智能電氣液控制系統在石油鉆機上的應用研究分析

水小華 史月梅 禤東

摘 要：石油鉆井工程是石油開采中一個非常重要的環節，而且這個工程的對技術的要求也較高。隨著經濟和科技的不斷發展，智能電氣液控制系統已經被廣泛的應用到了石油的開采工作當中，這項技術的應用解決了石油開采工作中的許多問題，特別是在環境、溫度以及濕度方面有較大差異的區域可以穩定的運行，進而提高了鉆井機運行的可靠性和安全性。

關鍵詞：智能電氣液;控制系統;石油鉆進機;應用

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.327

隨著社會和科學技術的不斷發展，石油鉆井市場也在不斷的發展，這給石油鉆井機的研發帶來了良好的發展機遇，已經有越來越多的高性能、高自動化技術應用到了鉆井機中，解決了傳統鉆井機氣液控制管線的拆卸復雜、各連接處快拔插頭較多、各邏輯控制需依靠氣動閥件等現象，而且還有效的改善了安裝維護不便、生產效率低、安全可靠性差等問題，進而實現了對鉆井機的實時集中監視與自動化

控制。

1 智能電氣液控制技術的總體設計

智能電氣液控制系統是科學技術不斷發展的產物，是一種現代化的技術，從這項理論的提出到產成品的推廣經歷了很長一段時間的研發和實踐。智能電氣液控制系統彌補了傳統設備的很多不足之處，并對一些比較明顯的不足之處進行了改進，為石油開采工作提供了便利。

1.1 智能電氣液控制技術在設計方面的改進

智能電氣液控制技術在設計的過程中，從有助于提升工作效率的角度做出了一些改進，平衡了各個內部系統之間的關系，能夠更好的協調外部的工作環境，在這項技術中還應用了高技術、多功能的元件，這對發揮智能系統的優勢也有很大的促進作用，提升了工作的效率，在一定程度上對石油的采集工作提供了幫助;除此之外，還調整了系統的控制方式，運用PLC技術進行量的控制，還對工作的順序、工作的持續時間以及數據運算等進行的科學的調整。

1.2 智能電氣液控制技術的智能化改變

電氣液控制技術的智能化設計主要是在系統的內部安裝CPU硬件，它能夠對傳輸過來的數據進行運算和處理，這樣不僅能夠充分發揮控制系統的控制功能，能夠通過無線通訊的方法進行信息傳輸，減少了很多的工作過程。而這里面的觸摸屏的設計能夠直觀的將數據顯示出來，而且還能夠及時的把鉆井深度和操作程度同步顯現出來，方便進行人工的調整。但是在智能控制系統中，各個設備以及執行機構的控制、執行閥件都集中在各自的閥導箱中，并置于司鉆房、絞車、并車箱上，方便各執行機構的運行。系統的壓力、溫度變送器采用各潤滑部件壓力及輔助剎車的冷卻水溫度，并通過PIC點對點的方式來進行傳感器的數據采集，從而有效的控制各機構的作業溫度。

1.3 智能電氣液控制技術的元件更替

智能化控制系統保留了原系統中的氣壓控制系統中動力、執行元件及工作介質的結構特點，對原氣液控制系統中的發令機構、傳令機構及控制部分的元件進行了改進。并采川技術較為先進的電控旋鈕、電挖閥導、電控液壓比例閥、電控轉向閥替換了原有的換向閥、二位一通氣開關、繼氣器、溢流閥、淵壓閥;用電控氣、電控液技術代替氣控氣、氣控液的控制方式。此外，在PLC的控制方式上，文現了可對開關量與模擬量的雙向控制，同時塒順序控制、過程控制、連鎖保護、邏輯運算等功能進行了更為有效的操控，從而提高了石油鉆井機的作業效率及作業安全系數。

2 智能電氣液控制系統的主要構成

2.1 智能電氣液控制系統的硬件組成部分

智能電氣液控制系統主要是由電源部分、操作控制元件部分、執行機構部分和管線連接等部分組成。首先按照系統的控制方式來劃分，可分為數字控制系統和開關量、模擬量控制系統，其中，數字控制系統主要采用的足PROFIBUS總線制，并運用電纜連接方式對PIC的I/0模塊與觸摸屏和導之問進行控制連接，并保證模塊與面板控制元件及傳感器的多心電纜連接，從實現對鉆機的邏輯控制功能。在數字控制系統中，閥導一般采川串聯的方式，斤在上面安裝DDL DRIVE模塊，實現與絞車和并車箱閥導的DDL LNK模塊的有效串聯，在系統發出數字信號時，可將接收到的數字進行量轉化，并通過指令控制相應的閥導元件實現各個控制功能，并將系統的工作狀態通過DDL模塊進行反饋，從而在觸摸屏上顯示。

2.2 智能電氣液控制系統中PLC控制技術的選型

PLC控制技術主要是根據系統輸出點數和統計點數的余和系統以后的擴展與聯網功能確定智能氣液控制系統，并采用集成通訊模塊PLC單機控制模塊，來完成整體的控制流程，并根據開關量和模擬量的輸入輸出點數、寄存器和定時器的個數來估算出系統的存儲容量，從而對系統的存儲容量進行合理的選擇。

2.3 智能電氣液控制系統中系統閥件的選擇和設計

智能電氣液控制系統的控制對象主要是各閥導控制箱和鉆機的執行情況，其中包括了司鉆控制房閥導控制箱、絞車箱閥導控制箱及剎車控制系統手柄等。以絞車閥導控制箱及硬件電路設計來說，絞車的滾筒離合、過圈防碰、換擋機構、自動送鉆離合等方面都是受絞車閥導控制箱主來控制，其閥導通常有7個功能閥片成，是由5片G功能閥和2片I功能的集成安裝，來實現絞車閥導控制箱的控制功能。此外，根據鉆機離合器、換擋汽缸以及其它啟動設備的容量大小，閥導應采用電磁驅動活塞式滑閥結構，以過濾空氣作為工作介質，從而達到1400L/min的標準流量。而電磁驅動活塞式滑結構的閥導反應速度比傳統的閥件更為快捷，開關的開啟時間為l8ms，關閉時間為24ms，更加方便閥導的運行和控制，提高作效率。

3 智能電氣液控制系統的特點

該系統以電信號作為控制信號，信號傳遞準確、快捷，有效地解決了氣壓信號工作穩定性差、傳遞效率不高和液控信號傳遞速度慢、流程損失大、受溫度影響大等問題，使鉆機系統的控制真正做到反應迅速，動作靈敏。且電控系統便于集成控制，絞車、司鉆房、并車箱等的控制閥件各自集成在密閉閥導箱內，通過正壓系統達到防雨防腐防爆，相互問的控制傳遞僅通過一根外部通訊電纜即可完成，無需像氣控及液控那樣對每個控制閥件都要連接一根控制管線;大大簡化了安裝和維護程序。且每個控制閥導都設有電控及手控2種控制方式，當電磁控制出現故障時，可以通過手動控制操作閥件動作，不會因電控故障造成設備事故。通過PLC控制和顯示，司鉆臺能實了解和控制鉆機各閥件的工作狀態，加強了司鉆對鉆機各系統的監控力度，可杜絕一系列誤操作及設備失控事故的發生，大大提高了鉆機的可靠性和安全性。

4 結束語

隨著我國信息技術和工業技術的不斷發展，鉆機控制系統的也在不斷的向自動化、智能化和信息化的方向發展。而我們所說鉆機智能電氣液控制系統，就是及保持了傳統鏈傳統鉆機的特有優點，又具有系統控制，數據顯示和信息共享的特征。而且它的核心控制單元運用的是先進的PLC技術，具有較強的擴展功能，有利于鉆機的改進和升級，在石油鉆機的控制系統中有著廣闊的應用前景。

參考文獻

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