重庆科技学院本科生毕业设计 3司钻房控制系统设计
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图3.5 司钻房气控系统原理图
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①盘刹控制
当a1、a2、a3和a4无信号时，PLC给阀岛与阀1有电信号，阀1打开给盘刹供气，盘刹释放可操作。当井架防碰开关阀打开或防碰过圈阀打开时，它们都提供气信号，经梭阀（OS-1/4-B）到压力开关（PEV-1/4-B），压力开关接收气信号后发出电信号a1给PLC，PLC则断开阀岛阀1信号，阀1关闭排气，盘刹刹车，同时PLC断开阀岛阀7、阀9和阀4电信号实现滚筒离合摘离和自动送钻离合摘离。当游车到紧急高度或送钻出现故障时，电控系统发出一个电信号a2到PLC，PLC则断开阀岛阀1电信号，阀1关闭排气，盘刹刹车，同时PLC断开阀岛阀7、阀9和阀4电信号，实现滚筒离合摘离和自动送钻离合摘离。当油压过低或过高时，电机控制系统发生一个电信号a3到PLC，PLC则断开阀岛阀1信号，阀1关闭排气，盘刹刹车，同时PLC断开阀岛阀7、阀9和阀4电信号实现滚筒离合摘离和自动送钻离合摘离，再控制主电路停机。当主电机出现故障时，电机控制系统发生一个电信号a4到PLC，PLC则断开阀岛阀1信号，阀1关闭排气，盘刹刹车，同时PLC断开阀岛阀7、阀9和阀4电信号实现滚筒离合摘离和自动送钻离合摘离，再控制电机停机，待故障排出后，故障信号消失再重新启动电机。
②气喇叭开关
当司钻需要提供警队工作人员注意时，按下面板上的气喇叭开关（P22805N），开关输出电信号b到PLC，PLC则给阀岛2电信号，阀2打开，供气给气喇叭，气喇叭鸣叫，松开喇叭后b信号消失，气喇叭停止鸣叫。
③转盘惯刹
当转盘惯刹开关（RT404）处于刹车位置时，输出电信号c到PLC,PLC给阀岛3电信号，阀3打开，输出气信号到转盘惯刹离合后，同时输出电信号给转盘电机，控制转盘电机停机，以实现转盘刹车，只有当开关复位后，电机才能再次启动。
④自动送钻离合
当面板自动送钻离合开关（RT404N）处于离合位置时，输出电信号d给PLC,PLC则给阀岛4电信号，阀4打开输出气信号，开启设在绞车内继气器（VL-3-1/4）,继气器开启输出气到自动送钻离合器，实现自动送钻离合，同时PLC断开阀岛阀7、阀9信号，使阀7、阀9关闭排气，滚筒离合器摘离。
⑤风动旋扣器控制
1）风动上扣，当风动旋扣器面板控制开关（RT410N）旋转至上扣位置时，开关发出信号f到PLC，PLC则给阀岛阀6输出电信号，阀6开启输出气信号打开机井架上风动旋扣继气器K23JK-F40，气源经风动旋扣器继气器给水龙头气动马达，实现风动上扣。
2）风动卸扣，当面板风动旋扣器继气器开关旋转至卸扣位置时，开关发出信
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号e到PLC，PLC则给阀岛阀5电信号，阀5打开，延时2秒（可调）给阀岛阀6信号，阀6打开，阀5和阀6分别控制风动旋扣器换向阀（K24Q-L40A）和继气器（K23JK-F40）实现风动卸扣。
3）风动上扣和风动卸扣功能互锁。 ⑥防碰释放开关
当游车上升到紧急高度时，盘刹刹车，若要让游车下放，此时与要按下面板上防碰释放开关（P22805N）开关输出电信号g给PLC，PLC则给阀岛阀8电信号，阀8打开排气，PLC给阀岛阀电信号，信号a1、a2对PLC不起作用（电信号a1、a2在信号f消失后，仍对PLC起作用），阀岛阀1开启，盘刹可操作，司钻通过防碰释放阀和盘刹控制手柄慢慢下放游车。防碰释放开关可复位。当游车下放到安全高度，将防碰开关阀（绞车防碰过圈阀FP-L6和井架防碰开关2-HA-1）复位，钻机正常使用。
⑦滚筒离合
由于钻机绞车有两个动力电机，分别从两侧通过传动箱和两个气胎离合器输入动力。所以对于滚筒离合的控制方法有三种：
1）只选择滚筒左离合，即只用滚筒左侧电动机动力输入。先将滚筒左电机控制开关置打开位置，再打开滚筒离合开关（RT404N）,当电机再控制开关和滚筒离合开关都打开后，输出电信号j1和h给PLC，PLC接电信号j1和h则给阀岛阀7电信号，阀7打开输出气信号打开绞车内继气器（VL-3-1/2），气源经继气器（VL-3-1/2）给滚筒做离合器充气，滚筒左离合器挂合，此时通过速度控制手柄调节电机速度，实现滚筒动力从左侧电机输入。
2）只选择滚筒滚筒右离合，即只用滚筒右侧电机动力输入。先将滚筒右电机控制开关置打开位置，再打开滚筒离合开关（RT404N），当电机右控制开关和滚筒离合开关都打开后，输出电信号j2和h给PLC，PLC接电信号j2和h则给阀岛阀9电信号，阀9打开输出气信号打开绞车内继气器（VL-3-1/2），气源经继气器（VL-3-1/2）给滚筒做离合器充气，滚筒右离合器挂合，此时通过速度控制手柄调节电机速度，实现滚筒动力从右侧电机输入。
3）选择左、右两侧动力同时输入。先将左、右电机控制开关置打开位置，再打开滚筒离合开关（RT404N），当电机右控制开关和滚筒离合开关都打开后，输出电信号j1、j2和h给PLC，PLC接电信号j2和h则给阀岛阀7、阀9电信号，使阀7、阀9打开，阀7、阀9分别打开绞车滚筒左右离合器继气器，气源经继气器充气挂合，再通过速度控制手柄调节两电动机速度，实现两侧动力同时输入。 上述三种方法，操作中也可以先将电机控制开关打开，通过电机速度控制手柄调节电机为某一值，再打开滚筒离合开关，一样只要当电机控制开关和滚筒离合开
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关都打开后，就会输出电信号h、j1或者j2给PLC，PLC则相应给阀7和或阀9电信号，再打开滚筒离合继气器，气源经继气器充气给滚筒离合器，实现滚筒挂合，实现动力的三种形式输入。
⑧当需要钻机实现其它功能时，可打开备用开关(RT404N)输出电信号i给PLC，PLC则给阀岛阀10、阀11、阀12电信号，阀10、阀11、阀12打开。另外，当阀岛阀1~9某阀件有问题时，可用阀10、阀11、阀12取代。
⑨自动送钻离合与滚筒离合互锁
即当信号d和信号h同时存在时，PLC则打开阀岛阀1电信号，阀1打开给盘刹供气，盘刹刹车，同时PLC断开阀岛阀4、阀7和阀9电信号实现滚筒离摘离和自动送钻摘离。
3.4 本章小结
本章首先介绍了司钻房的整体情况，然后对司钻房的气控系统进行阐述，包括其功用、工艺要求和系统组成，对气控系统的主要功能元件——阀岛进行了概述性的介绍。本章主要的内容是气控系统的功能设计，结合PLC，实现了司钻房气控系统的主要功能。
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重庆科技学院本科生毕业设计 4绞车控制系统设计
4 绞车控制系统设计
4.1 绞车的概述
4.1.1 绞车的功用
绞车在钻井工作中主要起以下几方面的作用：
①提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要。 ②悬挂静止的钻具，在钻进过程中送进钻柱、钻头、控制钻压。 ③利用绞车的猫头机构紧、卸钻具丝扣，起吊管子和重物。 ④作为转盘的变速机构和中间机构传动结构。 ⑤当采用整体起升式井架时，用来起放井架。
⑥当绞车带捞砂滚筒时，绞车还担负着提取岩心筒、试油等工作。 ⑦安装钻台设备，完成其它辅助工作。
4.1.2 绞车的工艺要求
根据绞车的上述功用，为满足钻井工作的需要，对绞车提出了一下加点要求：
①绞车必须具有足够大的功率，在最低转速时钢丝绳具有足够大的快绳拉力，以保证游动系统能提升设计井深的钻具负荷；能完成最大载荷的下套管作业；并具有一定的超载解除卡钻事故的能力。为此，要求绞车提升不见在短时间最大载荷作用下要有足够的强度、钢度，载绞车使用期限内，滚筒、轴、轴承及传动件要有足够的寿命。
②绞车滚筒的尺寸和容绳量应能保证在钻井作业和倒换钢丝绳时缠绳状态良好，绳速适当，绳层厚度不高于刹车鼓，以保证作业安全并可延长钢丝绳的使用寿命。辅助滚筒应能缠得下相当于井深长度的钢丝绳。
③绞车要能适应起重量的变化，有足够的起升档数，最好是实现无级调速，以便提高功率的利用率，节省起下钻的时间。
④绞车应用灵敏而耐久的刹车机构和强有力的辅助刹车，以确保在钻井作业中，能准确地调节钻压，均与送钻，在下钻的过程中能随意控制下钻速度，制动准确可靠。滚筒的刹车鼓或者刹车片应耐用。
⑤绞车应配备猫头机构，以供紧、卸钻具丝扣和下钻台起吊重物。 ⑥绞车应具有头钢度大的支架和底座，以保证绞车的整体运输。中型绞车为了整体运输，其重量应在100KN以内，重型和超重型绞车要使拆散运输的单元的15KN以内，应便于拆装运输。传动部件要有严密的防护罩，润滑充分，符合安全要求。在结构安排上应保证易损件拆修简便。
⑦绞车在司钻控制台、刹把、排挡杆、脚踏板、手柄等操纵件应相对集中，
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