技术领域
[0001] 本
发明涉及机械监控领域，特别涉及一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统。
背景技术
[0002]
现有技术中的钻杆液压动力钳上、卸扣工作往往由人工完成，缺乏监控，效率低下，钻杆液压动力钳上、卸扣过程中错扣情况或者发生
扭矩控制不当把钻杆或
套管丝扣冲坏的情况经常发生，严重影响工作
质量和工作效率。大钳在使用过程中，由于没有准确的使用参数，导致大钳无法定时保养，从而造成大钳只有在使用中才能发现故障，严重耽误生产。
[0003] 故市场亟需一种可以实现自动化的大钳的健康管理的监控系统。
发明内容
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统，本发明的技术方案是这样实施的：
[0005] 一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统，其特征在于：包括上位机、接收机和下位机；所述上位机连接所述接收机；所述下位机连接所述接收机；所述下位机包括下位机
硬件系统和下位机
软件系统；所述下位机硬件系统包括泄压
阀门控制器、综合控制器、换挡控制器、声光警示器、
温度传感器、上卸扣传感器、上卸扣扭矩传感器和圈数传感器；所述下位机软件系统包括用户提醒模
块、上卸扣自动判断模块、上卸扣统计模块、错扣判断模块、错扣保护模块和防冲扣模块；所述综合控制器运行所述上卸扣自动判断模块、用户提醒模块、所述上卸扣统计模块、所述错扣判断模块、所述错扣保护模块和所述防冲扣模块；所述上卸扣自动判断模块监听所述上扣传感器和所述卸扣传感器；所述错扣判断模块监听所述综合控制器；所述错扣保护模块监听所述错扣判断模块；所述错扣保护模块控制所述
泄压阀门控制器；所述防冲扣模块控制所述泄压阀门控制器。
[0006] 优选地，所述上位机还包括泄压测试模块；所述泄压测试模块运行于所述综合控制器上；所述泄压测试模块控制所述泄压阀门控制器。
[0007] 优选地，所述上位机还包括数据汇总模块；所述数据汇总模块获取所述综合控制器和所述上卸扣统计模块提供的信息。
[0008] 优选地，所述下位机设置有通信模块；所述下位机通过所述通讯模块进行数据交互；所述通讯模块使用无线或者有线方式进行通信。
[0009] 优选地，所述上位机还包括无线有线切换模块；所述下位机还包括信息显示屏幕；所述信息显示屏幕连接所述综合控制器；所述下位机硬件还包括下位机功能按键；所述下位机功能按键连接所述综合控制器。
[0010] 优选地，所述上位机还包括扭矩传感器误差补偿模块；所述扭矩传感器误差补偿模块发送补偿信息给所述综合控制器。
[0011] 优选地，所述上位机还包括扭矩传感器标定辅助模块；所述扭矩传感器标定辅助模块连接所述综合控制器。
[0012] 优选地，所述下位机还包括换档动作器；所述上位机还包括上卸扣换档模块；所述上扣换档模块控制所述换档动作器；所述上扣扭矩传感器连接所述上卸扣换档模块；所述卸扣扭矩传感器连接所述上卸扣换档模块。
[0013] 优选地，所述上位机还包括监测设置模块；所述监测设置模块配置所述综合控制器；所述下位机硬件还包括下位机功能按键；所述下位机功能按键连接所述综合控制器。
[0014] 实施本发明的技术方案可解决现有技术中缺乏对于钻杆液压动力钳上、卸扣监控，从而缺乏为大钳及时保养的准确依据的技术问题；实施本发明的技术方案，可实现有效精准的实现对钻杆液压动力钳的上、卸扣监控，提高上、卸扣质量和效率；有效记录大钳工作时间及旋转圈数，为大钳及时保养提供准确依据的技术效果。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统的系统结构图；
[0017] 图2为一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统的传感器安装
位置示意图。
[0018] 在上述附图中，各图号标记分别表示：
[0019] 1-上卸扣传感器；2-上卸扣扭矩传感器；3-高低档传感器；4-圈数传感器；5-温度传感器；6-接收器；7-综合控制器；8-上卸扣自动判断模块；9-用户提醒模块；10-上卸扣统计模块；11-错扣判断模块；12-错扣保护模块；13-防冲扣模块；14-泄压阀门控制器；15-通讯模块；16-换挡动作器；17-数据汇总模块；18-扭矩传感器误差补偿模块；19-扭矩传感器标定辅助模块；20-监测设置模块；21-换挡控制器；22-无线有线切换模块；23-信息显示屏幕；24-下位机功能按键。
具体实施方式
[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 在一种具体的实施例中，如图1、图2所示，一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统，其特征在于：包括上位机、接收机和下位机；所述上位机连接所述接收机；所述下位机连接所述接收机；所述下位机包括下位机硬件系统和下位机软件系统；所述下位机硬件系统包括泄压阀门控制器、综合控制器、换挡控制器、声光警示器、温度传感器、上卸扣传感器、上卸扣扭矩传感器和圈数传感器；所述下位机软件系统包括用户提醒模块、上卸扣自动判断模块、上卸扣统计模块、错扣判断模块、错扣保护模块和防冲扣模块；所述综合控制器运行所述上卸扣自动判断模块、用户提醒模块、所述上卸扣统计模块、所述错扣判断模块、所述错扣保护模块和所述防冲扣模块；所述上卸扣自动判断模块监听所述上扣传感器和所述卸扣传感器；所述错扣判断模块监听所述综合控制器；所述错扣保护模块监听所述错扣判断模块；所述错扣保护模块控制所述泄压阀门控制器；所述防冲扣模块控制所述泄压阀门控制器。
[0022] 在该种具体的实施例中，上位机用于控制下位机的运行，接收机用于为上位机与下位机之间的通信提供中介；下位机用于执行具体的监测任务；上卸扣传感器安装于可以检测到钻杆液压动力钳上扣夹紧和卸扣夹紧切换的位置上，在大钳进入上扣夹紧或卸扣夹紧时传感器可以给出对应的上扣状态或卸扣状态
信号，用于判断钻杆动力钳上的上卸扣状态，其原理为检测是否有物体
接近传感器，其监测上卸扣状态，并通过接收机将该信息传输给上位机；上卸扣扭矩传感器安装于可以测量到钻杆液压动力钳上、卸扣扭矩的位置上，用于检测上扣扭矩以及卸扣扭矩，并将上卸扣的状态通过接收机传输给上位机；圈数传感器检测上卸扣过程中的旋转方向和圈数，其原理为利用设置在钻杆液压动力钳上的开口
齿轮接
惰轮，惰轮接闭口齿轮，闭口齿轮接权属
编码器，利用闭口齿轮的转速来计算开口齿轮的转速，从而获取到圈数数据。
[0023] 在运行过程中，传感器采集来的各种信息汇总到综合控制器中，若上位机通过接收机连接到下位机，则下位机综合控制器会将采集和处理后的信息发送给上位机，再由综合控制器将相关的数据分发到其他的各个模块之中，其中上卸扣统计模块为一个日志记录模块，其对上卸扣过程中的各种数据进行记录，其一方面记录上卸扣成功的次数与错扣的次数，另一方面将相关的数据存储起来，存储的数据可用于数据的分析以及处理；上卸扣自动判断模块用于基于上卸扣传感器传输的数据对上扣的状态、卸扣的状态进行判断，从而判断其上卸扣的状态，当上扣成功后，发送上扣成功消息给综合控制器，由综合控制器发出通知，告知上扣成功，并由综合控制器在上扣成功之后控制泄压阀门控制器泄压，同时其连接错扣判断模块，错扣判断模块连接综合控制器，监听综合控制器中的各类数据，从而判断是否出现了错扣的情况，一旦错扣判断模块根据数据判断出现了错扣的情况，其发出错扣信号给错扣保护模块，由错扣保护模块启动错扣保护流程信号给综合控制器进行错扣保护，综合控制器通过接收器控制泄压阀门控制器，泄压阀门控制器设置在钻杆液压动力钳的泄压阀门上，泄压阀门控制器为电磁溢流阀，泄压阀门控制器控制泄压阀门泄压，从而保护钻杆液压动力钳；防冲扣模块用于在上扣过程中，在已经上扣成功后，若继续进行上扣则出发发泄阀门进行泄压，防止旋坏丝扣，其连接综合控制器，通过上卸扣传感器、上卸扣扭矩传感器和圈数传感器采集的数据对上卸扣的状态进行测量，若出现冲扣现象，通过综合控制器、接收器控制泄压阀门控制器泄压，从而防止丝扣旋坏；用户提醒模块根据综合控
制模块提取上卸扣统计模块中的数据，通过大钳工作总时长、旋转总圈数、上卸扣总杆数以及其他的数据判断是否需要对大钳进行保养，从而通过网络向用户发送保养提醒，提醒方式包括文字
和声光等，其可直接使用声光警示器，当用户保养完成后自动重新计算保养周期，从而避免设备故障导致的停机。
[0024] 在上扣过程中，步骤一，综合控制器通过上卸扣传感器检测当前是否处于上扣状态，若是，则进入下一步，否则，继续检测上卸扣状态；步骤二，综合控制器通过圈数计数器开始累加圈数，实时监控扭矩传感器传来的扭矩，实时记录圈数和扭矩，若当前扭矩达到
指定扭矩，当前圈数大于指定圈数，当前时刻距离上次上扣或卸扣成功的时间大于指定时间，则向泄压阀发出泄压信号以及声光报警，提醒用户上扣成功，上扣成功计数器加一，综合控制器记录上扣成功计数器当前数值，泄压时间超过指定时间后，继续监控上卸扣状态，若当前未处于上扣状态，则圈数计数器清零，跳转到步骤一；
[0025] 若当前扭矩达到指定扭矩，当前圈数小于指定圈数，则向泄压阀发出泄压信号以及声光报警，提醒用户发生错扣，综合控制器记录错扣发生，泄压时间超过指定时间后，继续监控上卸扣状态，若当前未处于上扣状态，则圈数计数器清零，跳转到步骤一；若当前扭矩达到指定扭矩，当前时刻距离上次上扣或卸扣成功的时间小于指定时间，则向泄压阀发出泄压信号以及声光报警，提醒用户发生冲口行为，泄压时间超过指定时间后，则圈数计数器清零，跳转到步骤一；若在步骤二中上卸扣状态发生改变，当前未处于上扣状态，则圈数计数器清零，跳转到步骤一。
[0026] 在卸扣过程中，步骤一，综合控制器通过上卸扣传感器检测当前是否处于卸扣状态，若是，则进入下一步，否则，继续检测上卸扣状态；
[0027] 步骤二，综合控制器通过圈数计数器开始累加圈数，监控扭矩传感器传来的扭矩，实时记录圈数和扭矩，若当前扭矩达到指定扭矩，则卸扣过程中崩扣完成，继续监控卸卸扣状态，若当前未处于卸扣状态且崩扣已完成，则卸扣成功，圈数计数器清零，卸扣成功计数器加一，记录当前卸扣计数器数值，跳转到步骤一；若在骤二中上卸扣状态发生改变，当前未处于卸扣状态，则圈数计数器清零，跳转到步骤一。
[0028] 通过上述模块之间的交互，有效精准的实现对钻杆液压动力钳的上、卸扣监控，提高上、卸扣质量和效率；有效记录大钳工作时间及旋转圈数，为大钳及时保养提供准确依据。
[0029] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述上位机还包括泄压测试模块；所述泄压测试模块运行于所述综合控制器上；所述泄压测试模块控制所述泄压阀门控制器。
[0030] 在该种优选的实施例中，工作人员可以通过综合控制器控制泄压阀泄压，用于检测泄压阀是否工作正常。
[0031] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述上位机还包括数据汇总模块；所述数据汇总模块获取所述综合控制器和所述上卸扣统计模块提供的信息。
[0032] 在该种优选的实施例中，数据汇总模块连接综合控制器，接收综合控制器中和上卸扣统计模块中的数据并制成相关的图表通过相应的外部显示器从而呈现给使用者，可以将扭矩、通讯方式及状态、
工作温度和在上卸扣统计模块中的数据以图形化的方式显示出来，显示的方式可通过条状或圆形方式显示当前扭矩和指定扭矩之间的比例关系，也可连接外部的
打印机将相关的信息打印出来；同时，数据汇总。
[0033] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述下位机设置有通信模块；所述下位机通过所述通讯模块进行数据交互；所述通讯模块使用无线或者有线方式进行通信；所述上位机还包括无线有线切换模块；所述下位机还包括信息显示屏幕；所述信息显示屏幕连接所述综合控制器。
[0034] 在该种优选的实施例中，上位机与下位机之间通过通讯模块利用接收机进行数据交互，既可以使用无线方式进行连接，也可以使用有线方式进行连接，下位机与上位机的数量一般为多对一的，多个下位机通过有线或者无线方式集成到一个接收器中；在进行通信时，一般使用有线通信，并辅以无线通讯，当有线通讯出现故障时，上位机的无线有线切换模块检测到有线通讯故障，控制接收器将相应的出现故障的下位机切换为无线通讯方式，从而避免了由于有线通讯的故障而导致的下位机无法使用；下位机上设置有信息显示屏幕，信息显示屏幕用于显示下位机的运行信息和下位机的参数信息。
[0035] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述上位机还包括扭矩传感器误差补偿模块；所述扭矩传感器误差补偿模块发送补偿信息给所述综合控制器。
[0036] 在该种优选的实施例中，所述扭矩传感器误差补偿模块可用于将扭矩传感器进行归零操作，用以抵消系统误差。
[0037] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述上位机还包括扭矩传感器标定辅助模块；所述扭矩传感器标定辅助模块连接所述综合控制器。
[0038] 在该种优选的实施例中，将当前系统监控到的扭矩值输入到系统后就可以完成传感器标定。
[0039] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述下位机还包括换档动作器；所述上位机还包括上卸扣换档模块；所述上扣换档模块控制所述换档动作器；所述上扣扭矩传感器连接所述上卸扣换档模块；所述卸扣扭矩传感器连接所述上卸扣换档模块。
[0040] 在该种优选的实施例中，上扣扭矩传感器监测上扣过程中的扭矩并将其传输给综合控制器，综合控制器检测该扭矩，在高档上扣过程中若当前到达高档最大扭矩或指定扭矩时，给出换低挡提示，提供换挡信号给换挡作动器，命令换挡动作器换挡；卸扣扭矩传感器监测卸扣过程中的扭矩并将其传输给综合控制器，综合控制器检测该扭矩，在低档卸扣过程中若当前扭矩到达高档扭矩或指定扭矩范围时，给出换高挡提示，提供换高档信号给换挡作动器，命令换挡动作器换挡。
[0041] 在一种优选的实施例中，如图1、图2所示，所述上位机还包括监测设置模块；所述监测设置模块配置所述综合控制器；所述下位机硬件还包括下位机功能按键；所述下位机功能按键连接所述综合控制器。
[0042] 在该种优选的实施例中，用户可通过监测设置模块对各个传感器进行选择性配置，即可以根据实际需求选择其中的几种进行安装和配置，同时也可以根据实际需求对功能进行选择和配置；同时，下位机硬件也可以使用下位机功能按键对综合控制器进行直接配置，下位机可脱离上位机独立使用。
[0043] 需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
