一種陸地鉆機安裝的說明書演示方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉆機模擬系統，具體來說，涉及一種用于培訓鉆機安裝陸地鉆機 的說明書演示方法。
【背景技術】
[0002] 隨著中國石油技術開發公司業務全球化，鉆機業務遍及世界各地，發展中國家已 經成為公司主要市場。隨著出口鉆機數量增加，鉆機使用過程中出現的事故也越來越多，輕 則對設備造成損害，影響生產進度，帶來經濟損失，重則釀成重大安全事故，造成人員傷亡。 特別是在國外鉆機的搬迀和使用過程中發生的幾次重大事故，給公司的發展和形象造成不 良影響。鉆機屬于工程機械，工程機械的安全生產不僅直接影響機械的使用壽命，而且關 系到人員和財產的安全。據日本勞動科學研宄所的調查，由于操作者本人失誤而造成的機 械安全事故要占事故總數的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，工程機械安全事故中的97%是可以采取預防措施 的。而這些事故中的百分之九十以上是由于操作人員沒有掌握正確的使用方法和操作不規 范造成的。在拉美、非洲和中亞等國家由于文化差異和技術水平的限制，井場設備安裝、拆 卸過程中的問題尤為突出。
[0003] 在鉆井完成后，需要將井場設備如底座、井架、泥漿泵、防噴器組等進行拆卸，搬運 到其他鉆井現場，并進行安裝，以便開始新的鉆井作業。在設備安裝和拆卸過程中，必須遵 循一定的操作規程和技術要領，才能保證設備的正確安裝、正確拆卸和安全使用。
[0004] 然而，目前設備使用者的操作規程和技術要領主要是通過廠家提供的說明書和培 訓獲取，而操作技能則是靠經驗的積累和師傅的傳授，這些方式往往存在以下問題：
[0005] 實踐機會有限，難以提高技術水平：由于鉆井作業的特殊性，鉆井設備的拆卸和安 裝等工作往往要幾個月，甚至一年才進行一次，操作人員很難通過實際操作積累各種經驗。 另外，在設備安裝、拆卸過程中，事故發生的幾率相對較小，個體對事故的處理經驗極為有 限，對事故的判斷、處理能力很難在實際的生產活動中積累和提高。一旦突發事故，往往由 于缺乏經驗和處理能力，造成重大生命和財產損失。
[0006] 傳統的技術手冊、操作說明書內容零散，查閱不方便。有些復雜的操作過程很難用 文字描述清楚，加之個體理解的差異，極可能導致誤操作和事故發生。如何提高設備使用者 技能水平，避免因操作不當造成的設備損壞，減少事故發生，是公司目前必須解決的緊迫問 題。
[0007] 另外一方面，石油企業往往具有很多國際業務，而不同國家對于工程圖紙具有不 同的標準和格式，急需一種直觀、簡潔、方便理解的鉆機安裝演示方法。
【發明內容】
[0008] 本發明的發明目的是通過以下技術方案來實現：
[0009] -種陸地鉆機安裝的說明書演示方法，其中包括用于模擬陸地鉆機的模擬裝置， 所述模擬裝置包括鉆機模型、前端操作臺、教師操作臺、以及三通道環幕投影顯示系統。其 中前端操作臺中包括參數計算機，其中該參數計算機作為分布式的上位機完成整個系統的 數據采集與控制，主控計算機和圖形計算機完成系統主程序的執行和環幕圖形的處理和顯 示，
[0010] 司鉆操作臺包括機箱、內部控制板和參數計算機，所述的機箱的正面設有司鉆操 作臺正面控制面板，機箱的一個側面設有司鉆操作臺側面控制面板，機箱的另一個側面設 有頂驅機械控制面板以及緩沖液缸的控制面板；其中在司鉆操作臺正面控制面板上設置有 電源按鈕、開機按鈕、氣喇叭開關、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、輸入軸慣剎控制開關、換檔控制開關、貓頭控制開關、 風動旋扣控制開關、滾筒高低速開關、油缸選擇開關、底座液壓開關、駐車制動開關以及緊 急制動開關；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、絞車油壓 表、轉盤油壓表、轉盤扭矩表、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、轉速表、轉盤電流表、鎖檔壓力表以及過卷壓力表；司鉆操作 臺側面控制面板上設置指配開關、發電機急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁 路開關、電磁渦流剎車開關、轉盤正反轉選擇開關、絞車正反轉選擇開關、1號泥漿泵開關、2 號泥漿泵開關、3號泥漿泵開關、低壓報警器開關；
[0011] 司鉆操作臺的內部控制板包括司鉆操作臺第一可編程控制器PLC1和第二可編程 控制器PLC2，上述可編程控制器PLC與參數計算機數據通信采用RS232協議進行通信，其中 第一可編程控制器PLC1的CPU模塊通過A/D模塊分別與電源按鈕、開機按鈕、氣喇叭開關、 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、輸入軸慣剎控制開關、換檔控制開關、貓頭控制開關、風動旋扣控制開關、滾筒高低速開 關、油缸選擇開關、底座液壓開關、駐車制動開關以及緊急制動開關連接，通過PLC的開關 量輸入端口分別與指配開關、發電機急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁路開 關、電磁渦流剎車開關、轉盤正反轉選擇開關、絞車正反轉選擇開關、1號泥漿泵開關、2號 泥漿泵開關、3號泥漿泵開關、低壓報警器開關進行連接；通過PLC采集司鉆操作臺上的各 個開關，旋鈕狀態以模擬絞車的升降控制，轉盤的轉速控制，泥漿泵的調速控制；同時采集 絞車離合器位置、絞車檔位、轉盤離合器位置、轉盤檔位、泵調節器位置、柴油機功率調節器 位置；監測懸重、鉆壓、鉆機氣源壓力、泥漿密度、泥漿粘度以及泥漿失水等參數，通過PLC 的控制使得司鉆操作臺實現對井架/底座的起升控制、對鉆盤的轉速控制以及對泥漿泵的 調速控制；
[0012] 其中頂驅機械控制面板上設置有急停按鈕、吊環中位按鈕、復位/靜音按鈕、吊環 回轉選擇開關、內防噴器開關、液壓泵開關、鎖緊銷開關、背鉗選擇開關、吊環傾斜選擇開 關、剎車選擇開關、輔助操作開關、風機選擇開關、電機選擇開關、操作選擇開關、旋轉方向 選擇開關；緩沖液缸的控制面板上設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；其中司鉆操作臺的內部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模塊 通過A/D模塊分別與急停按鈕、吊環中位按鈕、復位/靜音按鈕連接，通過PLC的開關量輸 入端口分別與吊環回轉選擇開關、內防噴器開關、液壓泵開關、鎖緊銷開關、背鉗選擇開關、 吊環傾斜選擇開關、剎車選擇開關、輔助操作開關、風機選擇開關、電機選擇開關、操作選擇 開關、旋轉方向選擇開關進行連接以實現對頂驅進行控制；
[0013] 其中緩沖液缸的控制面板上設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；其中司鉆操作臺的內部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模 塊通過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 柄連接以對緩沖液缸進行控制；
[0014] 參數計算機作為分布式的上位機完成整個系統的數據采集與控制，主控計算機和 圖形計算機完成系統主程序的執行和環幕圖形的處理和顯示，各臺計算機通過TCP/IP協 議互聯；司鉆操作臺和鉆機模型之間的前端數據采集及控制由SIEMENSS7-200PLC完成， 并連接構成西門子PPI網絡；PLC與參數計算機數據通信采用RS232協議；其中該參數計算 機具有完成從PLC獲取前端硬件信息后，將信息發送給主控計算機的通信模塊，其中通信 模塊還將主控計算機發送過來的信息通過PLC傳輸給前端硬件加以顯示；
[0015] 鉆機模型包括井架模型和底座模型，井架模型包括井架和井架核心控制機。其中 井架為前開口型井架，由主體、人字架及附件組成，附件主要有二層臺、死繩穩定器、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 架組成一個前開口型鋼架結構，主體的調整固定是由兩個卡銷完成。人字架是由左、右前 腿，左、右后腿及橫梁等組成的門形結構，用來起放和支靠井架。起升裝置由起升大繩、高支 架、低支架和游車大鉤支架組成。井架采用人字架起升方式，依靠鉆臺面絞車的動力，通過 快繩、大鉤拉動起升大繩，實現井架起升，井架起升時為了能夠使井架平穩的靠放在人字架 上，同時下放井架時又能使井架重心前移，從而依靠井架本身自重下落，在人字架上設有緩 沖裝置，通過緩沖裝置的伸縮來實現。
[0016] 底座模型包括底座和底座核心控制機，其中底座主要由底座主體、起升裝置、液壓 緩沖裝置組成，底座采用平行四邊形機構的運動原理，從而實現了高臺面設備的低位安裝。 采用絞車動力，利用游車大鉤使底座從低位整體起升到工作位置。底座主體分為上、中、下 三層：上層為鉆臺面部分，用來安裝鉆臺面的設備，通過銷子連接組成，下層為底座基座部 分，由左如基座與左后基座、右如基座與右后基座分別用銷子連接成左、右兩個部分。左、右 兩個部分之間的連接構件有連接梁、連接架和斜撐。中間層為支撐部分，位于上、下層之間， 起支撐鉆臺面和起放底座作用。分別由人字架前腿、人字架后腿、前立柱、后立柱、斜立柱組 成，用銷子與上、下層連接。人字架由前腿及后腿兩部分組成，起升大繩的一端固定在人字 架后腿上，人字架在整個底座起升的過程中起到支撐的作用。起升大繩兩端裝有套環，另有 參與起升的1組滑輪固定在人字架后腿上。所述鉆井模型還包括防護裝置組，其中防護裝 置組包括實現鉆機井架天車防碰功能的鉆機井架天車防碰裝置、實現防鉆機井架過度起升 功能的防鉆機井架過度起升裝置、實現防鉆機井架過度下放功能的防鉆機井架過度下放裝 置、實現防鉆機底座過度起升功能的防鉆機底座過度起升裝置、實現防鉆機底座過度下放 功能的防鉆機底座過度下放裝置、實現防鉆機大鉤過度下放功能的防鉆機大鉤過度下放裝 置。
[0017] 所述裝置將鉆機部件分為井場整體和內部結構展示：其中井場整體包括底座、井 架和灌區，所述裝置在投影顯