[发明专利]一种去除液压盘刹的交流变频绞车系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种去除液压盘刹的交流变频绞车系统及其控制方法，该系统采用推盘式刹车系统替代液压盘刹，推盘式刹车系统的常开部分和常闭部分分别实现液压盘刹的工作钳和安全钳的功能，相互配合完成工作制动、驻车制动、紧急制动、防碰制动等液压盘刹的刹车功能，实现交流变频绞车不再配置液压盘式刹车的目标，既减轻了绞车重量，操作简单，使用与维护方便，又降低了生产成本。

技术领域

本发明属于石油钻采装备技术领域，具体涉及一种去除液压盘刹的交流变频绞车系统及其控制方法。

背景技术

按照驱动形式进行分类，绞车有机械驱动绞车、电驱动绞车和液压驱动绞车。常规绞车都要配置一套主刹车加一套辅助刹车，即两套刹车的配置。

主刹车指能直接主动的控制和制动绞车的刹车。液压盘式刹车以其制动容量大、可靠性和安全性高、刹车灵敏度高、可遥控、劳动强度低、刹车散热性好和热稳定性好而成为各种钻机的常备主刹车。液压盘刹具备工作制动、紧急制动、驻车制动、防碰制动四种功能。

近年来，国内交流变频钻机发展的很快，具备绞车、转盘无级变速，交流变频系统数字化精确控制，容易实现钻机的自动化、智能化等优点。但是经过研究发现，对于交流变频钻机的全电系统配置来说，绞车配备液压盘式刹车还需增加额外的液压新系统：液压站、液压阀组等，既占用钻台空间，增加重量，又带来额外的成本支出，并且影响交流变频钻机的全电系统方面的整合利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除液压盘刹的交流变频绞车系统及其控制方法，从绞车结构、推盘式刹车系统及控制方法等方面综合实现交流变频绞车去除液压盘式刹车的目标。

本发明所采用的技术方案是，一种去除液压盘刹的交流变频绞车系统，包括绞车结构部分和绞车控制部分，绞车结构部分包括推盘式刹车系统、滚筒轴总成、减速箱、自动送钻装置和交流变频电机；推盘式刹车系统与滚筒轴总成连接，自动送钻装置通过离合器与减速箱连接，减速箱通与滚筒轴总成连接，交流变频电机与减速箱连接；

绞车控制部分包括PLC控制系统、变频器、司钻控制房、滚筒编码器；PLC控制系统通过工业总线分别与变频器、司钻控制房连接；司钻控制房通过工业控制总线与所述推盘式刹车系统连接；变频器通过电缆与所述交流变频电机连接；滚筒编码器通过连接盘与所述滚筒轴总成连接。

进一步的，所述减速箱为两档减速箱。

进一步的，所述交流变频电机包括两个，均与所述减速箱连接。

本发明的另一个技术方案是，采用上述去除液压盘刹的交流变频绞车系统的控制方法，进行绞车提升或下放动作时，包括以下步骤：

①对推盘式刹车系统常闭部分施加足够气压，逐渐克服弹簧制动力，直到打开常闭部分；

②逐渐降低常开部分活塞腔的气压值，慢慢的减小制动力，直到负载开始上升或下降，进入上提或下放动作；

③在正常的上提或下放过程中，控制常开部分活塞腔气压值的大小，以调节推盘式刹车的制动扭矩，控制负载的上提或下放速度；

进行工作制动时：控制常开部分活塞腔的气压值的大小，使推盘式刹车系统的制动扭矩大于负载力矩，使负载的上提或下放速度为零，实现主刹车的工作制动功能；

进行驻车制动时：直接完全释放推盘式刹车系统的常闭部分的气缸内的气压，则弹簧制动力动作，使常闭部分进入制动状态，实现主刹车的驻车制动功能；

进行紧急制动时：常开部分的活塞腔加压到最大值，常闭部分的气缸断气，弹簧制动，则完成常闭部分与常开部分的共同制动，提供最大制动力矩，实现液压盘刹的紧急制动功能；

进行防碰制动时：绞车过圈防碰系统与推盘式刹车系统联动，实现绞车上提时的防碰制动。