钻机游动系统变绳系装置的制作方法

本发明涉及石油钻井设备技术领域，具体的说是一种钻机游动系统变绳系装置。

背景技术：

石油钻机游动系统是由天车的定滑轮和游车的动滑轮通过钢丝绳缠绕组成的复滑轮系统，可变绳系式游动系统由一部天车和多部单滑轮游车组成，可在钻井过程中根据不同钻井工况通过将单滑轮游车成对对称变换成定滑轮或者动滑轮来变换绳系，保证绞车电机始终在高效区运行，提高运行效率。在游动系统进行变换绳系时如果完全采用人工进行操作，工作量大，工作效率低，危险系数高。所以，变绳系装置的自动化操作和控制就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钻机游动系统变绳系装置，能够快速、自动化实现游动系统变绳系的锁紧与脱开，以解决人工操作工作量大，效率低的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种钻机游动系统变绳系装置，它包括安装在天车架底端的上部锁紧装置、安装在数部单滑轮游车内部的下部钩锁装置，所述上部锁紧装置包括锁紧梁，锁紧梁的上下翼板之间均布有数块垂直于上下翼板的筋板，将锁紧梁内腔分割为数个空腔，空腔内安装有第一气缸，第一气缸的活塞端顶端安装有锁扣；所述下部钩锁装置为一个连杆机构，包括游车钩、第一连杆、第二连杆、第三连杆、导杆，第一连杆与第二连杆的端部相互铰接，第一连杆的前端与游车钩相铰接，第二连杆的后端铰接在单滑轮游车的侧板上，第三连杆的底端铰接在第二连杆上，第三连杆的顶端与导杆的底端相铰接，导杆的顶端设有复位弹簧，复位弹簧处于拉紧状态；导杆的顶部与第二气缸的活塞端底部相邻并共面，数个并排布置的第二气缸安装在锁紧梁的外侧。

优选的，所述第二气缸的数量比单滑轮游车的数量少两个。

优选的，所述第一连杆与第二连杆连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆与第二连杆的连接点外侧设有挡块。

优选的，所述筋板的底部均设有导向装置。

优选的，所述锁紧梁由下翼板具有高度差的焊接H型钢制备而成。

本发明应用于变绳系时的动作流程为：

（1）在绞车的作用下，数组单滑轮游车共同作业提升游车支架和顶驱，单滑轮游车同步向上移动，除最外侧的两部单滑轮游车外，其他的单滑轮游车均与上部锁紧装置相接触，第二气缸的底端与与其相对应的导杆的顶部相接触；

（2）绞车再次转动，最外侧的两部单滑轮游车将提升游车支架和顶驱上升继续，至两部单滑轮游车与上部锁紧装置接触后停止运动，使得游车支架与位于中间的单滑轮游车的游车钩脱开接触，便于钩锁的打开；

（3）作业人员控制上部锁紧装置中的第一气缸的活塞端伸出，活塞端顶部的锁扣将中间两部单滑轮游车扣住；

（4）作业人员控制上部锁紧装置位于中间的两个第二气缸的活塞端伸出，推动相对应的中间两部单滑轮游车中下部钩锁装置的导杆向下运动，在导杆的推动作用下，第一连杆和第二连杆围绕其连接点转动，通过死点后，游车钩钩锁被打开，中间两部单滑轮游车与游车支架脱离；

（5）绞车继续转动，开始放钢丝绳，其他单滑轮游车开始下降，上部锁紧装置的第一气缸、第二气缸复位，中间的两部单滑轮游车中的下部钩锁装置也同时复位，完成了游动系统的变绳系动作。

本发明的有益效果为：

（1）本发明通过安装在天车架底部的上部锁紧装置和安装在数部单滑轮游车内部中的下部钩锁装置的相互配合，在绞车的拉动作用下，通过第一气缸推动锁扣将最内侧两部单滑轮游车扣住后，再控制第二气缸活塞端伸出，推动下部钩锁装置连动，打开中间两部单滑轮游车的钩锁，使得中间两部单滑轮游车与游车支架脱离，两侧的其他单滑轮游车开始下降，完成了游动系统的变绳系动作；本发明结构设置科学、新颖，通过远程自动化控制即可实现游动系统的变绳系动作，省时省力，安全可靠；

（2）本发明所述的下部钩锁装置为连杆机构，第一连杆与第二连杆连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆与第二连杆的连接点外侧设有起限位作用的挡块，挡块能够阻止第一连杆与第二连杆反向转动，可有效防止连杆机构自己打开游车钩钩锁，安全性能高；

（3）下部钩锁装置中导杆的顶端安装有处于拉紧状态的复位弹簧，使得下部钩锁装置在没有外力的作用下，游车钩钩锁无法自动打开，下部钩锁装置具备自锁功能，极大提高了设备的安全性能；

（4）上部锁紧装置中导向装置能够保证单滑轮游车顺利进入上部锁紧装置的预定位置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中上部锁紧装置的结构示意图；

图3是图2中第一气缸及锁扣的安装示意图；

图4是图2中第二气缸的结构示意图；

图5是图1中下部钩锁装置的结构示意图；

图6是本发明在变绳系动作时步骤（1）的状态图；

图7是本发明在变绳系动作时步骤（2）的状态图；

图8是本发明在变绳系动作时下部钩锁装置的锁紧状态图；

图9是本发明在变绳系动作时下部钩锁装置脱钩后的状态图；

图10是本发明在变绳系动作时步骤（4）的状态图；

图中：1、上部锁紧装置，2、下部钩锁装置，3、天车架，4、单滑轮游车，5、锁紧梁，6、筋板，7、第一气缸，8、锁扣，9、导向装置，10、第二气缸，11、游车钩，12、第一连杆，13、第二连杆，14、第三连杆，15、挡块，16、导杆，17、复位弹簧，18、游车支架，19、顶驱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示的一种钻机游动系统变绳系装置，它包括安装在天车架3底端的上部锁紧装置1、安装在数部单滑轮游车4内部的下部钩锁装置2，上部锁紧装置1包括锁紧梁5，锁紧梁5由下翼板具有高度差的焊接H型钢制备而成；锁紧梁5的上下翼板之间均布有数块垂直于上下翼板的筋板6，将锁紧梁5内腔分割为数个空腔，空腔内安装有第一气缸7，第一气缸7的活塞端顶端安装有锁扣8；筋板6的底部均设有导向装置9；下部钩锁装置2为一个连杆机构，包括游车钩11、第一连杆12、第二连杆13、第三连杆14、导杆16，第一连杆12与第二连杆13的端部相互铰接，第一连杆12与第二连杆13连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆12与第二连杆13的连接点外侧设有挡块15；第一连杆12的前端与游车钩11相铰接，第二连杆13的后端铰接在单滑轮游车4的侧板上，第三连杆14的底端铰接在第二连杆上，第三连杆14的顶端与导杆16的底端相铰接，导杆16的顶端设有复位弹簧17，复位弹簧17处于拉紧状态；导杆16的顶部与第二气缸10的活塞端底部相邻并共面，数个并排布置的第二气缸10安装在锁紧梁5的外侧。

第二气缸10的数量比单滑轮游车4的数量少两个。

本发明应用于变绳系时的动作流程为：

（1）如图1所示，在绞车的作用，数部单滑轮游车4共同作业提升游车支架18和顶驱19，单滑轮游车4同步向上移动，除最外侧的两部单滑轮游车4外，其他的单滑轮游车4均与上部锁紧装置1相接触，第二气缸10的底端与与其相对应的导杆16的顶部相接触；

（2）如图2所示，绞车再次转动，最外侧的两部单滑轮游车4将提升游车支架18和顶驱19继续上升，至两部单滑轮游车4与上部锁紧装置1接触后停止运动，使得游车支架18与位于中间的单滑轮游车4的游车钩11脱开接触，便于钩锁的打开；

（3）作业人员控制上部锁紧装置1中的第一气缸7的活塞端伸出，活塞端顶部的锁扣8将中间两部单滑轮游车4扣住；

（4）如图4、图5所示，作业人员控制上部锁紧装置1位于中间的两个第二气缸10的活塞端伸出，推动相对应的中间两部单滑轮游车4中下部钩锁装置2的导杆16向下运动，在导杆16的推动作用下，第一连杆12和第二连杆13围绕其连接点转动，通过死点后，游车钩11钩锁被打开，中间两部单滑轮游车4与游车支架18脱离；

（5）绞车继续转动，开始放钢丝绳，其他单滑轮游车开始下降，上部锁紧装置1的第一气缸7、第二气缸10复位，中间的两部单滑轮游车4中的下部钩锁装置也同时复位，完成了游动系统的变绳系动作。

本发明通过安装在天车架底部的上部锁紧装置和安装在数部单滑轮游车内部中的下部钩锁装置的相互配合，在绞车的拉动作用下，通过第一气缸推动锁扣将最内侧两部单滑轮游车扣住后，再控制第二气缸活塞端伸出，推动下部钩锁装置连动，打开中间两部单滑轮游车的钩锁，使得中间两部单滑轮游车与游车支架脱离，两侧的其他单滑轮游车开始下降，完成了游动系统的变绳系动作；本发明结构设置科学、新颖，通过远程自动化控制即可实现游动系统的变绳系动作，省时省力；本发明具备自锁功能，能够防止单滑轮游车在提升游车支架和顶驱上升的过程中脱钩，安全可靠。