辛叢兵 熊寧香 栗慧燕（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津 300280）

淺析ABB電子天車防碰系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用

辛叢兵 熊寧香 栗慧燕
（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津 300280）

摘 要：本文主要討論了ABB電子天車防碰系統(tǒng)的硬件組成和軟件邏輯計算原理，以及該系統(tǒng)如何在鉆井平臺絞車天車防碰上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電子天車防碰；編碼器；DP820

一﹑概述

天車防碰系統(tǒng)是石油﹑天然氣等鉆探作業(yè)中，游車碰天車事故安全預(yù)防的保障系統(tǒng)。在鉆井作業(yè)過程中，尤其司鉆在起下鉆工況時，游車頻繁上提和下放動作，一旦操作失誤和注意力不集中，會發(fā)生游車碰天車的事故，造成了人員傷亡和設(shè)備損壞。所以鉆機天車防碰系統(tǒng)的配備是非常有必要的。CPOE鉆井平臺鉆機防碰天車裝置采用三套獨立的冗余系統(tǒng)，一種是安裝在井架上段上限制游車上升位置的鋼絲繩防碰裝置；一種是絞車防碰過卷閥裝置；另一種是ABB天車防碰系統(tǒng)。ABB天車防碰系統(tǒng)能自動檢測游車的正反轉(zhuǎn)，準(zhǔn)確測量游車的實際高度，當(dāng)上升或下降到危險防碰高度時，自動輸出剎車信號，啟動盤剎實現(xiàn)防止游車上碰下砸功能。

二﹑ABB電子天車防碰系統(tǒng)硬件組成

ABB電子天車防碰系統(tǒng)由絞車滾筒脈沖編碼器﹑司鉆房OCS3站DP820模塊﹑配電室邏輯運算處理單元AC800M﹑司鉆房OCS3站DO810模塊和盤剎控制單元組成。一旦AC800M檢測到游車到達設(shè)置的危險高度時，立即輸出DO信號，控制盤剎安全鉗和工作鉗同時剎車。

三﹑編碼器接線方式

滾筒編碼器型號為GAUX-30-1024-004，游車上升或下降時同時輸出A和B兩路脈沖信號，通過脈沖計數(shù)器實時計算游車高度。滾筒轉(zhuǎn)一圈編碼器產(chǎn)生1024個脈沖信號。

G3接法（8根線）：

A+：GN A-：PK B+：YE B-：BU

0+：GY 0-：RD

GP接法（12根線）：

A+：GY A-：PK B+：BN B-：GN

0+：RD 0-：BK

四﹑DP820與編碼器接線方式

DP820由兩個通道組成，可以同時采集兩路編碼器輸入信號，一般只用其中一個通道。第一個通道中C1接A+，B1 接A-，C2接B+，B2接B-，C3接0+，B3 接0-，適用于RS422接口；第二個通道中C5接A+，B5接A-，C6接B+，B6接B-，C7接0+，B7接0-。

五﹑DP820工作模式及計數(shù)方法

DP820的工作模式為模式二。當(dāng)A脈沖上升沿滯后B脈沖上升沿時，計數(shù)器計數(shù)遞增，此時游車處于上升趨勢；當(dāng)A脈沖上升沿超前B脈沖上升沿時，計數(shù)器計數(shù)遞減，此時游車處于下降趨勢。

圖1 ABB電子天車防碰系統(tǒng)硬件組成

六﹑ABB天車防碰系統(tǒng)應(yīng)用

欲使天車防碰系統(tǒng)有效，司鉆先確定游車處于零位，進行游車零位校準(zhǔn)，設(shè)置滾筒參數(shù)，滾筒直徑﹑鋼絲繩直徑﹑鋼絲繩層數(shù)﹑每層鋼絲繩根數(shù)﹑最上層鋼絲繩根數(shù)﹑游車行程范圍以及游車大繩根數(shù)，然后設(shè)置游車參數(shù)，上極限點﹑上至點﹑提升減速點﹑下降減速點﹑下至點。將游車提至最高點后進行最高位校準(zhǔn)。

圖2 GAUX編碼器接線方式

安裝在絞車滾筒軸上的編碼器根據(jù)游車的鉤速和轉(zhuǎn)向產(chǎn)生兩組脈沖信號A和B，A和B信號相位相差90度，通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)；DP820安裝在司鉆房OCS3柜內(nèi)，采集來自編碼器的脈沖信號，通過PROFIBUS總線將信號傳輸至配電室OCS1站的邏輯運算單元AC800M 中，AC800M根據(jù)A﹑B脈沖計數(shù)器實時計算游車高度和轉(zhuǎn)向，當(dāng)達到設(shè)置防碰高度時，輸出兩路剎車信號，通過PROFIBUS總線將剎車信號傳輸至司鉆房OCS3柜的DO810模塊數(shù)字輸出口，控制盤剎自動剎車。

圖3 DP820接線方式

結(jié)論

本文從硬件組成﹑硬件接線和工作原理等詳細(xì)介紹了ABB天車防碰系統(tǒng)，ABB天車防碰系統(tǒng)在CPOE鉆井平臺的應(yīng)用有效的杜絕了上碰下砸事故的發(fā)生，為平臺的安全生產(chǎn)得到了良好的保障。

圖4 DP820工作模式及計數(shù)方法

參考文獻

[1]彭忠禮，扈文浩.天車防碰系統(tǒng)淺析[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014.

中圖分類號：TM621

文獻標(biāo)識碼：A