權利要求書： 1.一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，其特征在于：包括有絞車（5）、鉆具（8）、吊卡（9）、吊環(huán)（10）、游車（11）和鉆臺面（12），鉆具（8）連接在鉆臺面（12）上，吊卡（9）設有兩個，兩個吊卡（9）均連接在鉆具（8）上，兩個吊卡（9）分別連接在鉆具（8）左右兩側，吊環(huán)（10）設有兩個，兩個吊環(huán)（10）下端分別連接在兩個吊卡（9）上，每個吊環(huán)（10）與每個吊卡（9）采用插銷連接，兩個吊環(huán)（10）上端連接在游車（11）上，絞車（5）的絞繩通過滑輪連接在游車（11）上端；還包括有人機界面系統(tǒng)（1）、綜合控制系統(tǒng)（2）、無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)（3）、絞車接口控制系統(tǒng)（4）、游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)（6）和吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7），吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）設有兩個，兩個吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）分別設在兩個吊卡（9）外側，吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）與無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)（3）無線通信連接，吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）通過無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)（3）與綜合控制系統(tǒng)（2）電性連接，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)（6）連接在絞車（5）的滾筒軸上，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)（6）與綜合控制系統(tǒng)（2）電性連接，絞車接口控制系統(tǒng)（4）連接在絞車（5）上，絞車接口控制系統(tǒng)（4）與綜合控制系統(tǒng)（2）電性連接，綜合控制系統(tǒng)（2）與人機界面系統(tǒng)（1）電性連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，其特征在于：所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）包括有檢測傳感器，檢測傳感器采用無機械觸頭的電感式非接觸傳感器。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，其特征在于：所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)（7）包括有電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置，電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置電性連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，其特征在于：所述的無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)（3）采用LORO通訊模塊。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，其特征在于：游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)（6）包括有增量式脈沖編碼器，增量式脈沖編碼器連接在絞車（5）的滾筒軸上。

說明書： 一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置技術領域[0001] 本實用新型涉及石油鉆機技術領，具體為一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置。背景技術[0002] 起、下鉆是鉆井作業(yè)中的一種長時間反復性、高強度的配合作業(yè)，由于司鉆和井口人員的操作失誤，兩只吊環(huán)其中一只沒有掛入吊卡內，就會在剛起鉆上提時發(fā)生“單吊環(huán)”

事故，造成井內油管折彎或折斷、鉆具落井、吊環(huán)彈起傷人等事故。當前，防止鉆機作業(yè)“單

吊環(huán)”事故的方法大部分是在吊卡銷子上進行各種各樣的改進，也有少部分通過控制盤剎、

離合器來防止“單吊環(huán)”起鉆的自動控制裝置，但由于沒有考慮到惡劣的井口環(huán)境、沒有考

慮控制系統(tǒng)氣路、液路的滯后時間等，只能停留在理論驗證上，不能及時有效的杜絕單吊環(huán)

事故，不能在實際中進行推廣應用。

實用新型內容

[0003] 本實用新型的目的在于提供一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置，安裝方便、保護全面，可全面適配市場上現(xiàn)有的交流、直流、數(shù)字、模擬的鉆機電傳動控制系統(tǒng)，且不影響司鉆以往

正常操作習慣的防止單吊環(huán)事件發(fā)生的裝置。

[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置包括有絞車、鉆具、吊卡、吊環(huán)、游車和鉆臺面，鉆具連接在鉆臺面上，吊卡設有兩個，兩個吊卡均連接在鉆具

上，兩個吊卡分別連接在鉆具左右兩側，吊環(huán)設有兩個，兩個吊環(huán)下端分別連接在兩個吊卡

上，每個吊環(huán)與每個吊卡采用插銷連接，兩個吊環(huán)上端連接在游車上，絞車的絞繩通過滑輪

連接在游車上端；還包括有人機界面系統(tǒng)、綜合控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)、絞車接

口控制系統(tǒng)、游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)和吊卡插銷檢測系統(tǒng)，吊卡插銷檢測系統(tǒng)設有

兩個，兩個吊卡插銷檢測系統(tǒng)分別設在兩個吊卡外側，吊卡插銷檢測系統(tǒng)與無線數(shù)據(jù)傳輸

連接系統(tǒng)無線通信連接，吊卡插銷檢測系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電

性連接，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)連接在絞車的滾筒軸上，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電

性連接，絞車接口控制系統(tǒng)連接在絞車上，絞車接口控制系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電性連接，綜

合控制系統(tǒng)與人機界面系統(tǒng)電性連接。

[0005] 進一步的，所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)包括有檢測傳感器，檢測傳感器采用無機械觸頭的電感式非接觸傳感器。

[0006] 進一步的，所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)包括有電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置，電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置電性連接。

[0007] 進一步的，所述的無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)采用LORO通訊模塊。[0008] 進一步的，游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)包括有增量式脈沖編碼器，增量式脈沖編碼器連接在絞車的滾筒軸上。

[0009] 綜合控制系統(tǒng)可自動診斷游車高度位置、插銷插入吊卡的狀態(tài)、絞提下車上放工況，在游車低位、絞車上提且插銷未插到位時自動輸出絞車扭矩限制。人機界面系統(tǒng)可實時

顯示游車高度、插銷插入吊卡狀態(tài)、保護動作狀態(tài)。人機界面系統(tǒng)可根據(jù)不同類型配置的鉆

機調整游車高度、扭矩限制的值。絞車接口控制系統(tǒng)采用限制絞車扭矩輸出的方式預防鉆

機單吊環(huán)事故。絞車接口控制系統(tǒng)可兼容交流、直流、數(shù)字、模擬的絞車電傳動系統(tǒng)。

[0010] 本實用新型的有益效果是：包括有絞車、鉆具、吊卡、吊環(huán)、游車和鉆臺面，鉆具連接在鉆臺面上，兩個吊卡均連接在鉆具上，兩個吊環(huán)下端分別連接在兩個吊卡上，兩個吊環(huán)

上端連接在游車上，絞車的絞繩通過滑輪連接在游車上端；兩個吊卡插銷檢測系統(tǒng)分別設

在兩個吊卡外側，吊卡插銷檢測系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電性連

接，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電性連接，絞車接口控制系統(tǒng)與綜合控制系統(tǒng)電性

連接，綜合控制系統(tǒng)與人機界面系統(tǒng)電性連接，本實用新型系統(tǒng)簡潔、安裝方便、保護全面，

可全面適配市場上現(xiàn)有的交流、直流、數(shù)字、模擬的鉆機電傳動控制系統(tǒng)，適用性強，接口簡

單，且不影響司鉆以往的正常操作習慣。本實用新型提供了一種在起、下鉆絞車低位上提

時，兩個吊環(huán)未完全卡入吊卡，銷子沒有插到位時主動限制絞車扭矩輸出，使其出力不足拉

動帶有鉆具的吊卡從而起到保護作用的裝置。

附圖說明[0011] 圖1為本實用新型結構示意圖。[0012] 圖中：1.人機界面系統(tǒng)；2.綜合控制系統(tǒng)；3.無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)；4.絞車接口控制系統(tǒng)；5.絞車；6.游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)；7.吊卡插銷檢測系統(tǒng)；8.鉆具；9.吊

卡；10.吊環(huán)；11.游車；12.鉆臺面。

具體實施方式[0013] 如圖1所示，本實用新型一種鉆機用單吊環(huán)保護裝置包括有絞車5、鉆具8、吊卡9、吊環(huán)10、游車11和鉆臺面12，鉆具8連接在鉆臺面12上，吊卡9設有兩個，兩個吊卡9均連接在

鉆具8上，兩個吊卡9分別連接在鉆具8左右兩側，吊環(huán)10設有兩個，兩個吊環(huán)10下端分別連

接在兩個吊卡9上，每個吊環(huán)10與每個吊卡9采用插銷連接，兩個吊環(huán)10上端連接在游車11

上，絞車5的絞繩通過滑輪連接在游車11上端；還包括有人機界面系統(tǒng)1、綜合控制系統(tǒng)2、無

線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)3、絞車接口控制系統(tǒng)4、游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)6和吊卡插銷檢

測系統(tǒng)7，吊卡插銷檢測系統(tǒng)7設有兩個，兩個吊卡插銷檢測系統(tǒng)7分別設在兩個吊卡9外側，

吊卡插銷檢測系統(tǒng)7與無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)3無線通信連接，吊卡插銷檢測系統(tǒng)7通過無

線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)3與綜合控制系統(tǒng)2電性連接，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)6連接在絞車5的滾筒

軸上，運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)6與綜合控制系統(tǒng)2電性連接，絞車接口控制系統(tǒng)4連接在絞車5上，

絞車接口控制系統(tǒng)4與綜合控制系統(tǒng)2電性連接，綜合控制系統(tǒng)2與人機界面系統(tǒng)1電性連

接。

[0014] 進一步的，所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)7包括有檢測傳感器，檢測傳感器采用無機械觸頭的電感式非接觸傳感器。

[0015] 進一步的，所述的吊卡插銷檢測系統(tǒng)7包括有電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置，電感式接近開關傳感器、鋰電池和無線發(fā)送裝置電性連接。

[0016] 進一步的，所述的無線數(shù)據(jù)傳輸連接系統(tǒng)3采用LORO通訊模塊。[0017] 進一步的，游車高度及運行狀態(tài)判斷系統(tǒng)6包括有增量式脈沖編碼器，增量式脈沖編碼器連接在絞車5的滾筒軸上。

[0018] 綜合控制系統(tǒng)2可自動診斷游車11高度位置、插銷插入吊卡9的狀態(tài)、絞提下車上放工況，在游車22低位、絞車22上提且插銷未插到位時自動輸出絞車5扭矩限制。人機界面

系統(tǒng)2可實時顯示游車11高度、插銷插入吊卡9狀態(tài)、保護動作狀態(tài)。人機界面系統(tǒng)1可根據(jù)

不同類型配置的鉆機調整游車11高度、扭矩限制的值。絞車接口控制系統(tǒng)4采用限制絞車5

扭矩輸出的方式預防鉆機單吊環(huán)10事故。絞車接口控制4系統(tǒng)可兼容交流、直流、數(shù)字、模擬

的絞車5電傳動系統(tǒng)。

[0019] 以ZJ70DB鉆機使用本實用新型為例：ZJ70DB鉆機空游車11帶吊環(huán)10懸重為20噸，空游車11帶吊環(huán)10在絞車5懸停時的絞車5變頻電機控制柜的總扭矩數(shù)據(jù)為1800N.m，在人

機界面系統(tǒng)1中設置單吊環(huán)10保護時絞車5變頻器總輸出的最大扭矩值為1900N.m，設置單

吊環(huán)10保護投入的游車5高度為0.2米。在起鉆時兩個吊卡9其中一個插銷未插入吊環(huán)10、且

游車11高度位置在0.2米以下、且絞車11在起鉆上提運行時，絞車5扭矩限制投入，輸出最大

值被限制在1900N.m，因為1900N.m＞1800N.m，所以不影響空游車11的正常上提運行。當

吊環(huán)10與吊卡9接觸，絞車輸出扭矩瞬間增大到1900N.m，但不足以提升吊卡9及鉆具8離開

鉆臺面12，不足以使吊環(huán)10彈起傷人。當兩個吊卡9的插銷均插入吊環(huán)10、絞車11扭矩限制

不投入，當絞車5上提游車11高度至0.1米時，人為拔掉一個吊卡9的銷子進行測試，絞車11

扭矩限制立即投入，游車11停止運行，且可瞬間懸停。當絞車5上提游車高度大于0.2米時，

人為拔掉一個吊卡9的銷子進行測試，絞車11扭矩限制不投入，不影響運行。在絞車5下放時

絞車11扭矩限制不投入，不影響運行。

[0020] 本實用新型系統(tǒng)簡潔、安裝方便、保護全面，可全面適配市場上現(xiàn)有的交流、直流、數(shù)字、模擬的鉆機電傳動控制系統(tǒng)，適用性強，接口簡單，且不影響司鉆以往的正常操作習

慣。本實用新型提供了一種在起、下鉆絞車低位上提時，兩個吊環(huán)未完全卡入吊卡，銷子沒

有插到位時主動限制絞車扭矩輸出，使其出力不足拉動帶有鉆具的吊卡從而起到保護作用

的裝置。