智能电气液控制系统在石油钻机上的应用研究分析
水小华 史月梅 禤东
摘 要：石油钻井工程是石油开采中一个非常重要的环节，而且这个工程的对技术的要求也较高。随着经济和科技的不断发展，智能电气液控制系统已经被广泛的应用到了石油的开采工作当中，这项技术的应用解决了石油开采工作中的许多问题，特别是在环境、温度以及湿度方面有较大差异的区域可以稳定的运行，进而提高了钻井机运行的可靠性和安全性。
关键词：智能电气液;控制系统;石油钻进机;应用
DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.327
随着社会和科学技术的不断发展，石油钻井市场也在不断的发展，这给石油钻井机的研发带来了良好的发展机遇，已经有越来越多的高性能、高自动化技术应用到了钻井机中，解决了传统钻井机气液控制管线的拆卸复杂、各连接处快拔插头较多、各逻辑控制需依靠气动阀件等现象，而且还有效的改善了安装维护不便、生产效率低、安全可靠性差等问题，进而实现了对钻井机的实时集中监视与自动化
控制。
1 智能电气液控制技术的总体设计
智能电气液控制系统是科学技术不断发展的产物，是一种现代化的技术，从这项理论的提出到产成品的推广经历了很长一段时间的研发和实践。智能电气液控制系统弥补了传统设备的很多不足之处，并对一些比较明显的不足之处进行了改进，为石油开采工作提供了便利。
1.1 智能电气液控制技术在设计方面的改进
智能电气液控制技术在设计的过程中，从有助于提升工作效率的角度做出了一些改进，平衡了各个内部系统之间的关系，能够更好的协调外部的工作环境，在这项技术中还应用了高技术、多功能的元件，这对发挥智能系统的优势也有很大的促进作用，提升了工作的效率，在一定程度上对石油的采集工作提供了帮助;除此之外，还调整了系统的控制方式，运用PLC技术进行量的控制，还对工作的顺序、工作的持续时间以及数据运算等进行的科学的调整。
1.2 智能电气液控制技术的智能化改变
电气液控制技术的智能化设计主要是在系统的内部安装CPU硬件，它能够对传输过来的数据进行运算和处理，这样不仅能够充分发挥控制系统的控制功能，能够通过无线通讯的方法进行信息传输，减少了很多的工作过程。而这里面的触摸屏的设计能够直观的将数据显示出来，而且还能够及时的把钻井深度和操作程度同步显现出来，方便进行人工的调整。但是在智能控制系统中，各个设备以及执行机构的控制、执行阀件都集中在各自的阀导箱中，并置于司钻房、绞车、并车箱上，方便各执行机构的运行。系统的压力、温度变送器采用各润滑部件压力及辅助刹车的冷却水温度，并通过PIC点对点的方式来进行传感器的数据采集，从而有效的控制各机构的作业温度。
1.3 智能电气液控制技术的元件更替
智能化控制系统保留了原系统中的气压控制系统中动力、执行元件及工作介质的结构特点，对原气液控制系统中的发令机构、传令机构及控制部分的元件进行了改进。并采川技术较为先进的电控旋钮、电挖阀导、电控液压比例阀、电控转向阀替换了原有的换向阀、二位一通气开关、继气器、溢流阀、渊压阀;用电控气、电控液技术代替气控气、气控液的控制方式。此外，在PLC的控制方式上，文现了可对开关量与模拟量的双向控制，同时埘顺序控制、过程控制、连锁保护、逻辑运算等功能进行了更为有效的操控，从而提高了石油钻井机的作业效率及作业安全系数。
2 智能电气液控制系统的主要构成
2.1 智能电气液控制系统的硬件组成部分
智能电气液控制系统主要是由电源部分、操作控制元件部分、执行机构部分和管线连接等部分组成。首先按照系统的控制方式来划分，可分为数字控制系统和开关量、模拟量控制系统，其中，数字控制系统主要采用的足PROFIBUS总线制，并运用电缆连接方式对PIC的I/0模块与触摸屏和导之问进行控制连接，并保证模块与面板控制元件及传感器的多心电缆连接，从实现对钻机的逻辑控制功能。在数字控制系统中，阀导一般采川串联的方式，斤在上面安装DDL DRIVE模块，实现与绞车和并车箱阀导的DDL LNK模块的有效串联，在系统发出数字信号时，可将接收到的数字进行量转化，并通过指令控制相应的阀导元件实现各个控制功能，并将系统的工作状态通过DDL模块进行反馈，从而在触摸屏上显示。
2.2 智能电气液控制系统中PLC控制技术的选型
PLC控制技术主要是根据系统输出点数和统计点数的余和系统以后的扩展与联网功能确定智能气液控制系统，并采用集成通讯模块PLC单机控制模块，来完成整体的控制流程，并根据开关量和模拟量的输入输出点数、寄存器和定时器的个数来估算出系统的存储容量，从而对系统的存储容量进行合理的选择。
2.3 智能电气液控制系统中系统阀件的选择和设计
智能电气液控制系统的控制对象主要是各阀导控制箱和钻机的执行情况，其中包括了司钻控制房阀导控制箱、绞车箱阀导控制箱及刹车控制系统手柄等。以绞车阀导控制箱及硬件电路设计来说，绞车的滚筒离合、过圈防碰、换挡机构、自动送钻离合等方面都是受绞车阀导控制箱主来控制，其阀导通常有7个功能阀片成，是由5片G功能阀和2片I功能的集成安装，来实现绞车阀导控制箱的控制功能。此外，根据钻机离合器、换挡汽缸以及其它启动设备的容量大小，阀导应采用电磁驱动活塞式滑阀结构，以过滤空气作为工作介质，从而达到1400L/min的标准流量。而电磁驱动活塞式滑结构的阀导反应速度比传统的阀件更为快捷，开关的开启时间为l8ms，关闭时间为24ms，更加方便阀导的运行和控制，提高作效率。
3 智能电气液控制系统的特点
该系统以电信号作为控制信号，信号传递准确、快捷，有效地解决了气压信号工作稳定性差、传递效率不高和液控信号传递速度慢、流程损失大、受温度影响大等问题，使钻机系统的控制真正做到反应迅速，动作灵敏。且电控系统便于集成控制，绞车、司钻房、并车箱等的控制阀件各自集成在密闭阀导箱内，通过正压系统达到防雨防腐防爆，相互问的控制传递仅通过一根外部通讯电缆即可完成，无需像气控及液控那样对每个控制阀件都要连接一根控制管线;大大简化了安装和维护程序。且每个控制阀导都设有电控及手控2种控制方式，当电磁控制出现故障时，可以通过手动控制操作阀件动作，不会因电控故障造成设备事故。通过PLC控制和显示，司钻台能实了解和控制钻机各阀件的工作状态，加强了司钻对钻机各系统的监控力度，可杜绝一系列误操作及设备失控事故的发生，大大提高了钻机的可靠性和安全性。
4 结束语
随着我国信息技术和工业技术的不断发展，钻机控制系统的也在不断的向自动化、智能化和信息化的方向发展。而我们所说钻机智能电气液控制系统，就是及保持了传统链传统钻机的特有优点，又具有系统控制，数据显示和信息共享的特征。而且它的核心控制单元运用的是先进的PLC技术，具有较强的扩展功能，有利于钻机的改进和升级，在石油钻机的控制系统中有着广阔的应用前景。
参考文献
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