一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)的環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉆機(jī)模擬系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)的環(huán)幕 投影顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國(guó)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)公司業(yè)務(wù)全球化，鉆機(jī)業(yè)務(wù)遍及世界各地，發(fā)展中國(guó)家已 經(jīng)成為公司主要市場(chǎng)。隨著出口鉆機(jī)數(shù)量增加，鉆機(jī)使用過(guò)程中出現(xiàn)的事故也越來(lái)越多，輕 則對(duì)設(shè)備造成損害，影響生產(chǎn)進(jìn)度，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，重則釀成重大安全事故，造成人員傷亡。 特別是在國(guó)外鉆機(jī)的搬迀和使用過(guò)程中發(fā)生的幾次重大事故，給公司的發(fā)展和形象造成不 良影響。鉆機(jī)屬于工程機(jī)械，工程機(jī)械的安全生產(chǎn)不僅直接影響機(jī)械的使用壽命，而且關(guān) 系到人員和財(cái)產(chǎn)的安全。據(jù)日本勞動(dòng)科學(xué)研宄所的調(diào)查，由于操作者本人失誤而造成的機(jī) 械安全事故要占事故總數(shù)的88%，客觀原因造成的事故只占9%，其余2%為不可抗拒的原 因，事故原因不明者只占1%。由此可見(jiàn)，工程機(jī)械安全事故中的97%是可以采取預(yù)防措施 的。而這些事故中的百分之九十以上是由于操作人員沒(méi)有掌握正確的使用方法和操作不規(guī) 范造成的。在拉美、非洲和中亞等國(guó)家由于文化差異和技術(shù)水平的限制，井場(chǎng)設(shè)備安裝、拆 卸過(guò)程中的問(wèn)題尤為突出。
[0003] 在鉆井完成后，需要將井場(chǎng)設(shè)備如底座、井架、泥漿泵、防噴器組等進(jìn)行拆卸，搬運(yùn) 到其他鉆井現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行安裝，以便開(kāi)始新的鉆井作業(yè)。在設(shè)備安裝和拆卸過(guò)程中，必須遵 循一定的操作規(guī)程和技術(shù)要領(lǐng)，才能保證設(shè)備的正確安裝、正確拆卸和安全使用。
[0004] 然而，目前設(shè)備使用者的操作規(guī)程和技術(shù)要領(lǐng)主要是通過(guò)廠家提供的說(shuō)明書(shū)和培 訓(xùn)獲取，而操作技能則是靠經(jīng)驗(yàn)的積累和師傅的傳授，這些方式往往存在以下問(wèn)題：
[0005] 實(shí)踐機(jī)會(huì)有限，難以提高技術(shù)水平：由于鉆井作業(yè)的特殊性，鉆井設(shè)備的拆卸和安 裝等工作往往要幾個(gè)月，甚至一年才進(jìn)行一次，操作人員很難通過(guò)實(shí)際操作積累各種經(jīng)驗(yàn)。 另外，在設(shè)備安裝、拆卸過(guò)程中，事故發(fā)生的幾率相對(duì)較小，個(gè)體對(duì)事故的處理經(jīng)驗(yàn)極為有 限，對(duì)事故的判斷、處理能力很難在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中積累和提高。一旦突發(fā)事故，往往由 于缺乏經(jīng)驗(yàn)和處理能力，造成重大生命和財(cái)產(chǎn)損失。
[0006] 傳統(tǒng)的技術(shù)手冊(cè)、操作說(shuō)明書(shū)內(nèi)容零散，查閱不方便。有些復(fù)雜的操作過(guò)程很難用 文字描述清楚，加之個(gè)體理解的差異，極可能導(dǎo)致誤操作和事故發(fā)生。如何提高設(shè)備使用者 技能水平，避免因操作不當(dāng)造成的設(shè)備損壞，減少事故發(fā)生，是公司目前必須解決的緊迫問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種陸地鉆機(jī)安裝操作模擬系統(tǒng)的環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)，陸地鉆機(jī)安 裝操作模擬系統(tǒng)包括：司鉆操作臺(tái)、鉆機(jī)模型、教師操作臺(tái)及三通道環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)。
[0008] 司鉆操作臺(tái)包括機(jī)箱、內(nèi)部控制板和參數(shù)計(jì)算機(jī)，所述的機(jī)箱的正面設(shè)有司鉆操 作臺(tái)正面控制面板，機(jī)箱的一個(gè)側(cè)面設(shè)有司鉆操作臺(tái)側(cè)面控制面板，機(jī)箱的另一個(gè)側(cè)面設(shè) 有頂驅(qū)機(jī)械控制面板以及緩沖液缸的控制面板。其中在司鉆操作臺(tái)正面控制面板上設(shè)置 有電源按鈕、開(kāi)機(jī)按鈕、氣喇叭開(kāi)關(guān)、防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻 尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開(kāi)關(guān)、換檔控制開(kāi)關(guān)、貓頭控制開(kāi) 關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開(kāi)關(guān)、滾筒高低速開(kāi)關(guān)、油缸選擇開(kāi)關(guān)、底座液壓開(kāi)關(guān)、駐車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)以及 緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)；還包括顯示表組，其中所述顯示表組包括氣源壓力表、冷卻水壓表、絞車(chē)油 壓表、轉(zhuǎn)盤(pán)油壓表、轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩表、泵壓表、大鉗扭矩表、左鉗扭矩表、右鉗扭矩表、安全鉗壓力 表、貓頭壓力表、鉆井扭矩表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)盤(pán)電流表、鎖檔壓力表以及過(guò)卷壓力表；司鉆操作 臺(tái)側(cè)面控制面板上設(shè)置指配開(kāi)關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測(cè)試急停按鈕、PLC/旁 路開(kāi)關(guān)、電磁渦流剎車(chē)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、絞車(chē)正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、1號(hào)泥漿泵開(kāi)關(guān)、2 號(hào)泥漿泵開(kāi)關(guān)、3號(hào)泥漿泵開(kāi)關(guān)、低壓報(bào)警器開(kāi)關(guān)；
[0009] 司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板包括司鉆操作臺(tái)第一可編程控制器PLC1和第二可編程 控制器PLC2，上述可編程控制器PLC與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議進(jìn)行通信，其中 第一可編程控制器PLC1的CPU模塊通過(guò)A/D模塊分別與電源按鈕、開(kāi)機(jī)按鈕、氣喇叭開(kāi)關(guān)、 防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離 合、輸入軸慣剎控制開(kāi)關(guān)、換檔控制開(kāi)關(guān)、貓頭控制開(kāi)關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開(kāi)關(guān)、滾筒高低速開(kāi) 關(guān)、油缸選擇開(kāi)關(guān)、底座液壓開(kāi)關(guān)、駐車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)以及緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)連接，通過(guò)PLC的開(kāi)關(guān) 量輸入端口分別與指配開(kāi)關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測(cè)試急停按鈕、PLC/旁路開(kāi) 關(guān)、電磁渦流剎車(chē)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、絞車(chē)正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、1號(hào)泥漿泵開(kāi)關(guān)、2號(hào) 泥漿泵開(kāi)關(guān)、3號(hào)泥漿泵開(kāi)關(guān)、低壓報(bào)警器開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接；通過(guò)PLC采集司鉆操作臺(tái)上的各 個(gè)開(kāi)關(guān)，旋鈕狀態(tài)以模擬絞車(chē)的升降控制，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速控制，泥漿泵的調(diào)速控制；同時(shí)采集 絞車(chē)離合器位置、絞車(chē)檔位、轉(zhuǎn)盤(pán)離合器位置、轉(zhuǎn)盤(pán)檔位、泵調(diào)節(jié)器位置、柴油機(jī)功率調(diào)節(jié)器 位置；監(jiān)測(cè)懸重、鉆壓、鉆機(jī)氣源壓力、泥漿密度、泥漿粘度以及泥漿失水等參數(shù)，通過(guò)PLC 的控制使得司鉆操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)井架/底座的起升控制、對(duì)鉆盤(pán)的轉(zhuǎn)速控制以及對(duì)泥漿泵的 調(diào)速控制。
[0010] 其中頂驅(qū)機(jī)械控制面板上設(shè)置有急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕、吊環(huán) 回轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、內(nèi)防噴器開(kāi)關(guān)、液壓泵開(kāi)關(guān)、鎖緊銷(xiāo)開(kāi)關(guān)、背鉗選擇開(kāi)關(guān)、吊環(huán)傾斜選擇開(kāi) 關(guān)、剎車(chē)選擇開(kāi)關(guān)、輔助操作開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開(kāi)關(guān)、電機(jī)選擇開(kāi)關(guān)、操作選擇開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向 選擇開(kāi)關(guān)；緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸 伸出/縮回控制手柄；其中司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模塊 通過(guò)A/D模塊分別與急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕連接，通過(guò)PLC的開(kāi)關(guān)量輸 入端口分別與吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)、內(nèi)防噴器開(kāi)關(guān)、液壓泵開(kāi)關(guān)、鎖緊銷(xiāo)開(kāi)關(guān)、背鉗選擇開(kāi)關(guān)、 吊環(huán)傾斜選擇開(kāi)關(guān)、剎車(chē)選擇開(kāi)關(guān)、輔助操作開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開(kāi)關(guān)、電機(jī)選擇開(kāi)關(guān)、操作選擇 開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)頂驅(qū)進(jìn)行控制。
[0011] 其中緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液 缸伸出/縮回控制手柄；其中司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模 塊通過(guò)A/D模塊分別與左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手 柄連接以對(duì)緩沖液缸進(jìn)行控制。
[0012] 參數(shù)計(jì)算機(jī)作為分布式的上位機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制，主控計(jì)算機(jī)和 圖形計(jì)算機(jī)完成系統(tǒng)主程序的執(zhí)行和環(huán)幕圖形的處理和顯示，各臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)TCP/IP協(xié) 議互聯(lián)。司鉆操作臺(tái)和鉆機(jī)模型之間的前端數(shù)據(jù)采集及控制由SIEMENSS7-200PLC完成， 并連接構(gòu)成西門(mén)子PPI網(wǎng)絡(luò)。PLC與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議。其中該參數(shù)計(jì) 算機(jī)具有完成從PLC獲取前端硬件信息后，將信息發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)的通信模塊，其中通 信模塊還將主控計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的信息通過(guò)PLC傳輸給前端硬件加以顯示。
[0013] 鉆機(jī)模型包括井架模型和底座模擬器，井架模擬器包括井架和井架核心控制機(jī)。 其中井架為前開(kāi)口型井架，由主體、人字架及附件組成，附件主要有二層臺(tái)、死繩穩(wěn)定器、籠 梯。井架主體由左上段、右上段、左中上段、右中上段、左下段和右下段及背橫梁、斜拉桿、連 接架組成一個(gè)前開(kāi)口型鋼架結(jié)構(gòu)，主體的調(diào)整固定是由兩個(gè)卡銷(xiāo)完成。人字架是由左、右前 腿，左、右后腿及橫梁等組成的門(mén)形結(jié)構(gòu)，用來(lái)起放和支靠井架。起升裝置由起升大繩、高支 架、低支架和游車(chē)大鉤支架組成。井架采用人字架起升方式，依靠鉆臺(tái)面絞車(chē)的動(dòng)力，通過(guò) 快繩、大鉤拉動(dòng)起升大繩，實(shí)現(xiàn)井架起升，井架起升時(shí)為了能夠使井架平穩(wěn)的靠放在人字架 上，同時(shí)下放井架時(shí)又能使井架重心前移，從而依靠井架本身自重下落，在人字架上設(shè)有緩 沖裝置，通過(guò)緩沖裝置的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014] 井架核心控制機(jī)選用西門(mén)子S7-200系列可編程控制器直接控制司鉆操作臺(tái)上的 操作按鈕對(duì)應(yīng)的物理量，以參數(shù)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，由教師控制機(jī)對(duì)絞車(chē)控制臺(tái)及前端各 PL2000模擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一