專利名稱：水平自動(dòng)排管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水平自動(dòng)排管裝置。
背景技術(shù)：
鉆機(jī)的自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)的自動(dòng)管子排放處理是鉆機(jī)實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化的必要條件。在現(xiàn)有的海洋平臺(tái)中，管子處理采用抓管機(jī)(關(guān)節(jié)吊)將鉆柱、套管等 管柱從管子堆場(chǎng)吊起放入貓道，抓管機(jī)(關(guān)節(jié)吊)由抓管機(jī)上的操作人員或司鉆房?jī)?nèi)的操 作人員操作，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)的自動(dòng)操作。陸地鉆機(jī)普遍采用的是將排管架上的管 柱由人工推入或推出貓道，有部份鉆機(jī)采用小吊機(jī)將鉆柱吊上機(jī)械手或貓道的形式，但是， 由于現(xiàn)有抓管機(jī)沒(méi)有設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，無(wú)法自行正確抓到每個(gè)(或多個(gè))鉆柱，同樣也無(wú) 法實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)的自動(dòng)操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水平自動(dòng)排管裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆柱的自動(dòng)放入或取出， 從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)下的鉆柱水平自動(dòng)排放。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種水平自動(dòng)排管裝置，包括鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒，鉆柱
運(yùn)輸儲(chǔ)存盒的兩縱端水平安裝有帶齒條的軌道，軌道上安裝有抓管機(jī)，抓管機(jī)與抓管控制
裝置連接；所述的抓管控制裝置包括主控器，主控器與絕對(duì)值位置編碼器、行程位置傳感
器、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、清零位置開(kāi)關(guān)、比例電磁閥分別連接，比例電磁閥與液壓馬達(dá)連接；所述的抓
管機(jī)上設(shè)置有伸縮油缸和夾緊油缸，伸縮油缸與導(dǎo)向架連接，夾緊油缸與夾緊鉗頭連接，伸
縮油缸和夾緊油缸均與主控器連接。 本發(fā)明的水平自動(dòng)排管裝置，其特征還在于 所述的絕對(duì)值位置編碼器安裝在抓管機(jī)上；行程位置傳感器安裝在伸縮油缸的內(nèi) 部；觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)安裝在夾緊鉗頭上；清零位置開(kāi)關(guān)安裝在軌道的端頭。 所述的鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒的結(jié)構(gòu)是，包括兩個(gè)立擋板和底板固定連接而成，構(gòu)成一
個(gè)截面為U形的空間，在底板上與立擋板平行方向設(shè)置有若干V型槽。 所述的V型槽的尺寸與鉆柱相適應(yīng)。 所述的抓管機(jī)與軌道之間依靠定位滾輪連接。 本發(fā)明的有益效果是，依靠比例電磁閥控制的液壓馬達(dá)帶動(dòng)抓管機(jī)左右行走，依 靠位置編碼器檢測(cè)并通過(guò)程序控制抓管機(jī)的位置與同步，實(shí)現(xiàn)抓管機(jī)的精確定位；抓管機(jī) 可以在軌道未端進(jìn)行零位校正；抓管機(jī)依靠定位滾輪保證抓管機(jī)使用在動(dòng)態(tài)壞境；由于采 用上述的程序控制，鉆柱定位準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化鉆柱的抓取處理，實(shí)現(xiàn)與外部的聯(lián)動(dòng)、防 碰等自動(dòng)化操作。


圖1是本發(fā)明裝置中的鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒結(jié)構(gòu)示意 圖2本發(fā)明裝置中的抓管控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明水平自動(dòng)排管裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明水平自動(dòng)排管裝置另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l.鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒，2.V型槽，3.鉆柱，4.軌道，5.齒條，6.主動(dòng)齒輪，7.抓 管機(jī)，8.夾緊鉗頭，9.絕對(duì)值位置編碼器，IO.導(dǎo)向架，ll.立擋板，12.底板，13.行程位置 傳感器，14.夾緊油缸，15.伸縮油缸，16.比例電磁閥，17.液壓馬達(dá)，18.主控器，19.清零 位置開(kāi)關(guān)，20.觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的水平自動(dòng)排管裝置，包括鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒l(wèi)，鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1的兩縱端 上水平安裝有帶齒條5的軌道4，軌道4上安裝有抓管機(jī)7，抓管機(jī)7與抓管控制裝置連接， 鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1與抓管機(jī)7的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。抓管機(jī)7負(fù)責(zé)從鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒 1中將鉆柱按程序自動(dòng)取出，然后放入到指定的位置；或從固定的位置取回，然后放入到鉆 柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1的指定位置。 如圖l，為鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1的結(jié)構(gòu)示意圖，鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1可以提供鉆柱的整 體運(yùn)輸與定位，包括兩個(gè)立擋板11和底板12固定連接而成，構(gòu)成一個(gè)截面為U形的空間， 在底板12上與立擋板11平行方向設(shè)置有若干定位鉆柱用的V型槽2，每個(gè)V型槽2中放置 一個(gè)鉆柱3，鉆柱放置要求有序，根據(jù)不同外徑鉆柱，制做相應(yīng)尺寸的V型槽2。
根據(jù)鉆柱的不同尺寸控制V型槽2的間距，從而可將最下部的每根鉆柱3在橫向 與儲(chǔ)存盒的某一邊立擋板11的間距保持一個(gè)固定的尺寸，第二排的鉆柱擺放在下排鉆柱 上形成的類似于V型槽中，也同樣與儲(chǔ)存盒的某一邊立擋板11的間距保持一個(gè)固定的尺 寸，以此類推，在鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1中儲(chǔ)存若干層鉆柱，V型槽確定后，每一根鉆柱3均可以 看成以鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1的橫截面為X-Y坐標(biāo)系的一個(gè)固定點(diǎn)，從而為后面的自動(dòng)程序控 制提供可能。 抓管機(jī)7沿軌道4上的移動(dòng)位置與同步，靠安裝在抓管機(jī)7上的絕對(duì)值位置編碼 器9控制，保證兩臺(tái)抓管機(jī)的同步運(yùn)行；抓管機(jī)7上安裝有防止抓管機(jī)左右、上下跳動(dòng)的定 位滾輪，定位滾輪與軌道4相配，能可靠的實(shí)現(xiàn)移動(dòng)和定位，能保證抓管機(jī)使用在陸地或動(dòng) 態(tài)的船體上。 如圖2，是本發(fā)明水平自動(dòng)排管裝置中抓管控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，抓管控制裝置 包括主控器18，主控器18與絕對(duì)值位置編碼器9、行程位置傳感器13、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)20、清零位 置開(kāi)關(guān)19、比例電磁閥16分別連接，比例電磁閥16與液壓馬達(dá)17連接，液壓馬達(dá)17設(shè)置 在抓管機(jī)7上，通過(guò)主動(dòng)齒輪6在齒條5上移動(dòng)，主控器18還與伸縮油缸15和夾緊油缸14 連接。 參照?qǐng)D3，是本發(fā)明水平自動(dòng)排管裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，兩臺(tái)抓管機(jī)7安 裝在鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1上方的兩端，抓管機(jī)7通過(guò)自身安裝的液壓馬達(dá)17帶動(dòng)主動(dòng)齒輪6， 通過(guò)齒條5沿軌道4移動(dòng)，抓管機(jī)7自身帶有上下可伸縮的伸縮油缸15，為保證兩臺(tái)抓管機(jī) 上的伸縮油缸15和導(dǎo)向架10同步控制，在伸縮油缸15的內(nèi)部安裝有行程位置傳感器13。 在每臺(tái)抓管機(jī)上均安裝有絕對(duì)值位置編碼器9，當(dāng)抓管機(jī)7運(yùn)行時(shí)，絕對(duì)值位置編碼器9通過(guò)與齒條5連接的齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)，定位抓管機(jī)在軌道上的相對(duì)位置。為防止兩臺(tái)抓管機(jī)7 在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后產(chǎn)生累積誤差較大，在軌道4上的一端設(shè)有清零位置開(kāi)關(guān)19，程序控制兩 臺(tái)抓管機(jī)在運(yùn)行幾次后自動(dòng)清零一次。
本實(shí)施例抓管機(jī)的自動(dòng)程序控制是 參照?qǐng)D3，要求將鉆柱從鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1中抓出放入到導(dǎo)向架10時(shí)，兩個(gè)抓管機(jī) 7通過(guò)各自比例電磁閥16控制的兩個(gè)液壓馬達(dá)17，在軌道4上沿水平齒條5運(yùn)行；兩臺(tái)抓 管機(jī)左右運(yùn)行時(shí)需要同步，左右運(yùn)行位置由程序指定，防止抓住管子時(shí)不同步引起抓管機(jī) 夾緊鉗頭8損壞，兩臺(tái)抓管機(jī)中的絕對(duì)值位置編碼器9提供的信號(hào)精確定位，如果產(chǎn)生誤差 大于某值(如設(shè)定為2mm)，主控器18就會(huì)通過(guò)控制兩個(gè)比例電磁閥16中的一個(gè)較快的減 少流量輸出，從而使兩臺(tái)抓管機(jī)控制在同步同位置水平。 兩臺(tái)抓管機(jī)7同時(shí)運(yùn)行到左右某個(gè)指定位置后，抓管機(jī)7停止運(yùn)行，由伸縮油缸15 確定上下的位置定位，程序控制伸縮油缸15伸出到某一確定位置附近，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)20控制伸 縮油缸15的關(guān)停，伸縮油缸15停止運(yùn)行并通過(guò)程序控制夾緊油缸14，夾緊油缸14收縮使 得夾緊鉗頭8將鉆柱抓起，當(dāng)液壓到達(dá)某個(gè)壓力值后，伸縮油缸15收回到最高位置。兩臺(tái) 抓管機(jī)然后同步同位置運(yùn)行到程序指定的位置，伸縮油缸15再將鉆柱放下，抓管機(jī)回位待 機(jī)。 當(dāng)需要將鉆柱從導(dǎo)向架10中抓回放入到鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1時(shí)，原理與鉆柱的抓出 過(guò)程相同，只是程序不同。 如圖4，是本發(fā)明水平自動(dòng)排管裝置另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，為一臺(tái)抓管機(jī)7與 兩個(gè)鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒1進(jìn)行搭配設(shè)置，抓管機(jī)7可以左右移動(dòng)，以便抓取兩個(gè)鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存 盒1中的鉆柱3。抓管機(jī)7的夾緊鉗頭8的兩個(gè)夾緊手可以在張開(kāi)狀態(tài)從同一水平面擺放 的鉆柱中間縫隙中進(jìn)入(考慮定位誤差)并夾緊其中的一個(gè)鉆柱。 本發(fā)明的裝置，抓管機(jī)依靠比例電磁閥控制的壓馬達(dá)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右行走，抓管機(jī) 的位置與同步依靠位置編碼器檢測(cè)并通過(guò)程序控制，實(shí)現(xiàn)抓管機(jī)的精確定位；抓管機(jī)上可 以在軌道未端進(jìn)行零位校正；抓管機(jī)依靠定位滾輪防止上、下、左、右跳動(dòng)，可以保證抓管機(jī) 使用在動(dòng)態(tài)壞境；由于采用上述的裝置及程序控制，鉆柱抓取的定位準(zhǔn)確，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化 鉆柱的抓取操作，可以與外部實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)、防碰等遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作。
權(quán)利要求
一種水平自動(dòng)排管裝置，其特征在于包括鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒(1)，鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒(1)的兩縱端水平安裝有帶齒條(5)的軌道(4)，軌道(4)上安裝有抓管機(jī)(7)，抓管機(jī)(7)與抓管控制裝置連接；所述的抓管控制裝置包括主控器(18)，主控器(18)與絕對(duì)值位置編碼器(9)、行程位置傳感器(13)、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(20)、清零位置開(kāi)關(guān)(19)、比例電磁閥(16)分別連接，比例電磁閥(16)與液壓馬達(dá)(17)連接；所述的抓管機(jī)(7)上設(shè)置有伸縮油缸(15)和夾緊油缸(14)，伸縮油缸(15)與導(dǎo)向架(10)連接，夾緊油缸(14)與夾緊鉗頭(8)連接，伸縮油缸(15)和夾緊油缸(14)均與主控器(18)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平自動(dòng)排管裝置，其特征在于所述的絕對(duì)值位置編碼器(9)安裝在抓管機(jī)(7)上；行程位置傳感器(13)安裝在伸縮油缸(15)的內(nèi)部；觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(20)安裝在夾緊鉗頭(8)上；清零位置開(kāi)關(guān)(19)安裝在軌道(4)的端頭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水平自動(dòng)排管裝置，其特征在于所述的鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒(1)的結(jié)構(gòu)是，包括兩個(gè)立擋板(11)和底板(12)固定連接而成，構(gòu)成一個(gè)截面為U形的空間，在底板(12)上與立擋板(11)平行方向設(shè)置有若干V型槽(2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平自動(dòng)排管裝置，其特征在于所述的V型槽(2)的尺寸與鉆柱(3)相適應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平自動(dòng)排管裝置，其特征在于所述的抓管機(jī)(7)與軌道(4)之間依靠定位滾輪連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水平自動(dòng)排管裝置，包括鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒，鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒的兩縱端安裝有帶齒條的導(dǎo)軌，軌道上安裝有抓管機(jī)，抓管機(jī)與抓管控制裝置連接，所述的鉆柱運(yùn)輸儲(chǔ)存盒包括兩個(gè)立擋板和底板固定連接而成，構(gòu)成一個(gè)截面為U形的空間，在底板上設(shè)置有若干V型槽；抓管機(jī)上設(shè)置有伸縮油缸和夾緊油缸，伸縮油缸與導(dǎo)向架連接，夾緊油缸與夾緊鉗頭連接；所述的抓管控制裝置包括主控器，主控器與絕對(duì)值位置編碼器、行程位置傳感器、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、清零位置開(kāi)關(guān)、比例電磁閥分別連接，比例電磁閥與液壓馬達(dá)連接，主控器還與伸縮油缸和夾緊油缸連接。本發(fā)明的裝置，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化鉆柱的抓取處理。
文檔編號(hào)E21B19/00GK101718177SQ200910218830
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者馮文龍, 欒蘇, 王維旭, 賈秉彥 申請(qǐng)人:寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司