[发明专利]一种保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统，其特征在于：包括触摸屏，该触摸屏与可编程控制器PLC通过通讯线连接；可编程控制器PLC分别与载荷传感器、滚筒编码器、绞车调速器连接；所述载荷传感器安装在绞车滚筒的死绳固定器上，实时采集绞车载荷实际值并传输至PLC模拟量输入模板AI；所述滚筒编码器安装在绞车滚筒轴上，实时采集绞车滚筒实际旋转脉冲数并传输至PLC计数模板FM350；绞车载荷实际值经可编程控制器PLC处理后得出绞车速度给定值G_D1，绞车滚筒实际旋转脉冲数经可编程控制器PLC处理后计算出得出绞车速度给定值G_D2、和绞车手柄给定G_D3比较取三者中的最小值作为绞车实际速度G_D给定信号向绞车调速器发出，根据该速度G_D去控制绞车主电机的转速，绞车主电机在绞车调速器的控制下升速或者降速来调节绞车的速度和转矩。

2.根据权利要求1所述的一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统，其特征在于：触摸屏为设有钻机最大载荷Q_最大、载荷限制阈值Q_限制 、载荷报警阈值Q_报警、有效绳数Z、下停车点S_下停、下减速点S_下减、上减速点S_上减、上停车点S_上停、绞车电机功率P、绞车传动总效率η、绞车滚筒直径平均值 D_平均、绞车传动比i、绞车滚筒编码器每圈脉冲数C_脉冲输入输出域；大钩高度输出域和钢丝绳拉力输出域的触摸屏。

3.根据权利要求1所述的一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统，其特征在于：所述触摸屏用带显示屏的操作面板替代。

4.一种根据权利要求1或2所述的用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统的控制方法，其特征在于：可编程控制器PLC 接收来自触摸屏上的设置值根据绞车载荷实际值Q_实际先计算出绞车载荷实际拉力F_实际，再算出绞车主电机实际转速n，最后得出绞车速度给定G_D1；采集滚筒编码器脉冲数，计算出大钩高度实际H，计算出绞车速度给定G_D2、然后和绞车手柄给定G_D3比较，取三者中的最小值作为绞车实际速度G_D发给速度调节器去控制绞车主电机升速或者降速来调节绞车的速度和转矩。

5.根据权利要求4所述的一种用于保护石油钻机提升系统钢丝绳的控制系统的控制方法，其特征在于：安装在绞车主电机(220)上的转矩/电流传感器（219）实时采集绞车主电机转矩的实际值，安装在绞车主电机轴上的速度反馈编码器（221）实时反馈绞车主电机的实际转速，绞车调速器内部有速度调节器（216）、转矩调节器（217）以及功率转换器（218），绞车调速器的绞车实际速度给定G_D和绞车主电机轴上的实际速度反馈编码器（221）组成速度外环，绞车调速器中的速度调节器（216）的输出和转矩/电流传感器（219）组成转矩内环，实时地调整调制波的频率，结合载波特性，有序地向功率转换器（218）中的功率器件发出“通”和“断”的动作指令，使绞车主电机的电源频率和幅值实时调整，实现绞车主电机的调速，达到减少和消除钢丝绳过度放绳、疲劳和过载冲击。