浅析ABB电子天车防碰系统工作原理及应用

2015-07-19辛丛兵熊宁香栗慧燕中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部天津300280

中国新技术新产品 2015年21期

关键词：编码器

辛丛兵熊宁香栗慧燕（中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部，天津 300280）

辛丛兵熊宁香栗慧燕
（中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部，天津 300280）

摘要：本文主要讨论了ABB电子天车防碰系统的硬件组成和软件逻辑计算原理，以及该系统如何在钻井平台绞车天车防碰上的应用。

关键词：电子天车防碰；编码器；DP820

一﹑概述

天车防碰系统是石油﹑天然气等钻探作业中，游车碰天车事故安全预防的保障系统。在钻井作业过程中，尤其司钻在起下钻工况时，游车频繁上提和下放动作，一旦操作失误和注意力不集中，会发生游车碰天车的事故，造成了人员伤亡和设备损坏。所以钻机天车防碰系统的配备是非常有必要的。CPOE钻井平台钻机防碰天车装置采用三套独立的冗余系统，一种是安装在井架上段上限制游车上升位置的钢丝绳防碰装置；一种是绞车防碰过卷阀装置；另一种是ABB天车防碰系统。ABB天车防碰系统能自动检测游车的正反转，准确测量游车的实际高度，当上升或下降到危险防碰高度时，自动输出刹车信号，启动盘刹实现防止游车上碰下砸功能。

二﹑ABB电子天车防碰系统硬件组成

ABB电子天车防碰系统由绞车滚筒脉冲编码器﹑司钻房OCS3站DP820模块﹑配电室逻辑运算处理单元AC800M﹑司钻房OCS3站DO810模块和盘刹控制单元组成。一旦AC800M检测到游车到达设置的危险高度时，立即输出DO信号，控制盘刹安全钳和工作钳同时刹车。

三﹑编码器接线方式

滚筒编码器型号为GAUX-30-1024-004，游车上升或下降时同时输出A和B两路脉冲信号，通过脉冲计数器实时计算游车高度。滚筒转一圈编码器产生1024个脉冲信号。

G3接法（8根线）：

A+：GN A-：PK B+：YE B-：BU

0+：GY 0-：RD

GP接法（12根线）：

A+：GY A-：PK B+：BN B-：GN

0+：RD 0-：BK

四﹑DP820与编码器接线方式

DP820由两个通道组成，可以同时采集两路编码器输入信号，一般只用其中一个通道。第一个通道中C1接A+，B1 接A-，C2接B+，B2接B-，C3接0+，B3 接0-，适用于RS422接口；第二个通道中C5接A+，B5接A-，C6接B+，B6接B-，C7接0+，B7接0-。

五﹑DP820工作模式及计数方法

DP820的工作模式为模式二。当A脉冲上升沿滞后B脉冲上升沿时，计数器计数递增，此时游车处于上升趋势；当A脉冲上升沿超前B脉冲上升沿时，计数器计数递减，此时游车处于下降趋势。

图1 ABB电子天车防碰系统硬件组成

六﹑ABB天车防碰系统应用

欲使天车防碰系统有效，司钻先确定游车处于零位，进行游车零位校准，设置滚筒参数，滚筒直径﹑钢丝绳直径﹑钢丝绳层数﹑每层钢丝绳根数﹑最上层钢丝绳根数﹑游车行程范围以及游车大绳根数，然后设置游车参数，上极限点﹑上至点﹑提升减速点﹑下降减速点﹑下至点。将游车提至最高点后进行最高位校准。

图2 GAUX编码器接线方式

安装在绞车滚筒轴上的编码器根据游车的钩速和转向产生两组脉冲信号A和B，A和B信号相位相差90度，通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转；DP820安装在司钻房OCS3柜内，采集来自编码器的脉冲信号，通过PROFIBUS总线将信号传输至配电室OCS1站的逻辑运算单元AC800M 中，AC800M根据A﹑B脉冲计数器实时计算游车高度和转向，当达到设置防碰高度时，输出两路刹车信号，通过PROFIBUS总线将刹车信号传输至司钻房OCS3柜的DO810模块数字输出口，控制盘刹自动刹车。