劉建(中國石油川慶川東鉆探公司機(jī)械廠 重慶 401120)
頂驅(qū)裝置將自身配備了專門上扣、卸扣的背鉗裝置和鎖緊系統(tǒng),本文以北石頂驅(qū)為例,介紹接近開關(guān)在頂驅(qū)裝置上的應(yīng)用,同時再理論結(jié)合實際說明如何安裝及檢修接近開關(guān)。
當(dāng)鉆井工況需要拆卸頂驅(qū)保護(hù)接頭和鉆具之間的連接或者更換保護(hù)接頭和上下IBOP時,就會涉及到頂驅(qū)上卸扣操作,司鉆操作“回轉(zhuǎn)頭鎖緊”選擇開關(guān),將其轉(zhuǎn)到“鎖緊位”,回轉(zhuǎn)鎖緊指令信號送入PLC程序,根據(jù)程序設(shè)定,通過液壓閥組使回轉(zhuǎn)頭進(jìn)行“微動”,同時鎖緊油缸驅(qū)動鎖緊銷(設(shè)定壓力為4 Mpa)進(jìn)行插孔動作,當(dāng)鎖緊銷進(jìn)入旋轉(zhuǎn)頭鎖孔后,接近開關(guān)進(jìn)行檢測,2對常開接點(diǎn)閉合,輸出“低電位”,PLC接收到鎖緊反饋信號后,停止微轉(zhuǎn),司鉆臺鎖緊指示燈亮起,司鉆同時按下“背鉗”和“上卸扣”,觀察扭矩表指示情況,確認(rèn)是否卸扣成功,完成后將鎖緊開關(guān)轉(zhuǎn)至開位。
接近開關(guān)實際是一個沒有與被測物體接觸的一個傳感器,是種開關(guān)型傳感器(即無觸點(diǎn)開關(guān)),當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時,不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作。接近開關(guān)按種類分為電感式接近開關(guān),電容式接近開關(guān)和霍爾開關(guān),北石頂驅(qū)現(xiàn)在在用的是電感式接近開關(guān),型號是歐姆龍E2EX3D1-N-Z型號,工作電壓12 V-24 V,這種開關(guān)的優(yōu)點(diǎn):1反應(yīng)速度快;2非接觸檢測,避免了對傳感器自身和目標(biāo)物的損壞;3在各種環(huán)境中能夠穩(wěn)定檢測。電感式接近開關(guān)由三部分組成:震蕩器,開關(guān)電器和放大輸出電路,振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場,當(dāng)目標(biāo)物接近這一磁場,并達(dá)到感應(yīng)距離時,在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流,從而導(dǎo)致震蕩衰弱,以致停震,振蕩器震蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號,觸發(fā)驅(qū)動控制器件,從而達(dá)到非接觸式檢測目的。
由上述接近開關(guān)的原理我們可以得知:當(dāng)接近開關(guān)與被測金屬之間的距離小于等于接近開關(guān)的最大探測距離時,接近開關(guān)接通,輸出高電平;反之則關(guān)斷,輸出低電平。鎖緊銷為上部細(xì)、下部粗的圓柱體,當(dāng)鎖緊銷處于松開位時,鎖緊銷較粗的部分正對接近開關(guān),此時兩者之間距離小于接近開關(guān)的最大探測距離,因此接近開關(guān)接通,輸出高電平;而當(dāng)鎖緊銷處于鎖緊位時,鎖緊銷較細(xì)的部分正對接近開關(guān),此時兩者之間距離大于接近開關(guān)的最大探測距離,因此接近開關(guān)關(guān)斷,輸出低電平。接近開關(guān)的狀態(tài)通過控制電纜送到PLC柜內(nèi)的DI點(diǎn)模塊,CPU只要讀取外設(shè)的狀態(tài),就可以準(zhǔn)確的知道接近開關(guān)的狀態(tài)。由上述分析我們可以得知:正常情況下,鎖緊銷的鎖緊狀態(tài)與DI點(diǎn)點(diǎn)的狀態(tài)存在“邏輯取反”的關(guān)系,即鎖緊銷處于松開時DI點(diǎn)點(diǎn)狀態(tài)為“1”,鎖緊銷處于鎖緊時DI點(diǎn)點(diǎn)狀態(tài)為“0”。而在非正常情況下,例如接近開關(guān)損壞,或接近開關(guān)與鎖緊銷相對位置發(fā)生變化,兩者之間狀態(tài)可能不遵循上述關(guān)系。
當(dāng)兩個接近開關(guān)采用并聯(lián)方式接入同一個DI點(diǎn)點(diǎn)時,我們可以用下表來描述系統(tǒng)檢測到的鎖緊銷狀態(tài)。隨著頂驅(qū)系統(tǒng)的升級換代,也有部分系統(tǒng)中兩個接近開關(guān)分別接入兩個不同的DI點(diǎn)點(diǎn),或者系統(tǒng)中只有一個接近開關(guān)接入DI點(diǎn)點(diǎn),我們都可以用下面的辦法一一分析,準(zhǔn)確的找到故障點(diǎn)并排除。
序號鎖緊銷實際狀態(tài)接近開關(guān)1狀態(tài)接近開關(guān)2狀態(tài)DI點(diǎn)點(diǎn)I 14.6狀態(tài)系統(tǒng)檢測狀態(tài)M59.4狀態(tài)是否正常
正常正常正常不正常正常不正常不正常不正常12345678松開位松開位松開位松開位鎖緊位鎖緊位鎖緊位鎖緊位接通接通關(guān)斷關(guān)斷關(guān)斷關(guān)斷接通接通接通關(guān)斷接通關(guān)斷關(guān)斷接通關(guān)斷接通11100111松開松開松開鎖緊鎖緊松開松開松開
可以看到,有四種狀態(tài)是處于不正常狀態(tài),下面分別對這四種異常狀態(tài)做分析。
狀態(tài)4:鎖緊銷松開而兩個接近開關(guān)都關(guān)斷,這種情況有以下幾種可能原因:
接近開關(guān)的固定位置發(fā)生變化,超出了接近開關(guān)的最大探測距離。
接近開關(guān)的24 V供電電源中斷,或者接近開關(guān)到DI點(diǎn)模塊之間的電纜中斷。
接近開關(guān)對應(yīng)的DI點(diǎn)點(diǎn)損壞。
兩個接近開關(guān)的正負(fù)極均反接。
狀態(tài)6、7、8:鎖緊銷鎖緊而接近開關(guān)有通有斷,這種情況有以下幾種可能原因:
處于接通狀態(tài)的接近開關(guān)其感應(yīng)端面沾染上鐵屑等金屬粉末。
接近開關(guān)的24 V供電電源與DI點(diǎn)點(diǎn)之間的電纜短路。
接近開關(guān)對應(yīng)的DI點(diǎn)電損壞。
應(yīng)急措施:當(dāng)遇井下較復(fù)雜,比如處理事故或固井后,需要在規(guī)定的時間快速進(jìn)行上卸扣,當(dāng)鎖緊無指示,鎖緊動作不能完成時。通??梢試L試以下2種應(yīng)急處理方法:
(1)把PLC柜的CPU打到off位;
(2)PLC柜的應(yīng)急開關(guān)打到旁路或開位;
(3)司鉆操作鎖緊開關(guān),進(jìn)行上卸扣;
(4)把PLC柜的CPU打到o n位;
(5)仔細(xì)排查故障原因。
(1)在PLC柜中將鎖緊檢測的2組信號并聯(lián)在一起,接入24 V直流電源;
(2)司鉆正常操作鎖緊開關(guān),然后進(jìn)行應(yīng)急上卸扣;
(3)仔細(xì)排查故障原因。
隨著頂驅(qū)裝置的不斷升級換代,在實際使用過程中遇到的鎖緊裝置及其檢測機(jī)構(gòu)可能會略有差異,但只要我們掌握其結(jié)構(gòu)和原理,遇到問題時冷靜分析,就可以快速方便的定位故障,為迅速恢復(fù)頂驅(qū)使用贏得時間。
[1]北京石油機(jī)械廠 頂部驅(qū)動鉆井裝置操作手冊2007年12月.
[2]塔里木油田工程技術(shù)部 井控裝置維修使用手冊2007年5月.