一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器制造技術

本發明專利技術公開的是一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，由井上部分和井下部分部分組成；所述井上部分包括上位監測控制系統、電能傳輸控制系統、載波通信系統；所述井下部分為液壓驅動總成，包括三個部分：電控總成、動力總成、執行機構總成；所述電控總成主要包括電源系統、主控系統、驅動電路、以及控制電路；所述動力總成是爬行器的主要動力機構，它由主驅動電機、液壓泵、油缸、電磁換向閥、液壓馬達、減速器組成，它的控制執行是由電控總成負責；所述執行機構總成是由驅動總成和推靠總成組成；本發明專利技術采用馬達驅動模式，在低速條件下可以輸出較大的扭矩，提高了大牽引力爬行器的越障能力，井下部分適應范圍廣，整個系統的可靠性和安全性很高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及測井儀器輸送工具
，具體是涉及一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器。
技術介紹
井下牽引器是最新的井下傳送方式之一，可推進橋塞準確的送入目的層段，通過自身攜帶的電纜提供電力為橋塞進行電纜座封。操作簡單，提高作業時效，減小作業風險，減小作業成本。井下牽引器作為一種新型的測井儀器輸送工具,與常規的送進技術相比較,它克服了井眼彎曲使測井儀器難以下放的困難,并且極大地提高了測井的質量和測井的可靠性,因此測井爬行器的研究與開發有廣泛的應用前景。早在20世紀90年代后期,國外許多公司就相繼開發了能在井下獨立作業的電纜牽引器。其中以SmarTract公司研制的伸縮式電纜牽引器和Sondex有限公司研制的Son2dex電纜牽引器最為突出。但在國內,水平井測井爬行器的研究還處于起步階段,技術還不成熟,這嚴重影響了水平井的開發工作。要使牽引器能在水平井內順利爬行,就必須滿足以下條件：1)提供足夠的拖拽力來輸送測井儀器；2)能在不同的井眼尺寸下正常工作；3)能雙向移動,在井下作業后能自動返回；4)爬行遇到阻礙時有自鎖能力，并及時反饋信息；5)能在高溫高壓下正常工作。爬行器在水平井內工作的環境惡劣，且工作空間受到嚴格的限制，隨著對爬行器驅動系統的設計提出的更高要求，普通的驅動方式已無法滿足其工作需求。因此，需要設計一種全新的測井爬行器。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，越障能力強，適應范圍廣，可靠性和安全性高。本專利技術的技術方案如下：如權利要求1所述，一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，由井上部分和井下部分部分組成；所述井上部分包括：上位監測控制系統、電能傳輸控制系統、載波通信系統；所述上位監測控制系統主要由上位測控軟件系統和控制搖桿組成，是系統的測控中心，是上位進行監測和控制的人機接口；所述上位測控軟件系統負責協調處理工具爬行器的各項參數以及顯示爬行器的各種狀態，姿態等信息，并且記錄爬行器的各種工作曲線，為以后的分析做好準備工作，同時可以通過上位測控軟件進行機械操控，進行爬行、后退、支撐、回縮動作；所述控制搖桿的主要目的是方便可靠的進行機器的操作和運動，是控制爬行器的主要控制機構，搖桿系統采用220V供電，提供智能的RS232接口，它的RS232接口和控制主機的一個串口進行連接，主控計算機將控制結果通過SPBUS總線接口協議通過載波線路，傳輸到井下；所述電能傳輸控制系統：電能傳輸系統是將井上部分的供電傳輸到井下部分，提供給爬行器工作；所述載波通信系統為專用載波通訊模塊SPC-100型，適用于石油井下與地面間設備通訊用，適合高溫環境使用；所述井下部分為液壓驅動總成，包括三個部分：電控總成、動力總成、執行機構總成；其中動力總成負責動力的產生及其運動協調；執行機構總成負責將徑向的動力轉換為爬行輪的爬行動力，負責爬行器的前進和后退；電控總成負責系統的協調運動，監測、并檢測系統的運行情況；所述電控總成主要包括：電源系統、主控系統、驅動電路、以及控制電路；電控總成實際上就是井下測控系統的總集成，是井下控制系統的核心，它擔負著通信協調井上系統和井下系統的協調工作，是整個系統的最為關鍵的環節，測控系統的可靠性將決定系統的性能；所述動力總成是爬行器的主要動力機構，它由主驅動電機、液壓泵、油缸、電磁換向閥、液壓馬達、減速器組成，它的控制執行是由電控總成負責；動力總成是工具的動力源，它主要是通過液壓機構實現爬行器的驅動，液壓油經過液壓泵增壓之后經過電磁換向閥，驅動液壓馬達工作，液壓馬達的輸出經過減速機的減速和力矩放大，驅動爬行輪向前或者向后動。所述執行機構總成是由驅動總成和推靠總成組成；所述推靠驅動總成由推靠驅動電機、推靠減速器、電磁離合器、滾珠絲杠、拉伸彈簧、推桿、油囊、位移檢測裝置組成；其中驅動總成將動力總成的減速機輸出通過主傳動軸，經過傘齒換向，再經過齒輪傳動，將動力傳送到爬行輪，爬行輪驅動著爬行器向前或者向后運動；推靠總成是將爬行輪按照指令推靠到關閉的機械裝置，它采用點擊輸出之后經過減速機放大力矩，經過電磁離合器之后推動滾珠絲杠產生一個推力，將驅動輪推向了管壁，由于管壁的壓力是牽引力的決定因素，也就是要產生很大的驅動力，也相應要產生合適的推靠力；所述的一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，其整體組裝結構，從左至右，依次是：扶正器、電路倉、動力總成、驅動總成、推靠總成、扶正器，所述電路倉安裝所述電控總成的所有元件，同時電路倉安裝兩個傳感器，環境溫度檢測傳感器和環境壓力檢測傳感器，這兩個傳感器主要是檢測爬行器工作的環境溫度和環境壓力。更進一步地，所述扶正器主要由彈簧扶正桿和鋼滾輪組成，扶正器采用低摩擦4臂滾輪式結構,使得扶正效果穩定可靠,并且使用前后2個鋼滾輪(共8個鋼滾輪)以降低摩擦和疲勞破損。進一步地，所述電控總成的主控系統按功能可以劃分為：邏輯控制單元、模擬量采集單元、開關量采集單元、開關量控制單元、通信接口單元等；其中邏輯控制單元負責核心的算法控制以及狀態機的控制；模擬量采集單元負責模擬量信號的采集轉換；開關量采集單元負責開關量的采集；開關量控制單元負責開關量的控制信號；通信接口負責與其他板卡的接口以及外部接口的提供。進一步地，所述動力總成的液壓系統可以分為開式系統和閉式系統；所述開式系統是指液壓泵從油箱吸油,通過換向閥給液壓缸(或液壓馬達)供油以驅動工作機構，液壓缸(或液壓馬達)的回油再經換向閥回油箱，在泵出口處裝溢流閥；所述閉式系統中，液壓泵的進油管直接與執行元件的回油管相連，工作液體在系統的管路中進行封閉循環。本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術采用馬達驅動模式，利用大功率無刷電機產生的動力驅動液壓泵產生液壓動力，再由液壓馬達產生大扭矩動力驅動輪式牽引器前進，驅動電機所需功率比較小，啟動電流具有很大的緩沖余地，在低速條件下可以輸出較大的扭矩，提高了大牽引力爬行器的越障能力。(2)本專利技術爬行器可以在150°左右的溫度范圍內工作，比普通的電磁離合器的工作溫度范圍高兩倍，且能夠保證液壓系統在較寬溫度范圍內的可靠性，提高了系統的安全性、抗干擾性。(3)本專利技術爬行器的上位系統測控系統能夠良好地配合大牽引力爬行器，為大牽引力爬行器設計提供人機交互的界面，實用性好，防止誤操作，運行穩定，界面清晰明了。(4)本專利技術爬行器的井下部分適應范圍廣，能夠自我調節推靠力，具有自我保護收臂功能，實現爬行檢測數據的實時傳輸。附圖說明圖1是大牽引力爬行器系統總圖；圖2是大牽引力爬行器整體樣機結構主視圖；圖3是大牽引力爬行器的液壓驅動總成組成示意圖；圖4是大牽引力爬行器電控總成示意圖；圖5是大牽引力爬行器動力總成示意圖；圖6是執行機構總成組成示意圖；圖7是執行機構總成結構示意圖；圖8是大牽引力爬行器驅動總成示意圖；圖9是大牽引力爬行器推靠總成示意圖；圖10是電路倉設計圖；圖11是扶正器結構示意圖；圖12是液壓馬達驅動模式結構示意圖；圖13是主控電路系統接口示意圖；圖14是扶正器受力示意圖；圖15是爬行器受力示意圖；圖16是爬行輪相對管壁支撐受力分析圖；圖17是爬行器牽引力矩計算分析示意圖。具體實施方式下面結合具體實施方式來進一步詳細說明本專利技術，以更好地體現其有益效果。一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，如圖1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，其特征在于，是由井上部分和井下部分組成；所述井上部分包括：上位監測控制系統、電能傳輸控制系統、載波通信系統；所述上位監測控制系統主要由上位測控軟件系統和控制搖桿組成，是系統的測控中心，是上位進行監測和控制的人機接口；通過所述上位測控軟件系統測控井上部分和井下部分的各項工作參數，并控制爬行器的工作，所述控制搖桿是控制爬行器的主要控制機構，通過主控計算機將控制結果傳輸到井下；通過電能傳輸控制系統將井上部分的供電傳輸到井下部分，提供給爬行器工作；所述載波通信系統負責井上部分和井下部分的通訊，適應高溫環境使用；所述井下部分為液壓驅動總成，包括三個部分：電控總成、動力總成、執行機構總成；所述電控總成主要包括：電源系統、主控系統、驅動電路、以及控制電路；所述動力總成是爬行器的主要動力機構，它由主驅動電機、液壓泵、油缸、電磁換向閥、液壓馬達、減速器組成，它的控制執行是由電控總成負責；所述執行機構總成是由驅動總成和推靠總成組成；所述推靠驅動總成由推靠驅動電機、推靠減速器、電磁離合器、滾珠絲杠、拉伸彈簧、推桿、油囊、位移檢測裝置組成；所述的液壓驅動模式的大牽引力爬行器，其整體組裝結構，從左至右，依次是：扶正器、電路倉、動力總成、驅動總成、推靠總成、扶正器，所述電路倉安裝所述電控總成的所有元件。...

【技術特征摘要】
1.一種液壓驅動模式的大牽引力爬行器，其特征在于，是由井上部分和井下部分組成；所述井上部分包括：上位監測控制系統、電能傳輸控制系統、載波通信系統；所述上位監測控制系統主要由上位測控軟件系統和控制搖桿組成，是系統的測控中心，是上位進行監測和控制的人機接口；通過所述上位測控軟件系統測控井上部分和井下部分的各項工作參數，并控制爬行器的工作，所述控制搖桿是控制爬行器的主要控制機構，通過主控計算機將控制結果傳輸到井下；通過電能傳輸控制系統將井上部分的供電傳輸到井下部分，提供給爬行器工作；所述載波通信系統負責井上部分和井下部分的通訊，適應高溫環境使用；所述井下部分為液壓驅動總成，包括三個部分：電控總成、動力總成、執行機構總成；所述電控總成主要包括：電源系統、主控系統、驅動電路、以及控制電路；所述動力總成是爬行器的主要動力機構，它由主驅動電機、液壓泵、油缸、電磁換向閥、液壓馬達、減速器組成，它的控制執行是由電控總成負責；所述執行機構總成是由驅動總成和推靠總成組成；所述推靠驅動總成由推靠驅動電機、推靠減速器、電磁離合器、滾珠絲杠、拉伸彈簧、推桿、油囊、位移檢測裝置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張新民，
申請(專利權)人：西安旭豐科技發展有限責任公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61