一种用于海洋修井机的天车防碰系统及其控制方法

具体实施方式

参见图2，本发明主要由用于天车防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)、紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)、主滚筒操作的组合调压阀(4)、防碰的两位通断阀(5)、绞车刹车气缸(9)以及快排阀(10)、快排阀(10’)、棱阀(11’)、常开继电器(12)、常闭继电器(13)、常闭继电器(13’)、辅助刹车气缸(14)、辅助刹车控制的手轮调压阀(3)、主滚筒导气龙头(15)、重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)、液控电磁阀(7)、电控气阀(8)、棱阀(11)、棱阀(11’)、棱阀(11”)等元器件及管线、钢绳等组成。其中，主滚筒操作的组合调压阀(4)控制主滚筒离合动作及发动机油门开度，具有三位四通阀和双向调压功能。该阀手柄置于中位时，主滚筒推盘离合器脱离，发动机油门怠速；向上方推动10°，主滚筒推盘离合器结合，继续向上方推动，可增大发动机油门开度，加大发动机转速。此阀手柄向下拉动，控制发动机油门；此时具有手油门作用。

本发明具体联接方式为：

(1)主气管经节点K1、节点P沿P2向与常闭继电器(13)的一端联接，常闭继电器(13)的另一端与绞车刹车气缸(9)的S1口联接；

(2)主气管经节点K2与防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)的一端联接，防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)的另一端经节点F、防碰的两位通断阀(5)、棱阀(11’)、节点I与常闭继电器(13)的控制端依次联接，防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)的又一端与绞车刹车气缸(9)的S2口联接；

(3)主气管经节点K1、节点P沿P向与常闭继电器(13’)、快排阀(10)、主滚筒导气龙头(15)依次联接；

(4)主气管经节点K3与紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)的一端联接，紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)的另一端与棱阀(11’)联接；

(5)主气管经节点K4、辅助刹车控制的手轮调压阀(3)、快排阀(10)、辅助刹车气缸(14)依次联接；

(6)经节点F、常开继电器(12)、主滚筒操作的组合调压阀(4)、发动机油门S3依次联接，常开继电器(12)的控制端与节点I联接；

(7)主滚筒操作的组合调压阀(4)另一端与常闭继电器(13’)的控制端联接；

(8)在绞车刹车气缸(9)S1口处与棱阀(11”)、快排阀(10’)依次联接，棱阀(11”)、的另一端与辅助刹车控制的手轮调压阀(3)联接；

(9)防碰的两位通断阀(5)的一端经节点G与重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)的一端联接，重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)的另一端与常开继电器(12)的控制端及节点I相联于节点T处；

(10)主气管经节点K5与电控气阀(8)、棱阀(11)依次联接，棱阀(11)的另一端与紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)联接，电控气阀(8)的控制端与液控电磁阀(7)、联接；

(11)棱阀(11’)一端经棱阀(11)与紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)的一端联接。

本发明修井机的天车防碰系统的控制方法，包括下列步骤：(1)当大钩到达警戒调定位置，防碰的两位通断阀(5)动作，使该常闭阀导通，主气经防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)、防碰的两位通断阀(5)、棱阀(11’)将常闭继电器(13)导通，主气通过另一路穿过常闭继电器(13)使绞车刹车气缸(9)制动；

(2)防碰的两位通断阀(5)动作时，穿过防碰的两位通断阀(5)的主气，同时将常开继电器(12)关闭，从而切断原来穿过防碰复位的手动复位与三位四通换向阀(1)、常开继电器(12)、主滚筒操作的组合调压阀(4)的主气，此时，常闭继电器(13’)断开，主滚筒离合器通过快排阀(1 0)放气，动力摘除，绞车停止转动；

(3)穿过防碰的两位通断阀(5)的主气，将常开继电器(12)关闭的同时，发动机油门气缸断气，发动机回到怠速运转状态；

(4)主气在常闭继电器(13)与绞车刹车气缸(9)的S1口节点处，经棱阀(11”)、快排阀(10’)启动辅助刹车气缸(14)，在重复上述步骤(1)、(2)、(3)的同时，实现辅助刹车联动；

(5)防碰的两位通断阀(5)失效后，重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)启动，使该常闭阀导通，从而代替防碰的两位通断阀(5)重复上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)；

(6)当大钩超过设定负荷时，液控电磁阀(7)触发电控气阀(8)使该阀由常闭转为导通，主气经节点K5穿过电控气阀(8)、棱阀(11)、棱阀(11’)使常闭继电器(13)导通，常开继电器(12)关闭，从而代替防碰的两位通断阀(5)或重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)重复上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)；

(7)紧急刹车制动，人为控制紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)，主气经K3穿过紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)、棱阀(11)、棱阀(11’)触发常闭继电器(13)，常开继电器(12)动作，从而代替防碰的两位通断阀(5)、重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)、电控气阀(8)、重复上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)。

工作原理及具体动作如下：钻机正常工作时，将天车防碰与复位的三位四通换向阀(1)的手柄搬至防碰位置(工位I)，当大钩上行到天车底部某一警戒调定位置时，位于绞车上面的处于工位I的防碰的两位通断阀(5)被钢丝绳打开，使该常闭阀打开，主气通过防碰的两位通断阀(5)的工位II进入常闭继电器(13)，并打开常闭继电器(13)，使气包内主气经节点K1从P2进入常闭继电器(13)，一路进入绞车刹车气缸S1口，另一路通过棱阀(11”)进入辅助刹车气缸(14)，进而刹死主滚筒。实现联动多点刹车。同时再一路控制气I2通过节点T后，控制常开继电器(12)，切断进入主滚筒操作的组合调压阀(4)的进气F，常闭继电器(13’)断开，从而使主滚筒离合器通过快排阀(10)放气，绞车停止转动，主滚筒离合器脱开的同时，油门气缸断气，发动机回到怠速运转。实现刹车与动力摘除联动。从而达到天车防碰快速、可靠的目的。此时，操作司钻箱上任何气控阀将无任何反应。待故障排除后，须将防碰的两位通断阀(5)推杆复位，将防碰复位阀手柄搬向复位位置(工位III)，绞车刹车气缸恢复原状，辅助刹车气缸复位，解除刹车。此时，仍须将控制阀手柄搬回到防碰位置(工位I)，以保证下次使用安全。不工作时防碰复位阀手柄置工位II。

当防碰的两位通断阀(5)失效或游车大钩继续上升到一定高度时，大钩顶到天车下悬挂重锤的配重块，重锤带动重锺防碰的手动复位与二位三通阀(6)手柄下落，使气阀打开，从工位II进入工位I，主气经节点K2通过该气阀进入常闭继电器(13)，并打开常闭继电器(13)，使气包内主气经节点K1(与防碰的两位通断阀(5)工作原理一样)一路进入绞车刹车气缸(9)，另一路通过棱阀(11”)进入辅助刹车气缸(14)，进而刹死主滚筒。实现联动多点刹车。同时另一路控制气T2控制常开继电器(12)，切断进入主滚筒操作的组合调压阀(4)的进气，常闭继电器(13’)断开，断开主气P1，从而使主滚筒离合器通过快排阀(10)放气，绞车停止转动，滚筒离合器脱开的同时，油门气缸断气，发动机回到怠速运转，实现刹车与动力摘除联动。达到天车第二位补偿防碰的目的。此时，操作司钻控制阀，将无任何反应。待故障排除后，须将防碰的两位通断阀(5)推杆复位，将防碰与复位的手动复位、三位四通阀换向阀(1)手柄搬向复位位置(工位III)，绞车刹车气缸(9)恢复原状，辅助刹车气缸(14)复位，解除刹车。此时，仍须将控制阀手柄搬回到防碰位置(工位I)，以保证下次使用安全。不工作时防碰与复位的手动复位、三位四通阀换向阀(1)手柄置工位II。

紧急刹车装置是利用主刹车气缸，由司钻人为控制绞车刹车。司钻台上设置有紧急刹车的手动复位与二位三通阀(2)，无论何时，只要司钻认为有必要紧急制动，只需按下此阀即可，当按下此阀后，该阀从工位II转入工位I，主气K3经过棱阀(11)、棱阀(11’)进入常闭继电器(13)，并打开常闭继电器(13)，使气包内主气经节点K1(与防碰的两位通断阀(5)工作原理一样)一路进入绞车刹车气缸(9)，另一路通过棱阀(11”)进入辅助刹车气缸(14)，进而刹死主滚筒。同时另一路控制气I2控制常开继电器(12)，切断进入主滚筒操作的组合调压阀(4)的进气，常闭继电器(13’)断开，断开主气P1，从而使主滚筒离合器通过快排阀(10)放气，绞车停止转动，主滚筒便可在最短时间内停止转动，从而达到紧急刹车的目的。待故障排除后，须让辅助刹车气缸(14)复位，刹车气缸恢复原状，解除刹车，回到防碰状态，以保证下次使用安全。

系统中增加液控电磁阀(7)及电控气阀(8)，液控电磁阀(7)在准备状态时，处于断电位置，受到油压后，接通电路，进入工作位置。电控气阀(8)在准备状态时，处于断气位置，通电后接通气口，进入工作位置。当大钩超过设定负荷时，指重表传感器油触发液控电磁阀动作，进而使主气经节点K5通过电控气阀(8)进入棱阀(11)、棱阀(11’)，进入常闭继电器(13)，并打开常闭继电器(13)，使气包内主气经节点K1(与防碰的两位通断阀(5)工作原理一样)一路进入绞车刹车气缸(9)，另一路通过棱阀(11”)进入辅助刹车气缸(14)，进而刹死主滚筒。同时另一路控制气I2控制常开继电器(12)，切断进入主滚筒控制阀的进气F，常闭继电器(13’)断开，断开主气P1，从而使主滚筒离合器通过快排阀(10)放气，主滚筒便可在最短时间内停止转动，达到悬停钻柱的目的，提醒用户钻柱已过载。待故障排除后，须让辅助刹车气缸(14)复位，刹车气缸恢复原状，解除刹车，以保证下次使用安全。

所有阀件均选购已知技术中成熟可靠的液压、气动零部件或电气元器件。各阀各自的连接方式、控制方式均为已知技术。