测井绞车张力过载保护系统.pdf

一种测井绞车张力过载保护系统，其包括液压系统与张力监控系统，在所述液压系统中增加两位三通电磁换向阀和梭阀，所述两位三通电磁换向阀的油口P8与手动换向阀的油口P6并联，所述梭阀的两个输入油口分别与两位三通电磁换向阀的油口A8及手动换向阀的油口A6串连，所述梭阀的输出油口与刹车油缸及两位三通液控换向阀的先导腔相连。在所述张力监控系统中增加报警信号处理电路。所述报警信号处理电路与张力监控系统的报警输出模块的输出连接，其包括光电耦合模块、大功率开关三极管、继电器。所述继电器与两位三通电磁换向阀上的电磁铁YV8b相连。本实用新型能够实现对测井绞车的自动刹车控制，且防止由于刹车负载引起的系统压力过高。

权利要求书
1、  一种测井绞车张力过载保护系统，其包括液压系统与张力监控系统，所述液压系统包括容积调速回路与刹车回路，所述容积调速回路的控制部分包括两位三通液控换向阀(4)及联动式先导减压阀(5)，所述刹车回路包括手动换向阀(6)和刹车油缸(7)，液压泵(2)为所述容积调速回路的控制部分和所述刹车回路提供压力油源；所述张力监控系统包括一电压报警输出模块，其特征在于：
在所述液压系统中增加换向回路和选择回路，在所述张力监控系统中增加报警信号处理电路，所述报警信号处理电路接收所述报警输出模块输出的电压报警信号，输出换向控制信号到所述换向回路；所述换向回路的一油口P8与所述液压泵(2)的压力油出口相连，所述选择回路的两个输入油口分别与所述换向回路的另一油口A8及所述手动换向阀(6)的油口A6串连，所述选择回路的输出油口与刹车油缸(7)及两位三通液控换向阀(4)的先导腔相连，选择接通所述换向回路与所述手动换向阀(6)其中的任一高压油路；
常态下，所述油口A8和油口P8处于断开位置，收到所述换向控制信号后，所述油口A8和P8口切换到接通位置。

2、  如权利要求1所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述换向回路包括电磁换向阀(8)，以及所述选择回路包括梭阀(9)，所述电磁换向阀(8)的油口P8与所述手动换向阀(6)的油口P6并联，所述梭阀(9)的两个输入油口分别与所述电磁换向阀(8)的油口A8及所述手动换向阀(6)的油口A6串连，所述梭阀(9)的输出油口与所述刹车油缸(7)及两位三通液控换向阀(4)的先导腔相连，选择接通所述电磁换向阀(8)与所述手动换向阀(6)其中的任一高压油路；
其中所述电磁换向阀(8)电连接到所述报警信号处理电路，接收所述报警信号处理电路输出的换向控制信号后，所述油口A8和P8口切换到接通的位置。

3、  如权利要求2所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述电磁换向阀(8)包括电磁铁，其中的电磁铁线圈连接到所述报警信号处理电路。

4、  如权利要求2或3所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述电磁换向阀(8)为两位三通电磁换向阀。

5、  如权利要求2所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述梭阀(9)为比较所述电磁换向阀(8)与所述手动换向阀(6)的输出压力并选择其中的任一高压油路接通至所述刹车油缸(7)和所述两位三通液控换向阀(4)的先导腔的阀。

6、  如权利要求1所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述报警信号处理电路包括光电耦合模块、大功率开关三极管、继电器，其中所述光电耦合模块与所述报警输出模块的电压输出端相连，以及连接到所述大功率开关三极管，所述大功率开关三极管连接到所述继电器线圈中的一端，所述继电器常开触点一端与所述电磁换向阀中的电磁铁线圈相连；
常态下，所述继电器断开，当所述报警信号处理电路收到电压报警信号时，所述继电器闭合接通所述报警信号处理电路，输出所述换向控制信号到所述换向回路。

7、  如权利要求2或6所述的测井绞车张力过载保护系统，其特征在于，所述报警信号处理电路向所述电磁换向阀提供换向控制信号。

说明书测井绞车张力过载保护系统
技术领域
本实用新型涉及一种石油行业测井绞车专用的张力过载保护系统，尤其是当张力过载时能够实现液压绞车刹车的保护系统。
背景技术
目前，公知的测井绞车包括液压系统与张力监控系统。
图1为现有技术中的测井绞车液压系统的布局图。液压系统包括容积调速回路与刹车回路。该系统中的容积调速回路包括双向变量泵1和双向变量马达3，用于通过双向变量泵1改变排量，引起的流量变化来改变变量马达3的输出转速，实现测井绞车的转速调节。两位三通液控换向阀4及联动式先导减压阀5为容积调速回路的控制部分。该系统中的刹车回路包括手动换向阀6和刹车油缸7。该系统中的液压泵2为容积调速回路的控制部分提供压力油源，也为刹车回路提供压力油源。在手动换向阀6不换向的情况下(即手动换向阀6在图1所示的中位时)，两位三通液控换向阀4的油口A4与油口P4处于接通的状态(如图1所示)，将控制压力油源接通至联动式先导减压阀5，联动式先导减压阀5动作向双向变量泵1提供变量所需的先导控制压力油。当手动换向阀6从中位换向为油口A6与油口P6接通的状态时，手动换向阀6接通刹车油路至刹车油缸7，使液压绞车刹车，同时为两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油，两位三通液控换向阀4在先导压力作用下换向，切断容积调速回路控制部分压力油源并将联动式先导减压阀5的控制油泄回油箱，使双向变量泵1卸荷，防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
图2为现有技术中张力监控系统的原理框图。如图2所示，张力监控系统包括张力传感器、工控微机、报警器及发光二极管。工控微机的模拟量输入模块(AD)与张力传感器的输出相连，该工控微机内部控制板设置的电压报警输出模块与报警器及发光二极管连接。首先，操作人员根据作业设计在工控微机上设定额定张力数值以便与即时张力进行核对比较。作业过程中，该张力传感器用于把检测到的张力信号转换为与张力成正比例的电信号，并传递给工控微机。该工控微机对该电信号进行采集处理且显示即时数值。当检测到的实际张力信号数值超过设定的额定张力数值时，工控微机通过该电压报警输出模块发出一电压报警信号，报警器及发光二极管将该信号转换为声光报警。
但是，由于现有技术的测井绞车的液压系统与张力监控系统间没有相互关联，在张力过载时，只能依靠手动作用使手动换向阀6换向来实现刹车保护，因此不能实现液压绞车自动刹车保护。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种测井绞车专用的当张力过载时能够实现液压绞车自动刹车的保护系统。
为解决上述问题，本实用新型提供一种测井绞车张力过载保护系统，其包括液压系统与张力监控系统，所述液压系统包括容积调速回路与刹车回路，所述容积调速回路的控制部分包括两位三通液控换向阀及联动式先导减压阀，所述刹车回路包括手动换向阀和刹车油缸，液压泵为所述容积调速回路的控制部分和所述刹车回路提供压力油源；所述张力监控系统包括一电压报警输出模块，其特征在于：在所述液压系统中增加换向回路和选择回路，在所述张力监控系统中增加报警信号处理电路，所述报警信号处理电路接收所述报警输出模块输出的电压报警信号，输出换向控制信号到所述换向回路；所述换向回路中换向阀的油口P8与液压泵的压力油出口相连，所述选择回路的两个输入油口分别与所述换向回路的油口A8及所述手动换向阀的油口A6串连，所述选择回路的输出油口与刹车油缸及两位三通液控换向阀的先导腔相连，选择接通所述换向回路中换向阀与手动换向阀其中的任一高压油路；
常态下，所述换向回路中换向阀油口A8和油口P8处于断开位置，收到所述换向控制信号后，所述油口A8和P8口切换到接通位置。
进一步，在本实用新型的液压系统的较佳实施例中，所述换向回路包括电磁换向阀，以及所述选择回路包括梭阀，所述电磁换向阀的油口P8与所述手动换向阀的油口P6并联，所述梭阀的两个输入油口分别与所述电磁换向阀的油口A8及所述手动换向阀的油口A6串连，所述梭阀的输出油口与所述刹车油缸及两位三通液控换向阀的先导腔相连，选择接通所述电磁换向阀与所述手动换向阀其中的任一高压油路；
其中所述电磁换向阀电连接到所述报警信号处理电路，接收所述报警信号处理电路输出的换向控制信号后，所述油口A8和P8口切换到接通的位置。
进一步，在本实用新型的液压系统的较佳实施例中，所述电磁换向阀包括电磁铁，其中的电磁铁线圈连接到所述报警信号处理电路。
进一步，在本实用新型的液压系统的较佳实施例中，所述电磁换向阀为两位三通电磁换向阀。
进一步，在本实用新型的液压系统的较佳实施例中，所述梭阀为比较所述电磁换向阀与所述手动换向阀的输出压力并选择其中的任一高压油路接通至所述刹车油缸和所述两位三通液控换向阀的先导腔的阀。
进一步，在本实用新型的液压系统的较佳实施例中，所述报警信号处理电路包括光电耦合模块、大功率开关三极管、继电器，其中所述光电耦合模块与所述报警输出模块的电压输出端相连，以及连接到所述大功率开关三极管，所述大功率开关三极管连接到所述继电器线圈中的一端，所述继电器常开触点一端与所述电磁换向阀中的电磁铁线圈相连；常态下，所述继电器断开，当所述报警信号处理电路收到电压报警信号时，所述继电器闭合接通所述报警信号处理电路，输出所述换向控制信号到所述换向回路。
进一步，所述报警信号处理电路向所述电磁换向阀提供换向控制信号。
综上所述，本实用新型的测井绞车张力过载保护系统通过在现有液压系统中增加换向和选择回路，以及在现有张力监控系统增加报警信号处理电路，又由于所述换向回路中两位三通电磁换向阀的控制信号由张力监控系统的报警信号处理电路提供，因此，本实用新型建立了测井绞车的液压系统与张力监控系统间的相互关联，当张力过载时，报警信号处理电路可通过得电的电磁铁YV8b控制所述换向和选择回路换向接通刹车油路至刹车油缸和两位三通液控换向阀的先导腔，因而可实现对绞车的自动刹车控制；且同时还能防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
另外当张力未过载时，本实用新型可按照需要实现期望的控制，例如若使手动换向阀不换向，则可实现两位三通液控换向阀及联动式先导减压阀对双向变量泵的变量控制，实现测井绞车的转速调节；若期望刹车控制，可通过在手动的作用下使手动换向阀换向来实现，且同时可防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
附图说明
图1所示为现有技术中测井绞车液压系统的布局图；
图2所示为现有技术中测井绞车张力监控系统的方框图；
图3所示为本实用新型中测井绞车液压系统的布局图；
图4所示为本实用新型中测井绞车张力监控系统的方框图。
具体实施方式
如图3所示，在本实用新型测井绞车液压系统中，包括容积调速回路与刹车回路，该刹车回路与现有技术的刹车回路相比，增加了由两位三通电磁换向阀8和梭阀9组成的换向和选择回路。两位三通电磁换向阀8的油口P8与手动换向阀6的油口P6并联，且连接液压泵2的输出。优选地，该两位三通电磁换向阀8包括电磁铁YV8b，该电磁铁YV8b与报警信号处理电路连接(如图3和图4所示，下面更详细地描述)。如图3所示，两位三通电磁换向阀8在中位，这时油口P8关闭，油口A8与油口T连通。
梭阀9的两个输入油口分别与手动换向阀6的油口A6及两位三通电磁换向阀8的油口A8串连，而梭阀9的输出油口则与刹车油缸7及两位三通液控换向阀4的先导腔相连。梭阀9的作用是比较两位三通电磁换向阀8与手动换向阀6的输出压力，并选择任一高压油路接通至刹车油缸7，同时为两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油。例如，当手动换向阀6换向为油口A6与油口P6接通而两位三通电磁换向阀8在中位(即油口A8与油口T连通)时，梭阀9比较出手动换向阀6的输出压力高，则液压泵2提供的压力油源经手动换向阀6接通至梭阀9，再经梭阀9接通至刹车油缸7，且接通至两位三通液控换向阀4的先导腔，为该两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油。反之亦然，即，当两位三通电磁换向阀8换向为油口A8与油口P8接通而手动换向阀6保持中位(如图3所示)时，梭阀9比较出两位三通电磁换向阀8的输出压力高，则液压泵2提供的压力油源经两位三通电磁换向阀8接通至梭阀9，再经梭阀9接通至刹车油缸7，且接通至两位三通液控换向阀4的先导腔，为该两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油。
当张力未过载，两位三通电磁换向阀8保持在中位的状态，若手动换向阀6未换向，即在中位(如图3所示的位置)，刹车油缸7及两位三通液控换向阀4先导腔的压力油可经梭阀9及两位三通电磁换向阀8和手动换向阀6中位泄回油箱。两位三通液控换向阀4处于A4与P4接通的状态。则液压泵2为容积调速回路的提供的压力油源，经两位三通液控换向阀4及联动式先导减压阀5，向双向变量泵变量提供所需的先导控制压力油。
当张力未过载，两位三通电磁换向阀8保持在中位的状态，若手动换向阀6换向为油口A6与油口P6接通，则梭阀9比较出手动换向阀6的输出压力高，将手动换向阀6接通的液压泵2提供的压力油源接通至刹车油缸7，实现对绞车的刹车控制；同时该压力油源接通到两位三通液控换向阀4的先导腔，为该两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油。两位三通液控换向阀4在先导压力作用下换向，切断容积调速回路控制部分压力油源并将联动式先导减压阀5的控制油泄回油箱，使双向变量泵1卸荷，防止由于刹车负载引起的系统压力过高。因此在此情况下，可实现期望的刹车功能，且还可防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
当张力过载时，张力监控制系统发出报警信号，其中的报警信号处理电路接通，电磁铁YV8b得电(下述)、两位三通电磁换向阀8受得电的电磁铁YV8b的控制从中位换向为油口A8与油口P8接通的状态，将液压泵2提供的控制压力油接通至梭阀9，梭阀9选择出两位三通电磁换向阀8与手动换向阀6的输出压力中的任一高压油路将其接通至刹车油缸7，实现对绞车的自动刹车控制；同时该压力油源接通到两位三通液控换向阀4的先导腔，为该两位三通液控换向阀4提供先导控制压力油。两位三通液控换向阀4在先导控制压力油提供的先导压力作用下换向，切断容积调速回路控制部分压力油源并将联动式先导减压阀5的控制油泄回油箱，使双向变量泵1卸荷，防止由于刹车负载引起的系统压力过高。因此在此情况下，通过本实用新型的换向及选择回路以及报警信号处理电路可实现在张力过载下绞车的自动刹车的保护功能，且还可防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
在本实施例中，两位三通电磁换向阀8为本实用新型的优选方式，其还可采用其它的形式，只要在张力过载时，受下述的报警信号处理电路的控制换向接通液压泵提供的控制压力油的其它形成都可使用在本实用新型中。
类似地，梭阀9为本实用新型的优选方式，若有其它形式可比较两位三通电磁换向阀与手动换向阀的输出压力，并选择任一高压油路接通至刹车油缸的都落在本实用新型的保护范围内。
图4为本实用新型中测井绞车张力监控系统的方框图。如图4所示，张力监控系统包括张力传感器、工控微机、报警器及发光二极管。该工控微机的模拟量输入模块(AD)与张力传感器相连，该工控微机内部控制板设置的电压报警输出模块与报警器及发光二极管连接，发光二极管与报警器并联。与现有的张力监控系统相比，该张力监控系统增加了报警信号处理电路。该报警信号处理电路为所述换向和选择回路的控制电路，具体地，向两位三通电磁换向阀提供换向控制信号，控制两位三通电磁换向阀换向。
该报警信号处理电路与工控微机的报警输出模块的电压输出端连接，且与报警器及发光二极管并联。该报警信号处理电路包括光电耦合模块、大功率开关三极管、继电器及所述两位三通电磁换向阀中的电磁铁线圈。所述光电耦合模块中的发光管一端与报警输出模块的电压输出端相连，另一端接地。所述光电耦合模块中的开关管一端与电源相连，例如图4中示出的+12V电源，另一端与大功率开关三极管的基极相连。所述大功率开关三极管的集电极与所述继电器线圈中的一端连接，所述大功率开关三极管的发射极接地。所述继电器线圈另一端与该电源相连。所述继电器常开触点一端与该电源相连，另一端与所述两位三通电磁换向阀中的电磁铁线圈一端相连。所述两位三通电磁换向阀中的电磁铁线圈的另一端接地。常态下，所述继电器断开，当所述报警信号处理电路收到电压报警信号时，所述继电器闭合接通所述电磁铁线圈控制电路。
该报警信号处理电路作用在于一方面把外围电路和工控微机隔离，起到保护工控微机的作用；另一方面，在张力过载时，控制两位三通电磁换向阀8换向(如图3所述)。具体地，当检测到的实际张力信号数值超过设定的额定张力数值时，工控微机发出电压报警信号，驱动报警器及发光二极管声光报警，同时驱动该报警信号处理电路。该报警信号处理电路通过其内部的光电耦合模块将报警信号转换为开关量，大功率开关三极管将该开关量功率放大、直接驱动继电器接通直流控制电路，电磁铁YV8b得电，控制两位三通电磁换向阀8换向，接通刹车回路，对绞车实现刹车保护。
在本实施例中，报警信号处理电路为优选的形式，其还可采用其它的电路，只要在张力过载时，可自动控制本实用新型的液压系统的换向阀换向的其它形成都落在本实用新型的保护范围内。
综上所述，本实用新型的测井绞车张力过载保护系统通过在现有液压系统中增加两位三通电磁换向阀与梭阀组成的换向及选择回路，以及在现有张力监控系统增加报警信号处理电路；又由于两位三通电磁换向阀的油口P8与手动换向阀的油口P6并联，梭阀的两个输入油口分别与手动换向阀的油口A6及两位三通电磁换向阀的油口A8串连，梭阀的输出油口与刹车油缸及两位三通液控换向阀的先导腔相连，因而，本实用新型相对于目前现有的测井绞车张力过载保护系统的具有如下优点：
1、由于两位三通电磁换向阀上的电磁铁YV8b与张力监控系统的报警信号处理电路连接，因此当张力过载时，报警信号处理电路接通，电磁铁YV8b得电控制两位三通电磁换向阀换向接通刹车油路至梭阀，梭阀选择高压油路接通至刹车油缸，实现对绞车的自动刹车控制；同时该压力油源接通到两位三通液控换向阀的先导腔，两位三通液控换向阀换向，双向变量泵卸荷，防止由于刹车负载引起的系统压力过高，因此，本实用新型在张力过载时实现了对绞车的自动刹车控制；且同时还能防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
2、当张力未过载时，可按照需要实现期望的控制，例如若使手动换向阀不换向，则可实现两位三通液控换向阀及联动式先导减压阀对双向变量泵的变量控制，实现测井绞车的转速调节；若期望刹车控制，可通过在手动的作用下使手动换向阀换向来实现，且同时可防止由于刹车负载引起的系统压力过高。
应注意，在本实用新型中，由两位三通电磁换向阀和梭阀组成的换向及选择回路，以及两位三通电磁换向阀和梭阀布置方式是优选的方式，若有其他形式在张力过载时，受张力监控系统中的报警信号处理电路的控制，换向接通液压泵提供的压力油源至刹车油缸和所述两位三通液控换向阀的先导腔，也属于本实用新型的保护范围。本实用新型的意图是，建立在张力过载时，测井绞车的液压系统与张力监控系统的相互关联，实现在张力过载时液压绞车自动刹车的保护功能，因此，只要能够实现本实用新型的此意图的部件以及布置关系，都落在本实用新型的保护范围内。
此外，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型做多种修改、改变和替换。