钻机防碰系统自检装置的制作方法

本实用新型属于石油机械技术领域，涉及一种钻机防碰系统自检装置。

背景技术：

目前钻机上配套的防碰系统因阀件和元器件容易受到恶劣天气、水汽腐蚀等影响，会出现粘连、虚接、卡阻等情况，严重影响其工作性能及防碰系统的可靠性。由于阀件和元器件人工检查操作难度大，防碰系统很可能因为突然失效而引发钻井安全事故，因此需要经常进行自检，以便及时发现问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钻机防碰系统的自检装置，解决目前钻机防碰系统无自测功能，人工检查难度大、效率低，隐患无法及时发现的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种钻机防碰系统自检装置，包括电磁换向阀Y1、电磁换向阀Y2和气控换向阀，电磁换向阀Y1和电磁换向阀Y2的进气口分别对外与阀岛气源连通，电磁换向阀Y1的出气口与梭阀接口一连通，梭阀接口二与气控换向阀尾端进气口连通，梭阀接口三与压力开关M2连通；电磁换向阀Y2的出气口与气控换向阀中端进气口连通，气控换向阀出气口与压力开关M3连通；

压力开关M3一端通过压力开关M2及继电器RL02触点与+24V电源连接，压力开关M3另一端一路通过通过继电器RL01线圈接地，压力开关M3另一端另一路与电液控制阀连接，电液控制阀负极接地，电液控制阀的输出端与绞车液压刹车机构的执行部件控制连接；

电磁换向阀Y1和电磁换向阀Y2的线圈各自与PLC控制系统的两个输出端对应连接，PLC控制系统的第三个输出端通过继电器RL02线圈、压力开关M1接回PLC控制系统的输入端，PLC控制系统的另一个输入端与继电器RL01触点一端连接，继电器RL01触点另一端、继电器RL02线圈、压力开关M1三者均与+24V电源连接；

压力开关M1、气控换向阀、梭阀三者共同与机械防碰机构的气压信号输出端连接；

PLC控制系统的第三个输入端与电子防碰信号连接。

本实用新型的钻机防碰系统自检装置，其特征还在于：

所述的压力开关M1、压力开关M2均是常闭型，压力开关M3是常开型。

气控换向阀是常通型，电磁换向阀Y1、电磁换向阀Y2均是常断型。

继电器RL02为常通电，电磁换向阀Y1是常断电，电磁换向阀Y2是常通电。

本实用新型的有益效果是：1)该自检装置，通过对防碰系统中的动作元器件和阀件进行逐一检测，弥补了人工手动检查测试的不足，减轻钻井人员的劳动量，减轻钻工的维护难度，提高钻机防碰系统的保护等级和钻井自动化水平。2)该自检方法要求在每次启动绞车之前进行，对元器件和阀件的断开和闭合功能都进行检测，保证钻井系统单次运行的防碰可靠性，总体提高了检查频率和检查的效果。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构原理图；

图2是本实用新型装置的自检流程图。

图中，1.阀岛气源，2.机械防碰机构，3.绞车液压刹车机构，Y1～Y2分别表示电磁换向阀，X1表示气控换向阀，M1～M3分别表示压力开关，RL01～RL02分别表示继电器，S1表示梭阀，YV1表示电液控制阀，PLCCS表示PLC控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1，本实用新型的结构是，图1中的虚线代表气体管路，实线代表电缆线，长点画线为本实用新型结构的部件，

包括电磁换向阀Y1、电磁换向阀Y2和气控换向阀X1，电磁换向阀Y1和电磁换向阀Y2的进气口分别对外与阀岛气源1连通，电磁换向阀Y1的出气口与梭阀S1接口一连通，梭阀S1接口二与气控换向阀X1尾端进气口连通，梭阀S1接口三与压力开关M2连通；电磁换向阀Y2的出气口与气控换向阀X1中端进气口连通，气控换向阀X1出气口与压力开关M3连通；

压力开关M3一端通过压力开关M2及继电器RL02触点与+24V电源连接，压力开关M3另一端一路通过通过继电器RL01线圈接地，压力开关M3另一端另一路与电液控制阀YV1连接，电液控制阀YV1负极接地，电液控制阀YV1的输出端与绞车液压刹车机构3的执行部件控制连接；

电磁换向阀Y1和电磁换向阀Y2的线圈各自与PLC控制系统PLCCS的两个输出端(A信号、B信号)对应连接，PLC控制系统PLCCS的第三个输出端(C信号)通过继电器RL02线圈、压力开关M1接回PLC控制系统PLCCS的输入端(D信号)，PLC控制系统PLCCS的另一个输入端与继电器RL01触点一端连接，继电器RL01触点另一端、继电器RL02线圈、压力开关M1三者均与+24V电源连接；压力开关M1、气控换向阀X1、梭阀S1三者共同与机械防碰机构2的气压信号输出端连接；PLC控制系统PLCCS的第三个输入端与电子防碰信号(P输出信号)连接。

其中，压力开关M1、压力开关M2均是常闭型，压力开关M3是常开型，气控换向阀X1是常通型，电磁换向阀Y1、电磁换向阀Y2均是常断型。正常钻井情况下，继电器RL02为常通电，电磁换向阀Y1是常断电，电磁换向阀Y2是常通电。

本实用新型的工作原理是：

1)机械防碰机构2(天车防碰或过卷防碰)的防碰气信号为通气信号，主刹车路线是通过梭阀S1和气控换向阀X1分别断开压力开关M2和压力开关M3，使得电液控制阀YV1的线圈断电，从而控制绞车液压刹车机构3进行刹车，作为一级刹车；

同时PLC控制系统PLCCS接收到机械防碰机构2的防碰气信号，通过压力开关M1转换的电信号(D信号)以及电子防碰信号(P信号)，然后分别输出三路控制信号(A信号、B信号、C信号)，其中C信号控制继电器RL02触点断开，A信号控制电磁换向阀Y1通电，气路导通后通过梭阀S1再次断开压力开关M2，B信号控制电磁换向阀Y2断电，切断气源后使压力开关M3断开；继电器RL02触点、压力开关M2、压力开关M3串联并控制电液控制阀YV1的通断电，从而控制绞车液压刹车机构3进行刹车，作为二级刹车。

2)自检装置进行自检时，继电器RL02触点、压力开关M2和压力开关M3以及检测继电器RL01线圈串联形成回路，PLC控制系统PLCCS先输出A、B、C控制信号，然后PLC控制系统PLCCS再输出控制信号(为A的反信号，其它同理)，先将继电器RL02线圈依次接通和断开，其次给电磁换向阀Y1和电磁换向阀Y2依次供电和断电，其控制的压力开关M2和压力开关M3被导通和断开，每次检测动作都会触发继电器RL01的通电和断电，则继电器RL01触点的信号反馈回到PLC控制系统PLCCS中，提供检测结果和操作指令。整个检测过程按照预设的程序进行，无需人工干预。

主电路上的继电器RL02触点以及压力开关M2、压力开关M3既作为检测的执行对象，同时又是防碰系统的二级刹车动作执行元件。

参照图2，本实用新型装置的检测流程，包括以下步骤：

步骤1、绞车电机启动之前盘刹应处在急停状态，在绞车电机启动之前系统先运行自检程序。

步骤2、PLC控制系统检测机械防碰信号，如果没有，则执行步骤3)；如果有防碰信号，报警提示司钻人员检查并复位防碰阀，然后执行步骤3)；

步骤3、PLC控制系统检测电子防碰信号，如果没有，则执行步骤4)；如果有防碰信号，报警提示司钻人员检查并复位电子防碰装置，然后执行步骤4)；

步骤4、PLC控制系统输出A、B、C信号，闭合继电器RL02触点、给电磁换向阀Y1断电，给电磁换向阀Y2供电、检测继电器RL01线圈开关信号，若全部元器件闭合成功，继电器RL01线圈有信号，则执行步骤5)；如果继电器RL01线圈没有信号，没有全部闭合成功，系统提示检查所有元件；

步骤5、PLC控制系统输出A信号，给电磁换向阀Y1供电、并保持继电器RL02触点闭合、电磁换向阀Y2供电，检测继电器RL01线圈如果有信号，系统提示压力开关M2断开失效，继续执行步骤6)；

步骤6、PLC控制系统输出B信号，给电磁换向阀Y2断电、并保持继电器RL02触点闭合、电磁换向阀Y1断电，检测继电器RL01线圈如果有信号，系统提示压力开(M3断开失效，继续执行步骤7)；

步骤7、PLC控制系统输出C信号，断开继电器RL02触点、并保持电磁换向阀Y1断电，电磁换向阀Y2供电，检测继电器RL01线圈如果有信号，系统提示继电器RL02断开失效，继续执行步骤8)；

步骤8、PLC控制系统累计统计步骤4～步骤7三次检测继电器RL01线圈的信号，如果同时满足都是无信号，即元件断开正常，继续执行步骤9)；

步骤9、保持给电磁换向阀Y1供电、电磁换向阀Y2供电、继电器RL02触点闭合，PLC控制系统输出信号，检测继电器RL01线圈如果没有信号，系统提示压力开关M2闭合失效，继续执行步骤10)；

步骤10、保持电磁换向阀Y2断电、电磁换向阀Y1断电、继电器RL02触点闭合，PLC控制系统控制输出信号，检测继电器RL01线圈如果没有信号，系统提示压力开关M3闭合失效，继续执行步骤11)；

步骤11、保持继电器RL02触点断开、电磁换向阀Y1断电、电磁换向阀Y2供电，PLC控制系统控制输出信号，检测继电器RL01线圈如果没有信号，系统提示继电器RL02闭合失效，继续执行步骤12)；

步骤12、PLC控制系统累计统计步骤9～步骤11三次检测继电器RL01线圈的信号，如果同时满足都是有信号，即元件闭合正常，则自检成功，然后系统就可以启动绞车；如果不能满足都是有信号，即元件闭合不正常，则查找故障进行排除。