智能巖芯鉆的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能巖芯鉆機(jī)，其屬于鉆機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)巖芯鉆機(jī)要求操作工人經(jīng)驗(yàn)豐富，工作時(shí)存在安全隱患，容易發(fā)生鉆桿擰斷、泥漿泵憋泵現(xiàn)象的缺陷。其主要包括鉆機(jī)主機(jī)、自動控制系統(tǒng)、液壓站和泥漿泵，液壓站內(nèi)設(shè)有液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)與液壓系統(tǒng)連接，自動控制系統(tǒng)控制鉆機(jī)主機(jī)、泥漿泵和液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架底部設(shè)有移機(jī)油缸，機(jī)架上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置。本實(shí)用新型主要用于鉆井。
【專利說明】智能巖芯鉆機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鉆機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，尤其涉及一種智能巖芯鉆機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)巖芯鉆機(jī)工作時(shí)，通常采用手動控制，巖芯鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，若突然發(fā)生埋鉆或卡鉆時(shí)，而操作工人不知情，使得動力裝置依然驅(qū)動立軸旋轉(zhuǎn)，容易發(fā)生擰斷鉆桿等事故，泥漿泵工作時(shí)容易發(fā)生憋泵現(xiàn)象，損壞泥漿泵；其次，傳統(tǒng)巖芯鉆機(jī)鉆深孔時(shí)，為防止擰斷鉆桿事故的發(fā)生，通常要求操作工人經(jīng)驗(yàn)豐富，并憑借經(jīng)驗(yàn)摸索著慢速鉆深孔，工作效率低下；傳統(tǒng)巖芯鉆機(jī)存在安全隱患，操作工人在操作卷揚(yáng)機(jī)時(shí)需站在提著重鉆桿的鋼絲繩下，非常危險(xiǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)巖芯鉆機(jī)要求操作工人經(jīng)驗(yàn)豐富，工作時(shí)存在安全隱患，容易發(fā)生鉆桿擰斷、泥漿泵憋泵現(xiàn)象的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種智能巖芯鉆機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種智能巖芯鉆機(jī)，包括鉆機(jī)主機(jī)、自動控制系統(tǒng)、液壓站和泥漿泵，液壓站內(nèi)設(shè)有液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)與液壓系統(tǒng)連接，自動控制系統(tǒng)控制鉆機(jī)主機(jī)、泥漿泵和液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架底部設(shè)有移機(jī)油缸，機(jī)架上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置；
[0006]卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置包括卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)、帶閘輪聯(lián)軸器、行星減速機(jī)、卷筒，卷筒靠分動箱支撐，分動箱安裝在機(jī)架上，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)、帶閘輪聯(lián)軸器、行星減速機(jī)、卷筒和分動箱依次連接，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)通過支架固定在機(jī)架上，帶閘輪聯(lián)軸器上設(shè)有液壓推桿制動器；
[0007]立軸驅(qū)動系統(tǒng)包括立軸驅(qū)動直流電機(jī)、聯(lián)軸器、變速箱、萬向節(jié)聯(lián)軸器、分動箱、回轉(zhuǎn)器和立軸，立軸上部設(shè)有液壓卡盤，立軸驅(qū)動直流電機(jī)、變速箱分別固定在機(jī)架上，立軸驅(qū)動直流電機(jī)、聯(lián)軸器、變速箱、萬向節(jié)聯(lián)軸器、分動箱、回轉(zhuǎn)器和立軸依次連接。
[0008]所述立軸的最大轉(zhuǎn)矩為4000Nm,立軸的最大轉(zhuǎn)速為IOOOrpm ;泥衆(zhòng)泵的最大泵壓為 6Mpa。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]鉆機(jī)主機(jī)改進(jìn)了動力傳遞方式，增設(shè)了卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置，卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置分別通過卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)和立軸驅(qū)動直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，并增加了自動控制系統(tǒng)；
[0011]通過自動控制系統(tǒng)控制立軸旋轉(zhuǎn)，并可以分別設(shè)定立軸扭矩及轉(zhuǎn)速的上限值，并且可以在設(shè)定的上限值下進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，工作時(shí)井下的鉆桿受卡阻時(shí)，立軸實(shí)際扭矩達(dá)到上限值的90 %時(shí)系統(tǒng)開始報(bào)警，當(dāng)立軸實(shí)際扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動控制系統(tǒng)會指使立軸驅(qū)動電機(jī)在0.1秒內(nèi)停機(jī)，從而保護(hù)了鉆桿，防止鉆桿擰斷，使鉆機(jī)主機(jī)的鉆進(jìn)效率大幅提聞;
[0012]通過自動控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和液壓系統(tǒng)工作，卷筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速及提升力可以在液壓站觸摸屏上顯示，液壓站觸摸屏可以顯示油溫、油泵壓力、立軸給進(jìn)油缸的工作壓力及立軸的上升下降速度，可以設(shè)定立軸油缸的工作壓力及上升、下降速度；
[0013]通過自動控制系統(tǒng)控制泥漿泵工作，泥漿泵的驅(qū)動電機(jī)采用軟啟動控制，泥漿泵的工作泵壓可以在液壓站觸摸屏上顯示，同時(shí)可以輸入泥漿泵的最大泵壓；當(dāng)泥漿泵泵壓突然升高，接近已設(shè)定最大泵壓90 %時(shí)，系統(tǒng)開始報(bào)警，達(dá)過預(yù)先輸入的最大泵壓值時(shí)，泥漿泵的驅(qū)動電機(jī)就會自行停機(jī)，徹底杜絕了因泥漿泵突然憋泵而導(dǎo)致的損壞現(xiàn)象；
[0014]本實(shí)用新型通過自動控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巖芯鉆機(jī)整個(gè)工作過程的自動化，保障了操作工人的人身安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為鉆機(jī)主機(jī)的主視圖；
[0016]圖2為鉆機(jī)主機(jī)的右視圖；
[0017]圖3為為本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)的原理圖；
[0018]圖4為為本實(shí)用新型自動控制系統(tǒng)的原理圖；
[0019]圖5為為本實(shí)用新型泥漿泵驅(qū)動電機(jī)軟啟動及卷揚(yáng)機(jī)控制原理圖；
[0020]圖6為立軸驅(qū)動直流電機(jī)的速度及轉(zhuǎn)矩控制原理圖；
[0021]圖7為圖1中A部分的局部放大圖。
[0022]在圖中，1、卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)；2、帶閘輪聯(lián)軸器；3、液壓推桿制動器；4、行星減速機(jī)；5、卷筒；6、分動箱；7、液壓卡盤；8、回轉(zhuǎn)器；9、立軸；10、機(jī)架；11、萬向節(jié)聯(lián)軸器；12、變速箱；13、聯(lián)軸器；14、立軸驅(qū)動直流電機(jī)；15、移機(jī)油缸；16、立軸油缸；17、液壓卡盤油缸；18、泥漿泵電機(jī)；19、油泵電機(jī)；20、軟啟動器；21、交流變頻器；22、卷揚(yáng)電機(jī)風(fēng)機(jī)；23、鉆機(jī)主機(jī)電機(jī)；24、電機(jī)電樞；25、電機(jī)勵(lì)磁；26、測速機(jī)；27、調(diào)速器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0024]一種智能巖芯鉆機(jī)，包括鉆機(jī)主機(jī)、自動控制系統(tǒng)、液壓站和泥漿泵，液壓站內(nèi)設(shè)有液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)和泥漿泵分別與液壓系統(tǒng)連接，自動控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)包括機(jī)架10，機(jī)架10底部設(shè)有移機(jī)油缸15，機(jī)架10上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置；卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置包括卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)1、帶閘輪聯(lián)軸器2、行星減速機(jī)4、卷筒5，卷筒靠分動箱6支撐，分動箱6安裝在機(jī)架10上，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)1、帶閘輪聯(lián)軸器2、行星減速機(jī)4、卷筒5和分動箱6依次連接，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)I通過支架固定在機(jī)架10上，帶閘輪聯(lián)軸器2上設(shè)有液壓推桿制動器3 ;立軸驅(qū)動系統(tǒng)包括立軸驅(qū)動直流電機(jī)14、聯(lián)軸器13、變速箱12、萬向節(jié)聯(lián)軸器11、分動箱6、回轉(zhuǎn)器8和立軸9，立軸9上部設(shè)有液壓卡盤7，立軸驅(qū)動直流電機(jī)14、變速箱12分別固定在機(jī)架10上，立軸驅(qū)動直流電機(jī)14、聯(lián)軸器13、變速箱12、萬向節(jié)聯(lián)軸器11、分動箱6、回轉(zhuǎn)器8和立軸9依次連接；所述立軸9的最大轉(zhuǎn)矩為4000Nm,立軸9的最大轉(zhuǎn)速為IOOOrpm ;泥衆(zhòng)泵的最大泵壓為6Mpa。
[0025]本實(shí)用新型在施工現(xiàn)場安裝時(shí)，將鉆機(jī)主機(jī)上各個(gè)油缸與液壓站通過進(jìn)口液壓快速接頭連接，液壓站、泥漿泵、卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)I和立軸驅(qū)動直流電機(jī)14分別與自動控制系統(tǒng)連接；將卷筒5內(nèi)盤好鋼絲繩，吊起鉆桿放在立軸8內(nèi)，鉆桿與高壓水龍頭連接，最后將泥漿泵的出水管與高壓水龍頭連接；當(dāng)鉆機(jī)主機(jī)在所要求施工的孔位處安放穩(wěn)固完畢后，自動控制系統(tǒng)的控制柜可以根據(jù)需要遠(yuǎn)程放置；卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)I采用IFB-50-37-B,其額定功率為37KW，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，采用恒轉(zhuǎn)矩變頻器控制扭矩輸出；立軸驅(qū)動直流電機(jī)14采用Z4-180-21，其額定功率為45KW，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，在滿磁額定轉(zhuǎn)速內(nèi)，其輸出扭矩為286.5Nm,經(jīng)變速后，立軸9的最大轉(zhuǎn)矩為4000Nm，立軸扭矩可以在O?4000Nm內(nèi)任意設(shè)置。
[0026]本實(shí)用新型開始正常鉆進(jìn)時(shí)，先通過自動控制系統(tǒng)設(shè)定泥漿泵的最高泵壓為3?6Mpa，按下按鈕軟啟動泥漿泵；由于開始鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿相對較輕，井壁對鉆桿的摩擦阻力較小，且大部分地表為土層，開孔直徑相對較大，可以通過自動控制系統(tǒng)設(shè)定立軸9的最高轉(zhuǎn)速為300r/min，立軸最大扭矩800Nm，旋動速度調(diào)節(jié)按鈕至120r/min，啟動立軸驅(qū)動直流電機(jī)14緩緩開始工作，立軸驅(qū)動直流電機(jī)14的輸出動力經(jīng)聯(lián)軸器13、變速箱12、萬向節(jié)聯(lián)軸器11、傳遞給分動箱6，再經(jīng)過回轉(zhuǎn)器8和立軸9傳遞給鉆桿；再通過自動控制系統(tǒng)將液壓系統(tǒng)的鉆進(jìn)壓力設(shè)定在2?5Mpa內(nèi)，流量設(shè)定在50L/min左右，按下按鈕使立軸油缸16工作，實(shí)施加壓鉆進(jìn)。
[0027]隨著鉆進(jìn)的深入，鉆桿在內(nèi)外充滿鉆井液的狹長井眼里工作，通常承受壓、彎、扭、液力等載荷，隨著鉆桿偏磨、疲勞裂紋等磨損現(xiàn)象的發(fā)生，其承載扭矩可能遠(yuǎn)小于其理論數(shù)據(jù)，根據(jù)控制柜屏幕上顯示的實(shí)際鉆進(jìn)扭矩，結(jié)合鉆桿許用扭矩，設(shè)定下一階段的立軸扭矩上限設(shè)定值，上限設(shè)定值高于實(shí)際鉆進(jìn)扭矩30%即可；本實(shí)用新型在立軸9實(shí)際扭矩達(dá)到設(shè)定值得90 %開始報(bào)警，當(dāng)立軸9實(shí)際扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動控制系統(tǒng)會自動使立軸驅(qū)動直流電機(jī)14在0.1秒內(nèi)停機(jī)，這樣，即保證了鉆進(jìn)所需，杜絕了擰斷鉆桿現(xiàn)象的發(fā)生，又更確切的保護(hù)好鉆機(jī)，杜絕了操作者因擔(dān)心鉆桿擰斷而放慢鉆進(jìn)速度，效率不高的現(xiàn)象。
[0028]提鉆桿或放鉆桿時(shí),通過自動控制系統(tǒng)操作卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)I正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，動力經(jīng)卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)1，依次傳遞給帶閘輪聯(lián)軸器2，行星減速機(jī)4，卷筒5，卷筒5通過鋼絲繩提鉆桿或放鉆桿，液壓推桿制動器3斷電瞬間制動卷筒5 ;操作過程中，操作者可以通過液壓站顯示屏顯示的卷筒5的實(shí)際提升力，結(jié)合鉆桿的實(shí)際質(zhì)量，可以判斷出井下鉆桿是否發(fā)生卡鉆等事故，避開了塔架下工作，提高了操作安全系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能巖芯鉆機(jī)，包括鉆機(jī)主機(jī)、液壓站和泥漿泵，液壓站內(nèi)設(shè)有液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)與液壓系統(tǒng)連接，其特征在于:設(shè)有自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)控制鉆機(jī)主機(jī)、泥漿泵和液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)主機(jī)包括機(jī)架(10)，機(jī)架(10)底部設(shè)有移機(jī)油缸(15)，機(jī)架(10)上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置和立軸驅(qū)動裝置； 卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動裝置包括卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)(I)、帶閘輪聯(lián)軸器(2)、行星減速機(jī)(4)、卷筒(5)，卷筒靠分動箱(6)支撐，分動箱(6)安裝在機(jī)架(10)上，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)(I)、帶閘輪聯(lián)軸器(2)、行星減速機(jī)(4)、卷筒(5)和分動箱(6)依次連接，卷揚(yáng)驅(qū)動交流變頻電機(jī)(I)通過支架固定在機(jī)架(10)上，帶閘輪聯(lián)軸器(2)上設(shè)有液壓推桿制動器(3); 立軸驅(qū)動系統(tǒng)包括立軸驅(qū)動直流電機(jī)(14)、聯(lián)軸器(13)、變速箱(12)、萬向節(jié)聯(lián)軸器(II)、分動箱(6)、回轉(zhuǎn)器(8 )和立軸(9 )，立軸(9 )上部設(shè)有液壓卡盤(J),立軸驅(qū)動直流電機(jī)(14 )、變速箱(12 )分別固定在機(jī)架(10 )上，立軸驅(qū)動直流電機(jī)(14 )、聯(lián)軸器(13 )、變速箱(12)、萬向節(jié)聯(lián)軸器(11)、分動箱(6)、回轉(zhuǎn)器(8)和立軸(9)依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能巖芯鉆機(jī)，其特征在于:所述立軸(9)的最大轉(zhuǎn)矩為4000Nm,立軸(9)的最大轉(zhuǎn)速為IOOOrpm ;泥衆(zhòng)泵的最大泵壓為6Mpa。
【文檔編號】E21B44/00GK203441465SQ201320476841
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】秦立剛 申請人:山東聚龍液壓機(jī)械有限公司