油田钻机及其支腿调平系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了油田钻机及其支腿调平系统，能够提高调平的精度和效率。所述支腿调平系统包括与各支腿对应设置的垂直油缸以及与各所述垂直油缸的伸缩油路连通的控制阀，所述支腿调平系统还包括与所述控制阀信号连接的控制器和与所述控制器信号连接的水平角度传感器，所述水平角度传感器用于检测各所述支腿支撑的平面与水平面的夹角，所述控制器根据所述夹角控制所述控制阀，以缩回偏高一侧的所述垂直油缸。本实用新型以检测的夹角为参照，精准地得出支腿的水平状态，并根据夹角的大小控制偏高一侧的垂直油缸缩回，避免了人工调平的随意性，提高了调平精度和效率。
【专利说明】油田钻机及其支腿调平系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液压机械【技术领域】，特别是涉及一种油田钻机的支腿调平系统。本实用新型还涉及一种具有上述支腿调平系统的油田钻机。
【背景技术】
[0002]油田钻机在进行钻井时，要求整车处于水平状态，否则会发生井眼倾斜、井口报废。现有的油田钻机具有用于支撑的支腿，所述支腿通常由钢板材料拼焊成箱型结构，由于支腿对整车具有支撑作用，故要使得整车处于水平状态就需要对支腿进行调平。支腿的端部安装有垂直油缸，在钻井作业之前，需要垂直油缸伸出，以便支撑油田钻机离开地面，使得轮胎离地，从而进行支腿的调平。
[0003]请参考图1和图2，图1为现有技术中油田钻机的支腿调节系统一种设置方式的结构示意图；图2为现有技术中油田钻机的支腿调节系统另一种设置方式的结构示意图。
[0004]现有技术中的一种支腿调平系统采用手动多路阀控制支腿伸缩，包括驱动支腿垂直运动的垂直油缸I’和驱动支腿水平伸缩的水平油缸2’，液压泵4’从液压油箱5’中吸油，然后通过多路阀3’与垂直油缸I’和水平油缸2’连通，进而通过多路阀3’调节两个油缸的伸缩，以实现支腿的调节，完成整车作业前的调平。
[0005]如图1所示，多路阀3’包括右后油缸选择阀7’、右前油缸选择阀8’、左前油缸选择阀9’、左后油缸选择阀10’和油缸伸缩阀11’ ；在调平作业前，一般先将右后油缸选择阀7’、右前油缸选择阀8’、左前油缸选择阀9’和左后油缸选择阀10’选择到水平油缸位置，然后通过油缸伸缩阀11’将水平油缸2’全部伸出到最大行程，将支腿水平向外伸展；接着，将右后油缸选择阀7’、右前油缸选择阀8’、左前油缸选择阀9’和左后油缸选择阀10’选择到垂直油缸位置，通过油缸伸缩阀11’将垂直油缸I’全部伸出到最大行程，为调平做好准备。
[0006]现有技术中的油田钻机还包括水平仪6’，水平仪6’用于检测整车的水平状况，判断整车的倾斜度；例如，当水平仪6’显示整车处于向右倾斜时，说明左侧的轮胎离地较高，将左前油缸选择阀9’和左后油缸选择阀10’打到垂直油缸位，然后通过油缸伸缩阀11’将左侧的垂直油缸缩回一部分，在缩回的同时观察水平仪6’，从而判断整车是否处于水平状态；同理，当水平仪6’显示整车向左倾斜时，将右后油缸选择阀V和右前油缸选择阀8，打到垂直油缸位，调节右侧的垂直油缸，直至整车处于水平状态。
[0007]如图2所示，现有技术中还提供了另一种支腿调平系统，采用电控支腿伸缩回路，在液压泵4’与垂直油缸I’和水平油缸2’的连通油路上设有左前水平伸缩阀12’、左前垂直伸缩阀13’、右前水平伸缩阀14’、右前垂直伸缩阀15’、左后水平伸缩阀16’、左后垂直伸缩阀17’、右后水平伸缩阀18’、右后垂直伸缩阀19’，上述伸缩阀分别用于控制左前水平油缸、左前垂直油缸、右前水平油缸、右前垂直油缸、左后水平油缸、左后垂直油缸、右后水平油缸和右后垂直油缸的伸缩；在调平作业前，也是通过控制与水平油缸2’对应的控制阀，使得相应的控制阀得电，以便将全部的水平油缸2’伸出到最大行程，使与垂直油缸I’对应的控制阀得电，将全部的垂直油缸I’伸出到最大行程；然后根据水平仪6’的显示调节相应的垂直油缸，直至整车处于水平状态。
[0008]在上述调节过程中，整车处于水平状态的标准完全依靠操作人员通过观察水平仪6’进行判断，存在较大的人为操作误差；调平操作需要反复的进行，操作过程较为复杂，在较大程度上增加了操作人员的工作强度；由于调平需要反复多次进行，故增加了作业前的准备时间，从整体上降低了工作效率。
[0009]因此，如何设置一种油田钻机的支腿调平系统及方法，以提高调平的精度和效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的是提供一种油田钻机的支腿调平系统，能够提高调平的精度和效率。
[0011]本实用新型的另一目的是提供一种具有上述支腿调平系统的油田钻机。
[0012]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种油田钻机的支腿调平系统，包括与各支腿对应设置的垂直油缸以及与各所述垂直油缸的伸缩油路连通的控制阀，所述支腿调平系统还包括与所述控制阀信号连接的控制器和与所述控制器信号连接的水平角度传感器，所述水平角度传感器用于检测各所述支腿支撑形成的平面与水平面的夹角，所述控制器根据所述夹角控制所述控制阀，以缩回偏高一侧的所述垂直油缸。
[0013]本实用新型的支腿调平系统设有水平角度传感器，能够检测各个支腿形成的平面与水平面之间的夹角，并将夹角信号传递给控制器，以便控制器能够对控制阀发出指令，进而通过控制阀控制偏高一侧的垂直油缸缩回，以调整支腿的水平状态；整个支腿的调平过程通过控制器和水平角度传感器自动完成，避免了人工操作误差，使得调平作业更加精准、高效，提高了钻井作业的成功率。
[0014]优选地，所述控制阀为手电一体式多路阀，所述控制阀的各个换向联阀对应设置在各所述垂直油缸的伸缩油路上，各所述换向联阀具有进油口和回油口，当所述换向联阀处于第一工作位时，所述进油口和回油口分别与对应的所述垂直油缸的有杆腔和无杆腔连通，当所述换向联阀处于第二工作位时，所述进油口和回油口分别与对应的所述垂直油缸的无杆腔和有杆腔连通，所述换向联阀的控制端设有切换所述第一工作位和第二工作位的电磁阀或者操作手柄。
[0015]控制阀可以采用手电一体式多路阀，在调平过程中，如果电磁阀发生故障，则可以通过操作手柄控制所述控制阀进行工作，以完成垂直油缸的伸缩，实现支腿调平，从而保证钻井作业的正常进行。
[0016]优选地，所述电磁阀包括分别将其切换到所述第一工作位和第二工作位的第一电磁阀和第二电磁阀。
[0017]优选地，所述支腿调平系统还包括用于衡量各所述支腿支撑的平面是否水平的水平仪。
[0018]在采用手动调平或者水平角度传感器出现故障时，可以通过水平仪判断整车是否水平，以便进行后续调平。
[0019]本实用新型还提供一种油田钻机，包括用于支撑的支腿和调节所述支腿的支腿调平系统，所述支腿调平系统为上述任一项所述的支腿调平系统。[0020]由于本实用新型的油田钻机具有上述任一项所述的支腿调平系统，故上述任一项所述的支腿调平系统所产生的技术效果均适用于本实用新型的油田钻机，此处不再赘述。
[0021]优选地，所述支腿包括左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿，各所述垂直油缸分别为与所述左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿对应的左前垂直油缸、左后垂直油缸、右前垂直油缸和右后垂直油缸。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中油田钻机的支腿调节系统一种设置方式的结构示意图；
[0023]图2为现有技术中油田钻机的支腿调节系统另一种设置方式的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型所提供油田钻机在一种【具体实施方式】中的主视图；
[0025]图4本实用新型所提供支腿调平系统在一种【具体实施方式】中的原理示意图；
[0026]图5为本实用新型所提供水平角度传感器一种设置方式的结构示意图；
[0027]图6为本本实用新型所提供水平仪一种设置方式的结构示意图；
[0028]图7为本实用新型所提供支腿调平系统一种调平方法的流程示意图。
[0029]图1-2 中:
[0030]I’垂直油缸、2’水平油缸、3’多路阀、4’液压泵、5’液压油箱、6’水平仪、7’右后油缸选择阀、8’右前油缸选择阀、9’左前油缸选择阀、10’左后油缸选择阀、11’油缸伸缩阀、12’左前水平伸缩阀、13’左前垂直伸缩阀、14’右前水平伸缩阀、15’右前垂直伸缩阀、16’左后水平伸缩阀、17’左后垂直伸缩阀、18’右后水平伸缩阀、19’右后垂直伸缩阀
[0031]图3-7 中:
[0032]I垂直油缸、11左前垂直油缸、12左后垂直油缸、13右前垂直油缸、14右后垂直油缸、2控制阀、21换向联阀、22电磁阀、221第一电磁阀、222第二电磁阀、23操作手柄、3水平角度传感器、4液压泵、5油箱、6水平仪
【具体实施方式】
[0033]本实用新型的核心是提供一种油田钻机的支腿调平系统，能够提高调平的精度和效率。
[0034]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0035]请参考图3和图4，图3为本实用新型所提供油田钻机在一种【具体实施方式】中的主视图；图4本实用新型所提供支腿调平系统在一种【具体实施方式】中的原理示意图。
[0036]本实用新型的油田钻机包括用于支撑的支腿以及调节所述支腿水平状态的支腿调平系统，各个所述支腿具有与其对应设置的垂直油缸1，所述支腿调平系统通过控制垂直油缸I的伸缩对支腿的高度进行调节，进而使得各个支腿处于同一水平面内，以支撑油田钻机的整车处于水平状态，保证钻机作业的顺利进行。
[0037]其中，所述支腿包括左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿，各垂直油缸I分别为与所述左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿对应的左前垂直油缸11、左后垂直油缸12、右前垂直油缸13和右后垂直油缸14。
[0038]请结合图5，图5为本实用新型所提供水平角度传感器一种设置方式的结构示意图。
[0039]如图4和图5所示，本实用新型的支腿调平系统包括垂直油缸1、控制阀2、水平角度传感器3和控制器，控制阀2和水平角度传感器3均与控制器信号连接；控制阀2连通在垂直油缸I的伸缩油路上，以便调节垂直油缸I的伸缩；油田钻机的各个支腿支撑在整车的底面，水平角度传感器3用于检测各个支腿所支撑形成的底面与水平面之间的夹角，并将检测到的夹角信号传递该控制器；控制器接收到所述夹角信号后，根据所述夹角信号判断支腿是否水平，并计算得出偏高一侧的垂直油缸需要缩回的量值，以根据支腿的倾斜情况以及偏高一侧的垂直油缸需要缩回的量值制定相应的控制指令，并将该控制指令传递给控制阀2 ;控制阀2根据接收到的控制指令进行相应动作，控制偏高一侧的垂直油缸I按照所述量值缩回。
[0040]例如，控制器根据所述夹角信号判断整车向右倾斜，说明左侧的垂直油缸I伸出较多，且夹角的大小反映倾斜的程度，当控制器接收到所述夹角信号后能够换算得到相应的垂直油缸I需要缩回的幅度，也就是垂直油缸I需要缩回的量值，然后传递给控制阀2，控制阀2相应地控制右侧的垂直油缸I按照所述量值缩回，以便各个支腿所支撑形成的平面保持水平状态，完成支腿调平。
[0041]同理，如果控制器根据所述夹角信号判断整车向左倾斜或者向前、向后倾斜，则计算各个垂直油缸I需要伸缩的量值并向控制阀2发出控制指令，控制阀2控制右侧或者前侦U、后侧的垂直油缸I按照所述量值缩回；或者，控制器可以计算得出偏低一侧的垂直油缸I需要伸出的量值，则控制阀2可以控制偏低一侧的垂直油缸I按照所述量值伸出，以实现支腿调平。
[0042]需要说明的是，由于油田钻机在钻井作业的过程中，车体的轮胎需要离开地面，当垂直油缸I伸出到最大行程时，轮胎能够完全离开地面，此时进行调平后即可直接进行钻井作业；如果在车体的轮胎未离地时即进行调平，即使调平完成后，还要调整垂直油缸I使得轮胎离地，而由于地面的平整度不同，要实现轮胎离地需要各个垂直油缸I伸出的程度可能存在差异，则当轮胎离地后整车还可能会出现倾斜，也就是说，当垂直油缸I未伸出到最大行程时进行的调平是无效的。
[0043]因此，在进行支腿调平时首先需要将垂直油缸I伸出到最大行程，以便车胎离地、将整车支撑起来，为后续钻井做好准备，然后在车胎离地的情况下进行整车调平，故此时进行调平时只需控制较高一侧的垂直油缸I缩回一定的量即可，不存在控制垂直油缸I继续伸出的情况。
[0044]当然，上述说明并不能理解为控制阀2仅能够控制垂直油缸I缩回，而不能控制垂直油缸I伸出，本实用新型的控制阀2能够实现对垂直油缸I伸缩的控制，在支腿调平前，控制阀2控制垂直油缸I伸出到最大行程，调平时则控制偏高一侧的垂直油缸I按照所述
量值缩回。
[0045]其中，所述信号连接是指以有线或者无线的方式实现信号传递的一种连接方式。
[0046]采用本实用新型的支腿调平系统进行调平时，首先检测整车与水平面的夹角，进而通过夹角能够准确地判断支腿是否水平；如果否，可以根据所述夹角直接计算得出垂直油缸需要缩回的量值，然后直接控制偏高的一侧垂直油缸按照所述量值缩回，然后重新检测夹角，如此反复至支腿处于水平状态后终止。可见，本实用新型的支腿调平系统以支腿所共同支撑形成的平面与水平面的夹角为参照，从而能够精准地得出支腿是否处于水平状态，避免了人眼衡量引起的误差，提高了检测精度；另一方面，还可以通过夹角得出需要调整的垂直油缸的缩回幅度，即所述量值，避免了垂直油缸调整的任意性，以减小重复调整的次数，提闻调节效率。
[0047]在所述支腿包括左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿时，所述左侧的垂直油缸I包括左前垂直油缸11和左后垂直油缸12，所述右侧的垂直油缸I包括右前垂直油缸13和右后垂直油缸14 ;所述前侧的垂直油缸I包括左前垂直油缸11和右前垂直油缸13 ；所述后侧的垂直油缸I包括左后垂直油缸12和右后垂直油缸14。
[0048]此外，水平角度传感器3可以设置在油田钻进的下架板上，也可以安装在其上架板上，或者是其他水平设置的板面上，以便通过该水平板面的移动检测支腿的倾斜状况。
[0049]进一步地，如图4所示，控制阀2可以为手电一体式多路阀，控制阀2包括若干换向联阀21，各个换向联阀21相应地设置在各个垂直油缸I的伸缩油路上，各换向联阀21之间采用并联的连接方式；换向联阀21具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，其进油口和回油口分别与液压泵4和液压油箱5连通，换向联阀21的第一工作油口和第二工作油口分别与对应的垂直油缸I的有杆腔和无杆腔连通；当换向联阀21处于第一工作位时，其进油口和回油口分别与其第一工作油口和第二工作油口连通，以便进油口和回油口分别与对应的垂直油缸I的有杆腔和无杆腔连通，实现有杆腔进油、无杆腔回油，完成与其对应的垂直油缸I的缩回；当所述换向联阀21处于第二工作位时，其进油口和回油口分别与第二工作油口和第一工作油口连通，以实现对应的垂直油缸I的无杆腔进油、有杆腔回油，完成与其对应的垂直油缸I的伸出；换向联阀21的控制端可以通过电磁阀22或者操作手柄23进行控制，换向联阀21的控制端设有电磁阀22和操作手柄23，电磁阀22或者操作手柄23可以在上述第一工作位和第二工作位之间进行切换。
[0050]此外，本实用新型的换向联阀21还具有第三工作位，当处于第三工作位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口均处于截止状态，此时与该换向联阀21对应的垂直油缸I没有伸缩，即垂直油缸I保持在其所需的位置；例如，当完成支腿调平后，可以将换向联阀21切换到第三工作位，以便垂直油缸I保持在该位置，对整车进行支撑。
[0051]当控制阀2选择电磁阀22进行控制时，通过电磁阀22得电和失电选择不同的工作位置，当控制阀2的进油口与垂直油缸I的有杆腔连通、回油口与垂直油缸I的无杆腔连通时，液压油通过液压泵4流入垂直油缸I有杆腔，以驱动垂直油缸I缩回；当控制阀2的进油口与垂直油缸I的无杆腔连通、回油口与垂直油缸I的有杆腔连通时，液压油通过液压泵4传送到垂直油缸I的无杆腔，驱动垂直油缸I向外伸出。
[0052]其中，电磁阀22还可以包括第一电磁阀221和第二电磁阀222，当第一电磁阀221得电时，将所述电磁阀22切换到第一工作位，也就是说，第一电磁阀221控制垂直油缸I缩回；当第二电磁阀222得电时，将所述电磁阀22切换到第二工作位，此时，垂直油缸I的无杆腔进油，驱动垂直油缸I伸出。
[0053]显然，控制阀2还可以通过操作手柄23进行控制，将操作手柄23调节到不同的位置，以改变控制阀2的连通路径，实现垂直油缸I的伸缩，其作用过程参见电磁阀22。
[0054]当控制闽2设直为手电一体式多路闽时，如果电磁闽22出现故障，可以米用手动替代电动，通过操作手柄23实现调平过程，避免了整个调平系统因为电磁阀22的故障而整体瘫痪，保证了油田钻机的正常运行。
[0055]请进一步参考图6，图6为本本实用新型所提供水平仪一种设置方式的结构示意图。
[0056]与此同时，本实用新型的支腿调平系统还可以包括水平仪6，由于控制阀2通过电磁阀22自动执行控制指令，则在电磁阀22故障后需要进行手动调平，此时可以借助水平仪6观察各个支腿是否水平，以辅助完成调平作业；如果整车向右倾斜，说明左侧的垂直油缸I伸出较多，可以通过操作手柄23控制左前垂直油缸11和左后垂直油缸12缩回，在调节的过程中借助水平仪6持续观察整车的水平状况，直至调整到整车处于水平状态。
[0057]请参考图7，支腿调平系统一种调平方法的流程示意图。
[0058]本实用新型提供的支腿调平系统，可以采用以下步骤进行调节:
[0059]Sll:将与各个支腿对应的垂直油缸I全部伸出到最大行程，以图4为例，即左前垂直油缸11、左后垂直油缸12、右前垂直油缸13和右后垂直油缸14均伸出到最大行程；
[0060]S12:检测各个支腿所支撑的平面与水平面之间的夹角，以判断支腿的水平状况；
[0061]S13:判断检测到的夹角是否为零，如果是，说明整车处于水平状态，则终止，如果否，则执行步骤S14;
[0062]S14:根据所述夹角判断支腿的倾斜方向，并计算偏高一侧的垂直油缸I需要缩回的量值；
[0063]S15:如果向右倾斜，则控制左侧的垂直油缸缩回所述量值，如果向左倾斜，则控制右侧的垂直油缸缩回所述量值，如果向前倾斜，则控制后侧的垂直油缸缩回所述量值，如果向后倾斜，则控制前侧的垂直油缸缩回所述量值，然后返回执行步骤S12，直至检测到的夹角为零。
[0064]采用上述步骤，首先将各个垂直油缸I伸出到最大行程，然后以此为基准进行调平，由于垂直油缸I缩回的量值已经通过夹角计算得出，相对于现有技术中肉眼观察后根据估量值进行的调节相比，本实用新型的支腿调平方法无需进行垂直油缸I的反复伸缩，只需控制偏高一侧的垂直油缸I按照计算得出的量值缩回即可，简化了操作过程，有利于提高调平效率。
[0065]此外，所述量值可以根据夹角的方向和大小进行计算得出，具体可以参照上文中支腿调平系统。
[0066]以上对本实用新型所提供的油田钻机及其支腿调平系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种油田钻机的支腿调平系统，包括与各支腿对应设置的垂直油缸(I)以及与各所述垂直油缸(I)的伸缩油路连通的控制阀(2)，其特征在于，所述支腿调平系统还包括与所述控制阀(2)信号连接的控制器和与所述控制器信号连接的水平角度传感器(3)，所述水平角度传感器(3)用于检测各所述支腿支撑形成的平面与水平面的夹角，所述控制器根据所述夹角控制所述控制阀(2)，以缩回偏高一侧的所述垂直油缸(I)。
2.如权利要求1所述的支腿调平系统，其特征在于，所述控制阀(2)为手电一体式多路阀，所述控制阀(2)的各个换向联阀(21)对应设置在各所述垂直油缸(I)的伸缩油路上，各所述换向联阀(21)具有进油口和回油口，当所述换向联阀(21)处于第一工作位时，所述进油口和回油口分别与对应的所述垂直油缸(I)的有杆腔和无杆腔连通，当所述换向联阀(21)处于第二工作位时，所述进油口和回油口分别与对应的所述垂直油缸(I)的无杆腔和有杆腔连通，所述换向联阀(21)的控制端设有切换所述第一工作位和第二工作位的电磁阀(22)和操作手柄(23)。
3.如权利要求2所述的支腿调平系统，其特征在于，所述电磁阀(22)包括分别将其切换到所述第一工作位和第二工作位的第一电磁阀(221)和第二电磁阀(222)。
4.如权利要求1-3任一项所述的支腿调平系统，其特征在于，所述支腿调平系统还包括用于衡量各所述支腿支撑的平面是否水平的水平仪(6 )。
5.一种油田钻机，包括用于支撑的支腿和调节所述支腿的支腿调平系统，其特征在于，所述支腿调平系统为上述1-4任一项所述的支腿调平系统。
6.如权利要求5所述的油田钻机，其特征在于，所述支腿包括左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿，各所述垂直油缸(I)分别为与所述左前支腿、左后支腿、右前支腿和右后支腿对应的左前垂直油缸(11)、左后垂直油缸(12)、右前垂直油缸(13)和右后垂直油缸(14)。
【文档编号】E21B15/00GK203460846SQ201320437530
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】张永亮, 曹培雷, 於磊, 王建东, 刘卫华 申请人:徐州重型机械有限公司