智能岩芯钻的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能岩芯钻机，其属于钻机【技术领域】。它解决了现有技术中传统岩芯钻机要求操作工人经验丰富，工作时存在安全隐患，容易发生钻杆拧断、泥浆泵憋泵现象的缺陷。其主要包括钻机主机、自动控制系统、液压站和泥浆泵，液压站内设有液压系统，钻机主机与液压系统连接，自动控制系统控制钻机主机、泥浆泵和液压系统，钻机主机包括机架，机架底部设有移机油缸，机架上设有卷扬机驱动装置和立轴驱动装置。本实用新型主要用于钻井。
【专利说明】智能岩芯钻机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于钻机【技术领域】，具体地说，尤其涉及一种智能岩芯钻机。
【背景技术】
[0002]目前，传统岩芯钻机工作时，通常采用手动控制，岩芯钻机在钻进时，若突然发生埋钻或卡钻时，而操作工人不知情，使得动力装置依然驱动立轴旋转，容易发生拧断钻杆等事故，泥浆泵工作时容易发生憋泵现象，损坏泥浆泵；其次，传统岩芯钻机钻深孔时，为防止拧断钻杆事故的发生，通常要求操作工人经验丰富，并凭借经验摸索着慢速钻深孔，工作效率低下；传统岩芯钻机存在安全隐患，操作工人在操作卷扬机时需站在提着重钻杆的钢丝绳下，非常危险。
实用新型内容
[0003]为了解决现有技术中传统岩芯钻机要求操作工人经验丰富，工作时存在安全隐患，容易发生钻杆拧断、泥浆泵憋泵现象的缺陷，本实用新型提供了一种智能岩芯钻机。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种智能岩芯钻机，包括钻机主机、自动控制系统、液压站和泥浆泵，液压站内设有液压系统，钻机主机与液压系统连接，自动控制系统控制钻机主机、泥浆泵和液压系统，钻机主机包括机架，机架底部设有移机油缸，机架上设有卷扬机驱动装置和立轴驱动装置；
[0006]卷扬机驱动装置包括卷扬驱动交流变频电机、带闸轮联轴器、行星减速机、卷筒，卷筒靠分动箱支撑，分动箱安装在机架上，卷扬驱动交流变频电机、带闸轮联轴器、行星减速机、卷筒和分动箱依次连接，卷扬驱动交流变频电机通过支架固定在机架上，带闸轮联轴器上设有液压推杆制动器；
[0007]立轴驱动系统包括立轴驱动直流电机、联轴器、变速箱、万向节联轴器、分动箱、回转器和立轴，立轴上部设有液压卡盘，立轴驱动直流电机、变速箱分别固定在机架上，立轴驱动直流电机、联轴器、变速箱、万向节联轴器、分动箱、回转器和立轴依次连接。
[0008]所述立轴的最大转矩为4000Nm,立轴的最大转速为IOOOrpm ;泥衆泵的最大泵压为 6Mpa。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0010]钻机主机改进了动力传递方式，增设了卷扬机驱动装置和立轴驱动装置，卷扬机驱动装置和立轴驱动装置分别通过卷扬驱动交流变频电机和立轴驱动直流电机进行驱动，并增加了自动控制系统；
[0011]通过自动控制系统控制立轴旋转，并可以分别设定立轴扭矩及转速的上限值，并且可以在设定的上限值下进行无级调节，工作时井下的钻杆受卡阻时，立轴实际扭矩达到上限值的90 %时系统开始报警，当立轴实际扭矩达到设定值时，自动控制系统会指使立轴驱动电机在0.1秒内停机，从而保护了钻杆，防止钻杆拧断，使钻机主机的钻进效率大幅提闻;
[0012]通过自动控制系统控制卷扬机驱动装置和液压系统工作，卷筒的实际转速及提升力可以在液压站触摸屏上显示，液压站触摸屏可以显示油温、油泵压力、立轴给进油缸的工作压力及立轴的上升下降速度，可以设定立轴油缸的工作压力及上升、下降速度；
[0013]通过自动控制系统控制泥浆泵工作，泥浆泵的驱动电机采用软启动控制，泥浆泵的工作泵压可以在液压站触摸屏上显示，同时可以输入泥浆泵的最大泵压；当泥浆泵泵压突然升高，接近已设定最大泵压90 %时，系统开始报警，达过预先输入的最大泵压值时，泥浆泵的驱动电机就会自行停机，彻底杜绝了因泥浆泵突然憋泵而导致的损坏现象；
[0014]本实用新型通过自动控制系统控制液压系统，实现岩芯钻机整个工作过程的自动化，保障了操作工人的人身安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为钻机主机的主视图；
[0016]图2为钻机主机的右视图；
[0017]图3为为本实用新型液压系统的原理图；
[0018]图4为为本实用新型自动控制系统的原理图；
[0019]图5为为本实用新型泥浆泵驱动电机软启动及卷扬机控制原理图；
[0020]图6为立轴驱动直流电机的速度及转矩控制原理图；
[0021]图7为图1中A部分的局部放大图。
[0022]在图中，1、卷扬驱动交流变频电机；2、带闸轮联轴器；3、液压推杆制动器；4、行星减速机；5、卷筒；6、分动箱；7、液压卡盘；8、回转器；9、立轴；10、机架；11、万向节联轴器；12、变速箱；13、联轴器；14、立轴驱动直流电机；15、移机油缸；16、立轴油缸；17、液压卡盘油缸；18、泥浆泵电机；19、油泵电机；20、软启动器；21、交流变频器；22、卷扬电机风机；23、钻机主机电机；24、电机电枢；25、电机励磁；26、测速机；27、调速器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0024]一种智能岩芯钻机，包括钻机主机、自动控制系统、液压站和泥浆泵，液压站内设有液压系统，钻机主机和泥浆泵分别与液压系统连接，自动控制系统控制液压系统，钻机主机包括机架10，机架10底部设有移机油缸15，机架10上设有卷扬机驱动装置和立轴驱动装置；卷扬机驱动装置包括卷扬驱动交流变频电机1、带闸轮联轴器2、行星减速机4、卷筒5，卷筒靠分动箱6支撑，分动箱6安装在机架10上，卷扬驱动交流变频电机1、带闸轮联轴器2、行星减速机4、卷筒5和分动箱6依次连接，卷扬驱动交流变频电机I通过支架固定在机架10上，带闸轮联轴器2上设有液压推杆制动器3 ;立轴驱动系统包括立轴驱动直流电机14、联轴器13、变速箱12、万向节联轴器11、分动箱6、回转器8和立轴9，立轴9上部设有液压卡盘7，立轴驱动直流电机14、变速箱12分别固定在机架10上，立轴驱动直流电机14、联轴器13、变速箱12、万向节联轴器11、分动箱6、回转器8和立轴9依次连接；所述立轴9的最大转矩为4000Nm,立轴9的最大转速为IOOOrpm ;泥衆泵的最大泵压为6Mpa。
[0025]本实用新型在施工现场安装时，将钻机主机上各个油缸与液压站通过进口液压快速接头连接，液压站、泥浆泵、卷扬驱动交流变频电机I和立轴驱动直流电机14分别与自动控制系统连接；将卷筒5内盘好钢丝绳，吊起钻杆放在立轴8内，钻杆与高压水龙头连接，最后将泥浆泵的出水管与高压水龙头连接；当钻机主机在所要求施工的孔位处安放稳固完毕后，自动控制系统的控制柜可以根据需要远程放置；卷扬驱动交流变频电机I采用IFB-50-37-B,其额定功率为37KW，额定转速为1500r/min，采用恒转矩变频器控制扭矩输出；立轴驱动直流电机14采用Z4-180-21，其额定功率为45KW，额定转速为1500r/min，在满磁额定转速内，其输出扭矩为286.5Nm,经变速后，立轴9的最大转矩为4000Nm，立轴扭矩可以在O?4000Nm内任意设置。
[0026]本实用新型开始正常钻进时，先通过自动控制系统设定泥浆泵的最高泵压为3?6Mpa，按下按钮软启动泥浆泵；由于开始钻进时，钻杆相对较轻，井壁对钻杆的摩擦阻力较小，且大部分地表为土层，开孔直径相对较大，可以通过自动控制系统设定立轴9的最高转速为300r/min，立轴最大扭矩800Nm，旋动速度调节按钮至120r/min，启动立轴驱动直流电机14缓缓开始工作，立轴驱动直流电机14的输出动力经联轴器13、变速箱12、万向节联轴器11、传递给分动箱6，再经过回转器8和立轴9传递给钻杆；再通过自动控制系统将液压系统的钻进压力设定在2?5Mpa内，流量设定在50L/min左右，按下按钮使立轴油缸16工作，实施加压钻进。
[0027]随着钻进的深入，钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷，随着钻杆偏磨、疲劳裂纹等磨损现象的发生，其承载扭矩可能远小于其理论数据，根据控制柜屏幕上显示的实际钻进扭矩，结合钻杆许用扭矩，设定下一阶段的立轴扭矩上限设定值，上限设定值高于实际钻进扭矩30%即可；本实用新型在立轴9实际扭矩达到设定值得90 %开始报警，当立轴9实际扭矩达到设定值时，自动控制系统会自动使立轴驱动直流电机14在0.1秒内停机，这样，即保证了钻进所需，杜绝了拧断钻杆现象的发生，又更确切的保护好钻机，杜绝了操作者因担心钻杆拧断而放慢钻进速度，效率不高的现象。
[0028]提钻杆或放钻杆时,通过自动控制系统操作卷扬驱动交流变频电机I正转或反转，动力经卷扬驱动交流变频电机1，依次传递给带闸轮联轴器2，行星减速机4，卷筒5，卷筒5通过钢丝绳提钻杆或放钻杆，液压推杆制动器3断电瞬间制动卷筒5 ;操作过程中，操作者可以通过液压站显示屏显示的卷筒5的实际提升力，结合钻杆的实际质量，可以判断出井下钻杆是否发生卡钻等事故，避开了塔架下工作，提高了操作安全系数。
【权利要求】
1.一种智能岩芯钻机，包括钻机主机、液压站和泥浆泵，液压站内设有液压系统，钻机主机与液压系统连接，其特征在于:设有自动控制系统，自动控制系统控制钻机主机、泥浆泵和液压系统，钻机主机包括机架(10)，机架(10)底部设有移机油缸(15)，机架(10)上设有卷扬机驱动装置和立轴驱动装置； 卷扬机驱动装置包括卷扬驱动交流变频电机(I)、带闸轮联轴器(2)、行星减速机(4)、卷筒(5)，卷筒靠分动箱(6)支撑，分动箱(6)安装在机架(10)上，卷扬驱动交流变频电机(I)、带闸轮联轴器(2)、行星减速机(4)、卷筒(5)和分动箱(6)依次连接，卷扬驱动交流变频电机(I)通过支架固定在机架(10)上，带闸轮联轴器(2)上设有液压推杆制动器(3); 立轴驱动系统包括立轴驱动直流电机(14)、联轴器(13)、变速箱(12)、万向节联轴器(II)、分动箱(6)、回转器(8 )和立轴(9 )，立轴(9 )上部设有液压卡盘(J),立轴驱动直流电机(14 )、变速箱(12 )分别固定在机架(10 )上，立轴驱动直流电机(14 )、联轴器(13 )、变速箱(12)、万向节联轴器(11)、分动箱(6)、回转器(8)和立轴(9)依次连接。
2.根据权利要求1所述的智能岩芯钻机，其特征在于:所述立轴(9)的最大转矩为4000Nm,立轴(9)的最大转速为IOOOrpm ;泥衆泵的最大泵压为6Mpa。
【文档编号】E21B44/00GK203441465SQ201320476841
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】秦立刚 申请人:山东聚龙液压机械有限公司