阀岛工作原理

一、阀岛工作原理

阀岛是多个电磁阀的组合体，这几个电磁阀拥有同一个进气源，而输出端是

各自独立的。每个阀通常都是常闭的，一旦得到电控信号，电磁阀将打开，送出气动信号，以驱动其他液压元件。每个电磁阀都有各自对应的指示灯，一旦电磁阀得电打开后，指示灯点亮。电磁阀电控信号一般是24V 的。通常阀岛安装在钻台上的一个电磁阀控制盒内，控制合一般有接线端子、接线图、阀岛管线标牌、气路管线图等。

每个电磁阀上有一个手动开关，可以手动打开电磁阀。这个功能主要用于初

期调试和故障检修。手动打开后，电磁阀将不受电控信号控制而成直通状态。正常时应该将手动开关至于自动位置，阀的开闭由电控信号控制。 12345678910111234567891011备用

备用

0V

公共端

转盘惯刹常闭

转盘惯刹常开

井架放碰常闭

井架放碰常开

顶杆阀常闭

顶杆阀常开

加热器 24V 加热器 0V 风动上扣备用备用风动卸扣1档转盘惯刹空挡2档备用锁档上层端子下层端子

正常使用

电磁阀的控制一般通过来PLC 完成。每一个电磁阀对应一个PLC 的开关量

输出点（DO ）。DO 点输出24V 信号，DO 模块上对应的输出点指示灯亮，电磁阀得电打开，电磁阀指示灯也点亮。这时，受电磁阀控制的气路接通，驱动相应的液控装置。上图是大庆ZJ30DB 转盘位的阀岛控制箱端子接线图。端子分上、下两层，注意正确接线。

根据使用现场需要，阀岛箱内一般还有几个压力开关，压力开关内置一个常

开或常闭无源触点。压力开关主要是检测相关气控装置，如盘刹、惯刹、离合器等气路回气压力，一旦装置动作，气路存在压力，压力开关动作，送出一个高电

平信号，供PLC使用。

在使用和维护时，应该对照图纸和接线，知道每个电磁阀对应的PLC的DO 点，以及每个电磁阀的功能。如果出现异常，可以先检查通讯是否正常，DO点是否有输出。如果PLC输出正常，检查电磁阀是否得电，如果电磁阀没有得电，可能是接线错误或松动，重新接上就可以了。如果接线正常，就应该考虑可能是气路或电磁阀本身的问题。手动打开电磁阀，看看气路是否接通，设备是否正常。如果还不正常，就通知用户检查气、液路。

如果通讯正常，但PLC没有输出，就需要检查相应的连锁关系，程序一般不会有问题，主要还是检查外围电路和相关设备的运行情况。

二、50DB和70DB连锁关系

连锁主要是在使用中保护相关设备，防止误动作，以及在设备故障时能够及时自动抱闸，提高系统的安全性能。一般情况下，小钻机设备较少，连锁关系比较简单，但40DB，50DB，70DB等大钻机上，设备多，操作繁琐，需要的保护就多，连锁关系复杂，一般都靠PLC来完成。

连锁主要是对绞车、钻盘、泥浆泵、送钻电机的保护，还有就是对绞车盘刹、钻盘惯刹、送钻离合等的控制。以下是大庆70DB项目的连锁关系。

1、绞车连锁

A电机启动命令—制动电阻风机运行—送钻离合脱开—风机A运行—绞车润滑泵运行—绞车无急停—电子防碰正常—起下钻限制——A电机启动B电机启动命令—制动电阻风机运行—送钻离合脱开—风机B运行—绞车润滑泵运行—绞车无急停—电子防碰正常—起下钻限制——B电机启动送钻启动命令—送钻风机运行—绞车润滑泵运行—送钻无急停—电子防碰正常—压力开关—送钻电机启动

绞车可以由绞车主电机或送钻电机驱动，盘刹制动。使用送钻电机时，需要挂上送钻离合。离合没挂时，送钻电机和主电机都可以运行，但挂上离合后，主电机将不能启动，这时只能使用送钻电机。

绞车风机和制动电阻风机、绞车润滑泵在通讯状态下是一同启动的，内控时必须一一启动。风机、润滑泵的状态反馈是各自独立的，程序必须同时监控到风

机、润滑泵和制动电阻风机运行信号后，主电机才可以启动。主电机一般都有电加热，电加热开关合上时，主电机风机不能启动。在司钻台绞车急停按钮有两个，一个是控制盘刹的紧急制动按钮，由盘刹厂家提供。一个是咱们公司提供的绞车急停开关。紧急制动有两个作用：一是盘刹抱死，盘刹工作钳和安全钳都动作；二是和咱们的绞车急停按钮串接，向PLC提供绞车急停命令。绞车盘刹还有一个驻车制动，正常工作期间，两个急停开关都需要旋出来，并松开驻车制动。

2、盘刹连锁

绞车A运行或

绞车B运行或—无急停—压力开关—电子防碰—绞车A无故障—绞车送钻运行

B无故障—送钻无故障—盘刹打开

电子防碰功能用于井队起下钻时，控制游车位置，防止游车上碰天车，下砸钻台面。PLC通过一个安装在滚筒上的编码器，计算出大钩位置和移动速度。大钩位置可以在触摸屏上设置，当大钩位置超过上、下限后，变频器直接逆变封锁，盘刹抱死。这时按一下放碰释放按钮，解除放碰故障信号，变频器才可以启动，盘刹才可以打开。

压力开关是指阀岛箱内的井架防碰压力开关，主要是检测井架防碰回气压力，它是一个常闭的触点。如果井架防碰阀动作，管路有回气压力，这时压力开关常闭点松开，盘刹电磁阀失电，盘刹抱死。

以上只是一些简单介绍，详细资料见司钻台说明书。

3、惯刹连锁

转盘电机连锁：转盘启动命令—转盘风机启动—转盘润滑泵启动—转盘运行转盘惯刹连锁：惯刹按钮松开—转盘运行—转盘无故障—转矩限制正常—惯刹打开

惯刹是钻盘装置的刹车，当转盘出现故障时，惯刹会立即刹住转盘，防止转盘倒转。

转矩限制有两个：一个是小熊猫电位计，一个是触摸屏数字设定。小熊猫电位计用来设定转盘运行时的变频器的最大转矩输出，触摸屏上的设定是在自动送

钻过程中，转盘转矩的上限，用于PLC程序运算。

4、泥浆泵连锁

连锁关系：泵电机启动命令—风机启动—喷淋泵启动—泵电机启动

泥浆泵的连锁比较简单，主要是必须先启动风机和喷淋泵，然后才能启动主电机。为了防止泵压过高造成危险，有的程序还作了泵压连锁，即泵压达到一设定值时，泵电机自动降低泵冲，以降低泵压。当泵电机处于零速运转时，泵电机电流很大，变频器发热，容易损坏功率元件，一般在程序设计时，如果检测到电机零速运转超过10秒就切断启动命令，让变频器停机。

连锁关系因不同电控系统而异，但一般都有变频器和风机、润滑泵的连锁。不管什么情况下，应该先启动风机，才可以启动变频器，否则有可能造成电机过热，甚至损坏。盘刹和惯刹的自动抱闸也很重要，一旦主电机出现故障，司钻很难及时人工刹车。所以当主电机出现故障时，工作刹车应该自动抱闸，所以绞车电机和盘刹的连锁、转盘电机和惯刹的连锁是必须的。调试和维护时，应该详细了解不同系统的连锁关系，区别对待，才能更好的使用和维护。

三、总线和旁路

电控系统一般采用PLC为控制核心，通过Profibus网络将变频器集成到PLC 系统中，变频器作为PLC系统的一个分站。同时，为了设置一套旁路控制作为应急控制。通讯状态下可以实现所有连锁保护和数据显示，旁路只能实现简单的起停、调速操作，所以正常情况下应该使用通讯控制。通讯控制只能在通讯正常情况下才能使用。

PLC系统采用西门子S7-300系列模块式PLC，包括电源模块、CPU、输入输出模块、信号中继器、触摸屏等。系统具有浮点运算、自诊断、上位机通讯等功能。其主要功能是集中运算和处理整个控制系统的逻辑，监控和显示网络上设备

的状态。PLC电源由UPS提供，使用前首先要把UPS电源

开关、PLC电源开关（微断）闭合，然后启动UPS，打开

PS-307电源开关，电源指示灯（DC24V）亮，说明电源正

常。然后启动CPU，CPU开始自检，绿色运行指示灯