CN104153758A - 一种水平定向钻机钻杆列数自动选择控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平定向钻机钻杆列数自动选择控制系统，包括缩臂(3)、缩臂运行开关（S5）、开关部件（K）、电磁阀（Y2）、缩臂支架（4）、安装板（1）、感应钢板（2）、钻杆列数选择开关（S6）、第一列钻杆感应开关（S1）、第二列钻杆感应开关（S2）、第三列钻杆感应开关（S3）、第四列钻杆感应开关（S4）。本发明根据安装在操作箱的列数选择开关及安装在钻机缩臂侧面不同位置的感应开关，自动选择钻杆箱内第一列、第二列、第三列、第四列内的钻杆，解决了钻机人工装卸钻杆箱内钻杆时，带来的劳动强度和危险性，从而确保了装卸钻杆的安全，同时提高了工作效率。

Description

一种水平定向钻机钻杆列数自动选择控制系统

技术领域

本发明涉及一种水平定向钻机控制系统，具体是一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统。

背景技术

小型水平定向钻机钻杆装卸结构一般由钻杆、钻杆箱、钻杆起落、能伸缩的缩臂、钻杆列数选择装置等组成。

钻机施工时，钻杆箱内装满与钻机匹配的一定数量长度及直径的钻杆,中间用隔板隔成四列，钻机工作时，首先要按动缩臂运行开关，让钻杆箱下方的缩臂缩回，这时缩臂前方的抓手位于所要选择钻杆列数正下方，通过钻杆起落装置把钻杆放下，缩臂前方的抓手正好抓住钻杆，然后通过开关控制，使钻杆缩臂整体向前运行，当运行到动力头钻铤的正前方时自动停止，通过动力头在钻架上的前后运行及动力头前方钻铤的旋转，把动力头与钻杆连接起来，然后通过动力头在钻架上的向前运行及旋转，把钻杆钻入地下；

上述钻杆缩臂一般由机手人工通过操作箱上的普通控制开关控制缩臂伸出或向后缩回运行，来回反复调试，直到抓手正好停在钻杆箱第1列或第2列，第3列或第4列下方时，停止运行，抓手开始从钻杆箱第1列或第2列，第3列或第4列最下方钻杆抓取，当第1列从下到上的钻杆用完后，再用钻杆箱内第2列钻杆，第2列从下到上的钻杆用完后，在用钻杆箱内第3列钻杆，直到用完钻杆箱内第4列钻杆。上述结构对机手要求较高，控制精确度要求高，控制难度较大，不仅增加了机手的劳动强度，还经常造成钻杆箱内的钻杆无法准确下落到缩臂前方的抓手中，而造成缩臂及钻杆的损坏。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是要提供一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，采用自动化控制系统，能够自动、精确地定位抓手的位置，控制简单，降低缩臂及钻杆的损坏率，降低机手的劳动强度，从而保证定向钻机的施工安全。

为了实现上述目的，本发明一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，包括缩臂支架、安装在缩臂支架上的缩臂、安装在钻机前方操作箱上的缩臂运行开关部件、以及安装钻杆箱下方的钻杆缩臂伸出电磁阀和钻杆缩臂缩回电磁阀；还包括安装在缩臂支架上的安装板、安装在缩臂上的感应钢板、以及安装在钻机前方操作箱上的钻杆列数选择开关；所述安装板上安装有前端向下10 mm～42mm安装第一列钻杆感应开关，依次向下安装有第二列钻杆感应开关、第三列钻杆感应开关和第四列钻杆感应开关，所述每相邻两个感应开关之间的距离等同于钻杆箱内每一列的列宽； 

所述感应钢板与各感应开关之间的距离不超过感应开关的感应范围；

所述钻杆列数选择开关的1、3、5、7端及缩臂运行开关的3端分别与电源正极连接，所述钻杆列数选择开关的2、4、6、8端分别连接第1列钻杆感应开关的1端、第2列钻杆感应开关的1端、第3列钻杆感应开关的1端、第4列钻杆感应开关的1端，上述各感应开关的3端接电源负极，4端通过开关部件接电源负极；

所述缩臂运行开关的1端连接钻杆缩臂伸出电磁阀的正极端，钻杆缩臂伸出电磁阀的负极接电源负极，缩臂运行开关的7端通过开关部件连接钻杆缩臂缩回电磁阀的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀的负极接电源负极。

进一步地，钻杆列数选择开关和缩臂运行开关与电源之间的电路上接有保险。

作为优选，开关部件为继电器，所述第一列感应开关、第二列感应开关、第三列感应开关、第四列感应开关的4端接继电器的86端，继电器的85端接电源负极；所述缩臂运行开关的7端连接继电器常开触点的87端，继电器常开触点的30端连接钻杆缩臂缩回电磁阀的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀的负极接电源负极。

作为优选，第一列感应开关、第二列感应开关、第三列感应开关、第四列感应开关是型号为AA18APA102的接近开关。

作为优选，第一列感应开关、第二列感应开关、第三列感应开关、第四列感应开关距离缩臂上感应钢板的距离不超过10mm。

作为优选，感应钢板的长度不小于安装板的长度。

本发明根据安装在操作面板上的钻杆列数选择开关及安装在钻机缩臂侧面不同位置的感应开关，自动选择钻杆箱内第一列、第二列、第三列、第四列钻杆箱内的钻杆，无需人工反复控制缩臂伸出或后缩，即可使抓手准确地停在钻杆箱某一列的下方，操作方面，精确度高，解决了钻机人工装卸钻杆箱内钻杆时，带来的劳动强度和危险性，从而确保了装卸钻杆的安全，提高了工作效率，同时有效地了避免了动力头、缩臂及钻杆的损坏。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，包括缩臂支架4、安装在缩臂支架4上的缩臂3、安装在钻机前方操作箱上的缩臂运行开关S5、开关部件、以及安装钻杆箱下方的钻杆缩臂伸出电磁阀Y1和钻杆缩臂缩回电磁阀Y2；还包括安装在缩臂支架4上的安装板1、安装在缩臂3上的感应钢板2、以及安装在钻机前方操作箱上的钻杆列数选择开关S6；所述安装板1上安装有前端向下10 mm～42mm安装第一列钻杆感应开关S1，依次向下安装有第二列钻杆感应开关S2、第三列钻杆感应开关S3和第四列钻杆感应开关S4，所述每相邻两个感应开关之间的距离等同于钻杆箱内每一列的列宽；所述感应钢板2与各感应开关之间的距离不超过感应开关的感应范围。

如图2所示，所述钻杆列数选择开关S6的1、3、5、7端及缩臂运行开关S5的3端分别与电源正极连接，所述钻杆列数选择开关S6的2、4、6、8端分别连接第一列钻杆感应开关S1的1端、第二列钻杆感应开关S2的1端、第3列钻杆感应开关S3的1端、第4列感应开关S4的1端，上述各感应开关的3端接电源负极，4端通过开关部件K接电源负极；

所述缩臂运行开关S5的1端连接钻杆缩臂伸出电磁阀Y1的正极端，钻杆缩臂伸出电磁阀Y1的负极接电源负极，缩臂运行开关S5的7端通过开关部件K连接钻杆缩臂缩回电磁阀Y2的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2的负极接电源负极；

作为本发明对上述技术方案的改进，为有效地保护控制电路中各组成部件，所述钻杆列数选择开关S6和缩臂运行开关S5与电源之间的电路上接有保险5A，避免了因电流过大而导致部件损坏，延长各组成部件的使用寿命。

作为本发明对上述技术方案的第一种优选方案，为保证给缩臂3运行大电流供电，所述开关部件K为继电器，所述第一列感应开关S1、第二列感应开关S2、第三列感应开关S3、第四列感应开关S4的4端接继电器的86端，继电器的85端接电源负极；所述缩臂运行开关S5的7端连接继电器常开触点的87端，继电器常开触点的30端连接钻杆缩臂缩回电磁阀Y2的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2的负极接电源负极。

作为本发明对上述技术方案的第二种优选方案，所述第一列感应开关S1、第二列感应开关S2、第三列感应开关S3、第四列感应开关S4是型号为AA18APA102的接近开关。       

作为本发明对上述技术方案的第三种优选方案，所述第一列感应开关S1、第二列感应开关S2、第三列感应开关S3、第四列感应开关S4距离缩臂3上感应钢板2的距离不超过10mm。

作为本发明对上述技术方案的第四种优选方案，所述感应钢板2的长度不小于安装板1的长度。

工作时，缩臂3在缩臂运行开关S5的控制下可以向前伸出或向后缩回，缩臂3向前运行时，不受四个感应开关的影响，当缩臂3向后缩回选择列数钻杆时，受四个感应开关的控制，当钻杆列数选择开关S6拨到1挡时，即要选择第一列钻杆，此时，钻杆列数选择开关S6的1端与2端接通，3端与4端、5端与6端、7端与8端均不接通，此时，即使第一、二、三、四列感应开关S1、S2、S3、S4能感应到感应钢板2，但只有第一列感应开关S1的1端与4端接通，电信号只能通过第一列感应开关S1的1端与4端接通继电器的线圈，继电器的常开触点87端与30端接通，若此时按动缩臂运行开关S5让钻杆缩回，那么安装在缩臂3上的感应钢板2也随缩臂3缩回，当第一列钻杆感应开关S1感应不到感应钢板2时，第一列钻杆感应开关S1的1端与4端断开，继电器的线圈因接收不到电信号，其原来闭合的触点断开，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2因得不到电信号停止工作，此时钻杆缩臂缩回停止运行，即可选择钻杆箱的第一列钻杆。

当钻杆列数选择开关S6拨到2挡时，即要选择第2列钻杆，此时，钻杆列数选择开关S6的3端与4端接通，1端与2端、5端与6端、7端与8端均不接通，此时，即使第一、第二、第三、第四列感应开关S1、S2、S3、S4能感应到感应钢板2，但只有第二列感应开关S2的1端与4端接通，电信号只能通过第二列感应开关S2的1端与4端接通继电器的线圈，继电器的常开触点87端与30端接通，若此时按动缩臂运行开关S5让钻杆缩回，感应钢板2也随缩臂3缩回，当第二列感应开关S2感应不到钢板2时，感应开关S2的1端与4端断开，继电器的线圈因接收不到感应开关S2的电信号，其原来闭合的触点87端与30端断开，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2因得不到电信号停止工作，此时钻杆缩臂缩回停止运行，缩臂前端的抓手即可选择钻杆箱的第二列钻杆。

当钻杆列数选择开关S6拨到3挡时，即要选择第3列钻杆，此时，钻杆列数选择开关S6的5端与6端接通，1端与2端、3端与4端、7端与8端均不接通，此时，即使第一、第二、第三、第四列感应开关S1、S2、S3、S4能感应到感应钢板2，但只有第三列感应开关S3的1端与4端接通，电信号只能通过第三列感应开关S3的1端与4端接通继电器的线圈，继电器的常开触点87端与30端接通，若此时按动缩臂运行开关S5让钻杆缩回，感应钢板2也随缩臂3缩回，当第三列感应开关S3感应不到钢板2时，感应开关S3的1端与4端断开，继电器的线圈因接收不到感应开关S3的电信号，其原来闭合的触点87端与30端断开，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2因得不到电信号停止工作，此时钻杆缩臂缩回停止运行，缩臂前端的抓手即可选择钻杆箱的第三列钻杆。

当钻杆列数选择开关S6拨到4挡时，即要选择第4列钻杆，此时，钻杆列数选择开关S6的7端与8端接通，1端与2端、3端与4端、5端与6端均不接通，此时，即使第一、第二、第三、第四列感应开关S1、S2、S3、S4能感应到感应钢板2，但只有第四列感应开关S4的1端与4端接通，电信号只能通过第四列感应开关S4的1端与4端接通继电器的线圈，继电器的常开触点87端与30端接通，若此时按动缩臂运行开关S5让钻杆缩回，感应钢板2也随缩臂3缩回，当第四列感应开关S4感应不到钢板2时，感应开关S4的1端与4端断开，继电器的线圈因接收不到感应开关S4的电信号，其原来闭合的触点87端与30端断开，钻杆缩臂缩回电磁阀Y2因得不到电信号停止工作，此时钻杆缩臂缩回停止运行，缩臂前端的抓手即可选择钻杆箱的第四列钻杆。

Claims (6)

1. 一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，包括缩臂支架（4）、安装在缩臂支架上的缩臂(3)、安装在钻机前方操作箱上的缩臂运行开关（S5）、开关部件（K）、以及安装钻杆箱下方的钻杆缩臂伸出电磁阀（Y1）和钻杆缩臂缩回电磁阀（Y2）；其特征在于，还包括安装在缩臂支架（4）上的安装板（1）、安装在缩臂（3）上的感应钢板（2）、以及安装在钻机前方操作箱上的钻杆列数选择开关（S6）；所述安装板（1）上安装有前端向下10 mm～42mm安装第一列钻杆感应开关（S1），依次向下安装有第二列钻杆感应开关（S2）、第三列钻杆感应开关（S3）和第四列钻杆感应开关（S4），所述每相邻两个感应开关之间的距离等同于钻杆箱内每一列的列宽；

所述感应钢板（2）与各感应开关之间的距离不超过感应开关的感应范围；

所述钻杆列数选择开关（S6）的1、3、5、7端及缩臂运行开关（S5）的3端分别与电源正极连接，所述钻杆列数选择开关（S6）的2、4、6、8端分别连接第一列钻杆感应开关（S1）的1端、第二列钻杆感应开关（S2）的1端、第三列钻杆感应开关（S3）的1端、第四列钻杆感应开关（S4）的1端，上述各感应开关的3端接电源负极，4端通过开关部件（K）接电源负极；

所述缩臂运行开关（S5）的1端连接钻杆缩臂伸出电磁阀（Y1）的正极端，钻杆缩臂伸出电磁阀（Y1）的负极接电源负极，缩臂运行开关（S5）的7端通过开关部件（K）连接钻杆缩臂缩回电磁阀（Y2）的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀（Y2）的负极接电源负极。

2. 根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，其特征在于，所述钻杆列数选择开关（S6）和缩臂运行开关（S5）与电源之间的电路上接有保险（5A）。

3. 根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，其特征在于，所述开关部件（K）为继电器，所述第一列感应开关（S1）、第二列感应开关（S2）、第三列感应开关（S3）、第四列感应开关（S4）的4端接继电器线圈的86端，继电器的85端接电源负极；所述缩臂运行开关（S5）的7端连接继电器常开触点的87端，继电器常开触点的30端连接钻杆缩臂缩回电磁阀（Y2）的正极端，钻杆缩臂缩回电磁阀（Y2）的负极接电源负极。

4. 根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆列数自动选择控制系统，其特征在于，所述第一列感应开关（S1）、第二列感应开关（S2）、第三列感应开关（S3）、第四列感应开关（S4）是型号为AA18APA102的接近开关。

5. 根据权利要求4所述的一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，其特征在于，所述第一列感应开关（S1）、第二列感应开关（S2）、第三列感应开关（S3）、第四列感应开关（S4）距离缩臂（3）上感应钢板（2）的距离不超过10mm。

6. 根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆箱列数自动选择控制系统，其特征在于，所述感应钢板（2）的长度不小于安装板（1）的长度。