本实用新型涉及油气田钻探辅助设备领域，尤其涉及一种井架载荷平衡系统。

背景技术：

井架是油气田生产不可或缺的装置，是起下井施工中核心受理部件，其承载稳定性直接影响井下施工作业。井架属于格构式钢结构，具有很大的高径比，柔性较大，使得其在环境激励作用下径向响应明显。为增强井架在风暴、地质灾害等恶劣环境的承载稳定性，除对井架本身结构进行优化外，还采用绷绳等辅助设备分担井架所受的环境载荷。

绷绳一般设置于井架顶端四角，有时还在井架二层台处增设辅助绷绳，再将绷绳末端固定于地面或辅助设置处即完成绷绳的固定。绷绳固定后即具有了特定的预紧力，则其对井架主构件的拉力恒定。当环境载荷发生变化时，由于主构件间受力的不平衡性，导致个别构件应力过大，而绷绳的恒定拉力加剧了构件的变形，从而使整个井架承载能力下降，发生井架倾覆、损毁等安全事故。

技术实现要素：

本实用新型提供一种井架载荷平衡系统，以解决上述现有技术不足。通过在井架绷绳连接位点增设的拉力传感器实时监测绷绳拉力，由数控装置根据绷绳拉力数据调控微调装置更改绷绳末端位点，从而改变各绷绳的拉力，以平衡井架载荷，从而提高井架承载稳定性，减少或避免发生安全事故。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

井架载荷平衡系统，其特征在于，包括若干条绷绳，以及与绷绳数量相对应的拉力传感器和微调装置，拉力传感器与数据接收装置相连，微调装置和数据接收装置分别与数控装置相连，拉力传感器一端固定设置于井架主构件的绷绳连接位点处，微调装置固定设置于近地面处的绷绳固定位点处，绷绳分别与拉力传感器的另一端和微调装置相连，数据接收装置靠近拉力传感器固定设置于井架上，数控装置设置于近地面处。

进一步，绷绳连接位点为2组，分别位于井架的顶部四角及井架的二层台处。

进一步，绷绳为4～8条。

进一步，绷绳连接位点处设有水平台，位于同一绷绳连接位点处的各拉力传感器底部分别固定于水平台的上表面处。

进一步，微调装置包括底座、滑轨和驱动装置，底座固定于绷绳固定位点处，滑轨固定于底座上，驱动装置与滑轨相连以带动滑轨的滑块沿滑轨移动。

进一步，滑块顶部设有穿入口，绷绳贯穿穿入口后与滑块固定连接。

进一步，驱动装置与数控装置相连。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在井架绷绳连接位点增设的拉力传感器实时监测绷绳拉力，由数控装置根据绷绳拉力数据调控微调装置更改绷绳末端位点，从而改变各绷绳的拉力，以平衡井架载荷，从而提高井架承载稳定性，减少或避免发生安全事故。

附图说明

图1示出了本实用新型结构示意简图。

图2示出了本实用新型俯视结构示意图。

图3示出了本实用新型微调装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，井架载荷平衡系统，包括4～8条绷绳1，以及与绷绳1数量相对应的拉力传感器2和微调装置3。拉力传感器2与数据接收装置4相连，微调装置3和数据接收装置4分别与数控装置5相连。拉力传感器2一端固定设置于井架10主构件的绷绳连接位点91处，微调装置3固定设置于近地面处的绷绳固定位点92处，绷绳1分别与拉力传感器2的另一端和微调装置3相连。拉力传感器2用于实时监测绷绳1对井架10主构件的拉力，并将监测数据传输至数据接收装置4中。数据接收装置4再将数据传输至数控装置5 中进行处理后，对微调装置3进行调控。

由于井架绷绳符合悬链线特点，根据悬链线方程计算其拉力为：

其中，T为绷绳连接位点91处的拉力，T0为绷绳预紧张力的水平分量，θ为绷绳与水平线的夹角，C为待定常数，K为与绷绳线密度ρ和绷绳预紧力的水平分量T0相关的系数。在绷绳完成最初固定时采用测定仪测定其预紧力后，即可换算出T0的值，ρ值为绷绳的给定值，则可换算出K值，θ可根据井架高度、绷绳固定位点等数据进行测算， C值由规范或通过实验测定得出。由此可见，当绷绳预紧力确定后，绷绳连接位点91处的拉力仅与绷绳1斜拉时与水平线的夹角θ的角度有关。

如图3所示，本实用新型微调装置3包括底座31、滑轨32和驱动装置33。底座31 固定于绷绳固定位点92处，滑轨32固定于底座31上，驱动装置33与滑轨32相连以带动滑轨32的滑块321沿滑轨32移动。滑块321顶部设有穿入口322，绷绳1贯穿穿入口322 后与滑块321固定连接。驱动装置33与数控装置5相连。数控装置5处理数据接收装置4 传输的数据后，调控驱动装置33带动滑块321沿滑轨32进行相应方向的滑动，改变绷绳1 在绷绳固定位点92处的水平位置，从而使绷绳1斜拉时与水平线的夹角θ的角度发生改变，进而调整了绷绳连接位点91处的拉力。

绷绳连接位点91处设有水平台8，位于同一绷绳连接位点91处的各拉力传感器2底部分别固定于水平台8的上表面处。保证位于同一绷绳连接位点91处的各拉力传感器2具有同一水平位置，提高其可对比性，从而保证数控装置5的调控准确性。

现有压力传感器尚无法进行无线通信，其数据传输线路不易过长，以免影响传输速度，因而将数据接收装置4靠近拉力传感器2固定设置于井架10上。数据接收装置4与数控装置5间通讯方式根据环境选择有线或无线方式，出于数控装置5的调控和维护方面的考虑，将其设置于近地面处。

通过实施例阐述本实用新型具体实施方式如下：

如图2中所示，当有横风自左向右贯穿井架10时，91a、91b两处拉力传感器监测的数据增大、91c、91d两处拉力传感器监测的数据减小。数据接收装置4将数据传输至数控装置5 处进行对比处理。

若监测的增大的数据尚位于预设拉力范围内，则数控装置5同时调控92a、92b两处微调装置的滑块朝向左侧滑动，调控92c、92d两处微调装置的滑块朝向右侧滑动，使各夹角θ的角度减小，从而增大4处绷绳对井架10构件的拉力，直至91a、91b拉力传感器监测的数据和值与91c、91d拉力传感器监测的数据和值相等，使井架载荷平衡。

若监测的增大的数据已超过预设拉力范围，则数控装置5分别调控92a、92b两处微调装置的滑块朝向右侧滑动，使夹角θ的角度增大，从而减小91a、91b两处绷绳对井架10构件的拉力，至91a、91b拉力传感器监测的数据进入预设拉力范围内，以避免该处井架变形；同时，数控装置5分别调控92c、92d两处微调装置的滑块朝向右侧滑动，使夹角θ的角度减小，以增大91c、91d两处绷绳对井架10构件的拉力，直至91a、91b拉力传感器监测的数据和值与91c、91d拉力传感器监测的数据和值相等。此时，井架10的承载稳定性只取决于井架10自身结构稳定性。