双液压绞车起升控制装置

557 编辑：中冶有色技术网来源：中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司

2023-12-20 16:39:39

权利要求书： 1.一种双液压绞车起升控制装置，其特征在于，包括供油口和回油口；所述供油口通过管道依次并联有减压阀(3)、第一换向控制片(1?1)、第二换向控制片(1?2)、第三换向控制片(1?3)；

所述减压阀(3)依次串联连接有液控换向阀(4)和手动换向阀(5)，所述手动换向阀(5)分别连接第一闭式制动器(9?1)和第二闭式制动器(9?2)；所述第一闭式制动器(9?1)连接有第一液压绞车(11?1)，所述第二闭式制动器(9?2)连接有第二液压绞车(11?2)；

所述第一液压绞车(11?1)一端分别连接有第四平衡阀D(14?4)和第一平衡阀B(6?2)，所述第四平衡阀D(14?4)依次串联连接第二换向控制片(1?2)、回油口，所述第一平衡阀B(6?2)依次串联连接有同步分流马达(16)、单向节流阀(17)、第二平衡阀B(7?2)、第一换向控制片(1?1)；所述第一液压绞车(11?1)另一端分别连接有第二平衡阀A(7?1)和第四平衡阀A(14?1)，所述第二平衡阀A(7?1)依次串联连接第一换向控制片(1?1)、回油口，所述第四平衡阀A(14?1)连接第三换向控制片(1?3)；

所述第二液压绞车(11?2)一端分别连接有第四平衡阀B(14?2)和第一平衡阀A(6?1)；

所述第四平衡阀B(14?2)依次串联连接第三换向控制片(1?3)、回油口；所述第一平衡阀A(6?1)连接同步分流马达(16)；所述第二液压绞车(11?2)另一端连接有第四平衡阀C(14?

3)，所述第四平衡阀C(14?3)连接第二换向控制片(1?2)；

所述第一液压绞车(11?1)连接有第一编码器(10?1)，所述第一编码器(10?1)连接有同步控制器(8)；所述第二液压绞车(11?2)连接有第二编码器(10?2)，所述第二编码器(10?2)连接同步控制器(8)。

2.根据权利要求1所述的一种双液压绞车起升控制装置，其特征在于，所述第一换向控制片(1?1)通过管道连接有第一梭阀(18?3)，所述第二换向控制片(1?2)通过管道连接有第二梭阀(18?2)，所述第三换向控制片(1?3)通过管道连接有第三梭阀(18?1)；

所述第一梭阀(18?3)依次串联连接有第二梭阀(18?2)、第三梭阀(18?1)、单向缓冲阻尼(19)，所述单向缓冲阻尼(19)串联连接所述液控换向阀(4)。

3.根据权利要求1所述的一种双液压绞车起升控制装置，其特征在于，所述同步分流马达(16)包括同步分流马达(16)本体、第一单向溢流阀(15?1)、第二单向溢流阀(15?2)，所述同步分流马达(16)分别连接第一单向溢流阀(15?1)和第二单向溢流阀(15?2)，所述第一单向溢流阀(15?1)连接第一平衡阀A(6?1)，所述第二单向溢流阀(15?2)连接第一平衡阀B(6?

2)。

4.根据权利要求1所述的一种双液压绞车起升控制装置，其特征在于，所述第一液压绞车(11?1)与第四平衡阀A(14?1)间的线路还依次连通了第一平衡阀A(6?1)和第四平衡阀C(14?3)与第二液压绞车(11?2)之间的线路。

5.根据权利要求1所述的一种双液压绞车起升控制装置，其特征在于，所述第一液压绞车(11?1)上并联连接有第三平衡阀A(12?1)，所述第二液压绞车(11?2)上并联连接有第三平衡阀B(12?2)。

说明书：一种双液压绞车起升控制装置技术领域[0001] 本发明属于石油钻采机械技术领域，具体涉及一种双液压绞车起升控制装置。背景技术[0002] 石油钻机作为一种大吨位设备，一般都会被要求重载情况下能实现钻机安全平稳的起升和下放。传统钻机的起升和下放主要采用钻井主绞车实现，而这时现场就需要机械、

电控等设备全都安装调试完成后才能进行钻机的起升和下放，但随着钻井技术的发展，一

些深井钻机和超深井钻机在结构上限制了不能采用钻井主绞车完成钻机的起升，同时随着

人们使用钻机时要求它更加轻便，拆装更加快速，所以越来越多石油钻机采用独立的液压

起升方式来节约转场时间，但是当采用液压绞车起升和下放钻机时，便会出现液压绞车的

下溜、管路防爆、超越负载等问题。

[0003] 通过研究分析可以得知，出现上述问题的主要原因是钻机布局上存在的偏载问题，但是由于钢丝绳与钻机之间为柔性连接，因此解决钻机起升下放时的同步性与安全性

始终是个难点，为了实现石油钻机安全平稳的起升和下放，本发明提供了一种双液压绞车

起升控制装置。

发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种双液压绞车起升控制装置，解决了钻机起升和下放时的同步性问题。

[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种双液压绞车起升控制装置，包括供油口和回油口；

[0006] 供油口通过管道依次并联有减压阀、第一换向控制片、第二换向控制片、第三换向控制片；

[0007] 减压阀依次串联连接有液控换向阀和手动换向阀，手动换向阀分别连接第一闭式制动器、第二闭式制动器，第一闭式制动器连接有第一液压绞车，第二闭式制动器连接有第

二液压绞车；

[0008] 第一液压绞车连接有第一编码器，第一编码器连接有同步控制器；第一液压绞车一端分别连接有第四平衡阀D和第一平衡阀B，第四平衡阀D依次串联连接第二换向控制片、

回油口，第一平衡阀B依次串联连接有同步分流马达、单向节流阀、第二平衡阀B、第一换向

控制片；第一液压绞车另一端分别连接有第二平衡阀A和第四平衡阀A，第二平衡阀A依次串

联连接第一换向控制片、回油口，第四平衡阀A连接第三换向控制片；

[0009] 第二液压绞车连接有第二编码器，第二编码器连接同步控制器；第二液压绞车一端分别连接有第四平衡阀B和第一平衡阀A；第四平衡阀B依次串联连接第三换向控制片、回

油口；第一平衡阀A连接同步分流马达；第二液压绞车另一端连接有第四平衡阀C，第四平衡

阀C连接第二换向控制片。

[0010] 第一换向控制片通过管道连接有第三梭阀，第二换向控制片通过管道连接有第二梭阀，第三换向控制片通过管道连接有第三梭阀；第一梭阀依次串联连接有第二梭阀、第三

梭阀、单向缓冲阻尼，单向缓冲阻尼串联连接液控换向阀。

[0011] 同步分流马达包括同步分流马达本体、第一单向溢流阀、第二单向溢流阀，同步分流马达分别连接第一单向溢流阀和第二单向溢流阀，第一单向溢流阀连接第一平衡阀A，第

二单向溢流阀连接第一平衡阀B。

[0012] 第一液压绞车与第四平衡阀A间的线路依次连通了第一平衡阀A、第四平衡阀C和第二液压绞车间的线路。

[0013] 第一液压绞车上并联连接有第三平衡阀A，第二液压绞车上并联连接有第三平衡阀B。

[0014] 本发明的有益效果是，[0015] 本发明一种双液压绞车起升控制装置可以在钻机同步起升和下放过程中，对液压绞车实时的同步偏差进行补偿，能够实现当深井钻机布局偏载的情况下完成钻机的同步起

升和下放的功能；具有液压绞车同步起升和下放功能和液压绞车终点自动补偿同步偏差功

能，同时还能够实现对单个液压绞车独立控制，满足钻机安装需要；其次，装置中的自动刹

车和手动刹车双重制动系统可以实现钻机起升和下放过程中的安全保护。

附图说明[0016] 图1是本发明一种双液压绞车起升控制装置的原理图；[0017] 图中，1.负载敏感多路换向阀，1?1.第一换向控制片，1?2.第二换向控制片，1?3.第三换向控制片，3.减压阀，4.液控换向阀，5.手动换向阀，6.一级平衡阀，6?1.第一平衡阀

A，6?2.第一平衡阀B，7.二级平衡阀，7?1.第二平衡阀A，7?2.第二平衡阀B，8.同步控制器，

9.闭式制动器，9?1.第一闭式制动器，9?2.第二闭式制动器，10?1.第一编码器，10?2.第二

编码器，11?1.第一液压绞车，11?2.第二液压绞车，12.三级平衡阀，12?1.第三平衡阀A，12?

2.第三平衡阀B，13.释压阀，14?1.第四平衡阀A，14?2.第四平衡阀B，14?3.第四平衡阀C，

14?4.第四平衡阀D，15?1.第一单向溢流阀，15?2.第二单向溢流阀，16.同步分流马达，17.

单向节流阀，18?1.第三梭阀，18?2.第二梭阀，18?3.第一梭阀，19.单向缓冲阻尼。

具体实施方式[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。[0019] 本发明一种双液压绞车起升控制装置，包括供油口和回油口；供油口通过管道依次并联有减压阀3、第一换向控制片1?1、第二换向控制片1?2、第三换向控制片1?3；

[0020] 减压阀3依次串联连接有液控换向阀4和手动换向阀5，手动换向阀5分别连接第一闭式制动器9?1和第二闭式制动器9?2；第一闭式制动器9?1连接有第一液压绞车11?1，第二

闭式制动器9?2连接有第二液压绞车11?2；

[0021] 第一液压绞车11?1一端分别连接有第四平衡阀D14?4和第一平衡阀B6?2，第四平衡阀D14?4依次串联连接第二换向控制片1?2、回油口，第一平衡阀B6?2依次串联连接有同

步分流马达16、单向节流阀17、第二平衡阀B7?2、第一换向控制片1?1；第一液压绞车（11?1）

另一端分别连接有第二平衡阀A7?1和第四平衡阀A14?1，第二平衡阀A7?1依次串联连接第

一换向控制片1?1、回油口，第四平衡阀A14?1连接第三换向控制片1?3；

[0022] 第二液压绞车11?2一端分别连接有第四平衡阀B14?2和第一平衡阀A6?1；第四平衡阀B14?2依次串联连接第三换向控制片1?3、回油口；第一平衡阀A6?1连接同步分流马达

16；第二液压绞车11?2另一端连接有第四平衡阀C14?3，第四平衡阀C14?3连接第二换向控

制片1?2。

[0023] 第一换向控制片1?1通过管道连接有第一梭阀18?3，第二换向控制片1?2通过管道连接有第二梭阀18?2，第三换向控制片1?3通过管道连接有第三梭阀18?1；第一梭阀18?3依

次串联连接有第二梭阀18?2、第三梭阀18?1、单向缓冲阻尼19，单向缓冲阻尼19串联连接液

控换向阀4。

[0024] 第一液压绞车11?1连接有第一编码器10?1，第一编码器10?1连接有同步控制器8；第二液压绞车11?2连接有第二编码器10?2，第二编码器10?2连接同步控制器8。

[0025] 同步分流马达16包括同步分流马达16本体、第一单向溢流阀15?1、第二单向溢流阀15?2，同步分流马达16分别连接第一单向溢流阀15?1和第二单向溢流阀15?2，第一单向

溢流阀15?1连接第一平衡阀A6?1，第二单向溢流阀（15?2）连接第一平衡阀B6?2。

[0026] 第一液压绞车（11?1）与第四平衡阀A（14?1）间的线路依次连通了第一平衡阀A（6?1）、第四平衡阀C（14?3）与第二液压绞车（11?2）之间的线路。

[0027] 第一液压绞车11?1上并联连接有第三平衡阀A12?1，第二液压绞车11?2上并联连接有第三平衡阀B12?2。

[0028] 本发明的工作流程是，[0029] 参照图1，钻机起升时，第一换向控制片1?1切换至左位，在单向缓冲阻尼19作用下，闭式制动器9首先解除液压绞车的机械制动，由于一级平衡阀6、二级平衡阀7、三级平衡

阀12的开启比不同，在高压油的作用下，一级平衡阀6、二级平衡阀7、三级平衡阀12依次打

开，高压油通过同步分流马达16给两个液压绞车供油，液压绞车同步起升钻机。

[0030] 起升过程中，通过编码器10实时将绞车卷筒旋转数据传至同步控制器8并实时显示出两台液压绞车钢丝绳行程和同步偏差值，当同步偏差值达到操作人员设定的数值时发

出报警信号。起升过程中操作人员可在同时操作第二换向控制片1?2或第三换向控制片1?3

对单台液压绞车进行位移补偿，使两台液压绞车同步起升。

[0031] 当换向控制片的手柄恢复至中位时，一级平衡阀6、二级平衡阀7关闭，液压绞车制动，由于单向缓冲阻尼19的作用，负载反馈油路延时泄压，闭式制动器9制动，在起升过程中

可随时控制手动换向阀5，换向使闭式制动器9泄压刹车，三级平衡阀12可在管线发生爆裂

等意外情况下，自动将液压绞车制动刹车。当一台液压绞车达到终点时，在第一单向溢流阀

15?1和第二单向溢流阀15?2作用下另外一台液压绞车可以继续起升达到终点。当需要安装

定位销轴时，可控制第二换向控制片1?2或第三换向控制片1?3对单台液压绞车进行控制，

从而完成钻机起升工作。

[0032] 钻机下放时，第一换向控制片1?1切换至右位，在单向缓冲阻尼19作用下，闭式制动器9首先解除液压绞车的机械制动，在高压油的作用下，一级平衡阀6、二级平衡阀7、三级

平衡阀12依次打开，高压油向两个液压绞车供油使液压绞车下放，液压绞车的回油通过同

步分流马达16后汇合成一路通过换向控制片及其管道回油，回油时钻机同步下放。

[0033] 下放过程中，通过编码器10实时将绞车卷筒旋转数据传至同步控制器8并实时显示出两台液压绞车钢丝绳行程和同步偏差值，当同步偏差值达到设定值时发出报警信号。

下放过程中操作人员可同时操作第二换向控制片1?2或第三换向控制片1?3对单台液压绞

车进行位移补偿使两台液压绞车同步起升。当换向控制片的手柄恢复至中位时，一级平衡

阀6和二级平衡阀7关闭，液压绞车制动，由于单向缓冲阻尼19的作用，负载反馈油路延时泄

压，闭式制动器9制动，同时在下放过程中可随时控制手动换向阀5换向，使闭式制动器9泄

压刹车，二级平衡阀7解决钻机下放越过重心位置时的冲击载荷和失速问题，三级平衡阀12

可在管线发生爆裂等意外情况下，自动将液压绞车制动刹车。当钻机下放到预定位置开始

安装定位销轴时，可控制第二换向控制片1?2或第三换向控制片1?3对单台液压绞车进行控

制，从而完成钻机下放工作。

[0034] 本发明部件的工作原理是，[0035] 如图1，第一换向控制片1?1用于控制两台液压绞车同步运动方向和速度，第二换向控制片1?2、第三换向控制片1?3分别单独控制单个液压绞车的方向和速度；减压阀3提供

先导液源作为液压绞车刹车液源；液控换向阀4被负载反馈油路控制以实现绞车刹车控制，

同时负载反馈油路上设单向缓冲阻尼19，单向缓冲阻尼19用来调整液压绞车的液压制动与

机械制动的刹车顺序；其次，还可以采用普通换向阀配合减压阀3、梭阀组18、单向缓冲阻尼

19实现控制绞车的目的。

[0036] 同步分流马达16可以实现偏载情况下两台液压绞车的同步运动；单向溢流阀15用来对液压绞车的同步偏差进行终端补偿，同时对液压马达进行补油，避免马达出现“吸空”；

单向节流阀17对同步分流马达回油节流控制。同步分流马达设在液压绞车的提升供油回路

上，第四平衡阀A14?1、第四平衡阀B14?2、第四平衡阀C14?3、第四平衡阀D14?4设置在绞车

单动控制回路中，可以防止液压绞车单动时出现“失速”并实现单个绞车的“液压制动”功

能。

[0037] 一级平衡阀6用于实现隔离液压绞车的同步、分动控制油路和保压的功能，二级平衡阀7用于液压绞车的失速控制和液压制动，三级平衡阀12直接安装于液压绞车本体上，用

于防止液压管路爆裂等意外事故。其次，一级平衡阀6和二级平衡阀7也可通过液压锁、防爆

阀等替换。

[0038] 闭式制动器9直接安装于液压绞车本体上，用于绞车的驻车制动，采用外部液压源控制刹车；液控换向阀4通过对闭式制动器9的外控液源的通断控制来实现液压绞车机械刹

车，控制解决了双液压绞车工作驻车时的“下溜”问题，而液控换向阀4与三个换向控制片联

动，当三个换向控制片换向后，液控换向阀4随之换向，将闭式制动器9打开，当三个换向控

制片复位后，液控换向阀4复位，将闭式制动器9的外控液源泄压刹车，从而实现液压绞车的

“自动刹车”。同时在外控液压源设置的手动换向阀5具有越权控制，可以随时手动控制制动

器刹车。

[0039] 液压绞车11本体上安装有闭式制动器9、释压阀13，并预留卷筒编码器接口。释压阀13用于防止液压马达泄油油压过高损坏液压马达。

[0040] 同步控制器8用来对编码器10的数据进行处理，并且显示两液压绞车钢丝绳的实时位移和同步偏差，具有同步偏差过大报警功能；编码器10安装于液压绞车上，实时测量卷

筒转速。当三个换向控制片采用电比例控制时，可采用同步控制器8控制三个换向控制片来

实现液压绞车的自动控制功能。

[0041] 本发明一种双液压绞车起升控制装置能够实现当深井钻机布局偏载的情况下完成钻机的同步起升和下放的功能，同时还能够实现对单个液压绞车独立控制，满足钻机安

装需要。