时性，使得数据传输更加快速和可靠。此外，传感模块可以实时监测钻机工作状态和环境参数，保证了钻机的安全运行。最后，执行模块能够根据控制器的指令实现钻机的运转和控制，使得钻机工作更加高效和灵活。能有效降低空间占用率和运营成本，提高了钻机的生产效率和可靠性，对于石油行业的发展具有显著的推动作用。
Claims (10)
1.用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述电控***适用于石油钻机的电控房，包括处理控制模块、通讯模块、传感模块和执行模块；
处理控制模块用于根据传感模块传输的数据发出相应指令；
通讯模块用于将传感模块采集到的数据传输给处理控制模块，并将处理控制模块的指令传输至执行模块；
传感模块用于实时监测采集石油钻机工作状态和环境参数；
执行模块用于根据处理控制模块的指令实现石油钻机的运转和控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述处理控制模块采用智能算法和红外热像技术，所述通讯模块采用WiFi和Zigbee技术。
3.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述传感模块采集的石油钻机工作状态和环境参数包括但不限定于钻头位置、钻头转速、井深、地质特征。
4.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述传感模块包括多个固定于石油钻机和电控房的传感器件。
5.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述处理控制模块通过键盘输出，所述键盘由标准磁感应按键构成。
6.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述电控房的壳体内设置有隔音屏障层。
7.根据权利要求6所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述隔音屏障层由导热硅脂和泡沫降噪材料构成。
8.根据权利要求1所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述电控***还包括设置于电控房内的空调***、照明***、通风***，所述空调***、照明***、保护***、通风***均连接至处理控制模块，通过处理控制模块来控制空调***、照明***、通风***，空调***、照明***、保护***的开启与关闭。
9.根据权利要求8所述的一种用于石油钻机的电控***，其特征在于，所述空调***采用多轮压缩式***，所述照明***采用节能型LED，所述保护***采用PTC电热器控制。
10.一种用于石油钻机的方法，其特征在于，采用如权1-9任一项所述的用于石油钻机的电控***，按照以下步骤实施：通过传感模块采集石油钻机工作状态和环境参数并通过通讯模块传输至处理控制模块，当石油钻机工作状态和环境参数在预设的工作状态和环境参数范围内，处理控制模块发送指令至执行模块，石油钻机正常作业；当石油钻机工作状态和环境参数与超出预设的工作状态和环境参数范围时，处理控制模块发送指令至执行模块，执行模块根据指令发出报警并进行处理。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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