CN104695936A - 一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置 - Google Patents

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刘娜
卢金龙
王鹏
李根营
张永华
王卿权
高学洪
高延武
陈云强
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Abstract

本发明公开一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，包括控制器(1)、测速传感器(2)、推拉手柄(3)、显示器(4)以及用于控制推拉泵(11)转向的推拉泵正转电磁阀(5)和推拉泵反转电磁阀(6)，电源分别连接控制器、测速传感器以及显示器，测速传感器用于检测动力头马达正转及反转速度，测速传感器与控制器连接；推拉手柄(3)与控制器连接；控制器与显示器、推拉泵正转电磁阀(5)及推拉泵反转电磁阀(6)连接。本发明能够自动对钻杆向前钻进或向后回拖钻杆的根数进行计数，减少了劳动强度，降低了人工成本，防止计错，同时降低了操作难度，提高了工作效率。

Description

一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置
技术领域
本发明涉及一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，属于水平定向钻机技术领域。
背景技术
水平定向钻机是一种在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施(管道，电缆等)的施工机械，已被广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。
目前，市场上销售的水平定向钻机每向前钻进一根钻杆或向后回拖一根钻杆都是由人工计数的，需要有一个人员专门负责，耗费了人工成本。而钻机向前钻进或向后回拖时连接的钻杆有几十根，甚至一百多根，若遇到复杂的地层，有时会多次向前钻进或向后回拖钻杆，人工计数很容易出错，不仅给施工带来很大的不便，也给机手带来额外的负担，工作效率低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，能够自动对钻杆向前钻进或向后回拖钻杆的根数，减少劳动强度，降低人工成本，防止计错，同时可降低操作难度，提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明采用的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，包括控制器、测速传感器、推拉手柄、显示器以及用于控制推拉泵转向的推拉泵正转电磁阀和推拉泵反转电磁阀，电源的正极分别连接控制器的101、127、128、271端子、测速传感器的1端子、显示器的正极，电源的负极与控制器的102端子、显示器的负极连接；所述测速传感器用于检测动力头马达正转及反转速度，测速传感器的2、3、4端子与控制器的270、275、274端子对应连接；所述推拉手柄的开关、负极、信号及正极端子与控制器的253、133、139、147端子对应连接；所述控制器的259、265端子与显示器的CAN_L、CAN_H端子对应连接；所述控制器的103、115端子与推拉泵正转电磁阀及推拉泵反转电磁阀的正极对应连接，推拉泵正转电磁阀及推拉泵反转电磁阀的负极与控制器的107端子连接。
所述推拉泵的A口通过液压管路分别连接推拉马达I、推拉马达II的B口及推拉马达III、推拉马达IV的A口,推拉泵的B口通过液压管路分别连接推拉马达I、推拉马达II的A口及推拉马达III、推拉马达IV的B口,推拉泵的L口、S口通过液压管路分别连接液压油箱。
还包括高速电磁阀I、高速电磁阀II、高速电磁阀III以及高速电磁阀IV，高速电磁阀I、高速电磁阀II、高速电磁阀III以及高速电磁阀IV对应内置安装在推拉马达I、推拉马达II、推拉马达III、推拉马达IV内，当其中某个电磁阀有电时，对应的马达处于高速旋转状态；所述高速电磁阀I、高速电磁阀II、高速电磁阀III以及高速电磁阀IV的正极与控制器的132、131、130、129端子对应连接，负极均与电源的负极连接。
所述推拉手柄内含有开关，当向前或向后推动手柄并按下手柄上的开关时，高速电磁阀I、高速电磁阀II、高速电磁阀III及高速电磁阀IV的正极同时有电，马达高速旋转，动力头在钻架上高速向前或向后运行。
所述测速传感器为双脉冲测速传感器。
所述控制器的259、265端子与显示器的CAN_L、CAN_H端子之间并联接阻值为120欧姆的电阻。
还包括安装在钻架最前端的前后虎钳总成，动力头总成可在钻架上前后运动，从前后虎钳总成的最后端移动到钻架的最后端，动力头总成可移动的距离不小于10米。
所述电源接有保险，控制器采用TTC60。
与现有技术相比，本发明能够自动对钻杆向前钻进或向后回拖钻杆的根数进行计数，减少了劳动强度，降低了人工成本，防止计错，同时降低了操作难度，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的电气系统部分原理图；
图2为本发明的液压系统部分原理图；
图3为本发明的部分结构示意图。
图中：1、控制器，2、测速传感器，3、推拉手柄，4、显示器，5、推拉泵正转电磁阀，6、推拉泵反转电磁阀，7、高速电磁阀IV，8、高速电磁阀III，9、高速电磁阀II，10、高速电磁阀I，11、推拉泵，12、推拉马达II，13、推拉马达III，14、推拉马达IV，15、推拉马达I，16、液压油箱，17、前后虎钳总成，18、钻架，19、动力头总成。
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至图3所示，一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，包括控制器1、测速传感器2、推拉手柄3、显示器4以及用于控制推拉泵11转向的推拉泵正转电磁阀5和推拉泵反转电磁阀6，电源的正极分别连接控制器1的101、127、128、271端子、测速传感器2的1端子、显示器4的正极，电源的负极与控制器1的102端子、显示器4的负极连接；所述测速传感器2用于检测动力头马达正转及反转速度，测速传感器2的2、3、4端子与控制器1的270、275、274端子对应连接；所述推拉手柄3的开关、负极、信号及正极端子与控制器1的253、133、139、147端子对应连接；所述控制器1的259、265端子与显示器的CAN_L、CAN_H端子对应连接；所述控制器1的103、115端子与推拉泵正转电磁阀5及推拉泵反转电磁阀6的正极对应连接，推拉泵正转电磁阀5及推拉泵反转电磁阀6的负极与控制器1的107端子连接。
为了使钻机钻杆自动计数的控制过程更方便快捷、安全可靠，达到电液联合控制的效果，可以采用如下液压管路连接，所述推拉泵11的A口通过液压管路分别连接推拉马达I15、推拉马达II12的B口及推拉马达III13、推拉马达IV14的A口,推拉泵11的B口通过液压管路分别连接推拉马达I15、推拉马达II12的A口及推拉马达III13、推拉马达IV14的B口,推拉泵11的L口、S口通过液压管路分别连接液压油箱16。
进一步，还可包括高速电磁阀I10、高速电磁阀II9、高速电磁阀III8以及高速电磁阀IV7，高速电磁阀I10、高速电磁阀II9、高速电磁阀III8以及高速电磁阀IV7对应内置安装在推拉马达I15、推拉马达II12、推拉马达III13、推拉马达IV14内，当其中某个电磁阀有电时，对应的马达处于高速旋转状态；所述高速电磁阀I10、高速电磁阀II9、高速电磁阀III8以及高速电磁阀IV7的正极与控制器1的132、131、130、129端子对应连接，负极均与电源的负极连接。其中某一个旋转马达内置有双脉冲测速传感器，能检测动力头马达的正转及反转速度。
为了能实现动力头前后高速运行，所述推拉手柄3内含有开关，当向前或向后推动手柄并按下手柄上的开关时，动力头四个推拉马达内置的高速电磁阀I10、高速电磁阀II9、高速电磁阀III8及高速电磁阀IV7的正极同时有电，马达高速旋转，动力头在钻架上高速向前或向后运行。
为了实现检测动力头向前或向后运行距离，所述测速传感器2选用双脉冲测速传感器，能检测动力头马达的正转及反转速度，将检测到的速度信息传送给控制器1，控制器结合马达的减速比，计算出动力头向后运行的距离，再根据该运行距离及所选钻杆的长度换算出钻机拉出地下的钻杆的数量。
为了实现控制器与显示器之间的稳定通信，所述控制器1的259、265端子与显示器4的CAN_L、CAN_H端子之间并联接阻值为120欧姆的电阻。
还包括安装在钻架18最前端的前后虎钳总成17，动力头总成19可在钻架18上前后运动，从前后虎钳总成17的最后端移动到钻架18的最后端，动力头总成19可移动的距离不小于10米。为了实现钻杆之间的互相连接及拆卸，钻架最前端的前虎钳及后虎钳均能夹紧或松开钻杆，后虎钳的侧面装有旋转油缸，后虎钳在夹紧油缸的同时，还能进行旋转，以便拆卸钻杆。
为了方便利用钻机上的电瓶直接作为输出电源，可以使所述电源为24V直流电源，所述24V直流电源接有保险，控制器采用TTC60。
水平定向钻机工作时，动力头总成19在钻架18上边旋转边向前或向后运行，动力头前方的钻铤连接钻杆，钻杆的向前钻进或向后回拖是由推拉手柄3前推或后拉实现的,向前推或向后拉的行程越大，推拉手柄3的信号S端输出到推拉泵正转电磁阀及反转电磁阀的电流越大，推拉泵11内部的斜盘摆角越大，推拉泵11排出的液压油越多，推拉马达旋转速度越快。
当定向钻机向前钻进作业时，首先把动力头运行到钻架最后端，然后在钻头与动力头钻铤之间通过虎钳的夹紧及动力头的旋转连接第一根钻杆，此时按下显示器4钻杆钻进计数窗口的清零按钮即可，操作推拉手柄3慢慢前推向前钻进，当动力头运行到钻架18前端时，通过前后虎钳的夹紧、后虎钳及动力头钻铤的旋转，使动力头钻铤与第一根钻杆脱开；然后向后操作动力头手柄，此时动力头沿钻架向后运行，直到运行到钻架后端，然后在第一根钻杆与动力头钻铤之间通过后虎钳的夹紧及动力头的旋转连接第二根钻杆，这样通过动力头双脉冲转速传感器检测的动力头马达正转速度及马达的减速比，计算出动力头向前运行的距离，根据该运行距离及所选钻杆的长度换算出钻机钻入地下的钻杆数；当钻机打完导向孔进行回扩或完成回扩孔最后回拖钢管或PVC管作业时，首先把动力头运行到钻架最前端，此时按下显示器钻杆回拖计数窗口的清零按钮，操作动力头手柄后推向后回拖钻杆，当动力头运行到钻架后端时，通过前后虎钳的夹紧及后虎钳及动力头钻铤的旋转，使动力头钻铤与第一根钻杆脱开，移出第一根钻杆，操作动力头手柄使其运行到钻架最前端，通过虎钳的夹紧及动力头钻铤的旋转，连接第二根钻杆，松开虎钳的夹紧，然后操作动力头推拉手柄使其运行到钻架最后端，通过虎钳的夹紧、旋转及动力头钻铤的旋转，使动力头钻铤与第二根钻杆脱开，然后移出第二根钻杆，直到把所有的钻杆拆完，钢管或PVC管拉出，这样通过动力头双脉冲转速传感器检测动力头马达的反转速度及马达的减速比，计算出动力头向后运行的距离，根据该运行距离及所选钻杆的长度换算出钻机拉出地下的钻杆的数量。
若要动力头向前或向后高速运行，只要在向前或向后推拉手柄时，按下推拉手柄上的高速按钮，此时动力头马达高速旋转，此时可以提高动力头向前或向后的运行速度。
由上述结构可见，本发明能够自动对钻杆向前钻进或向后回拖钻杆的根数进行计数，减少了劳动强度，降低了人工成本，防止计错，同时降低了操作难度，提高了工作效率。

Claims (8)

1.一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，包括控制器(1)、测速传感器(2)、推拉手柄(3)、显示器(4)以及用于控制推拉泵(11)转向的推拉泵正转电磁阀(5)和推拉泵反转电磁阀(6)，电源的正极分别连接控制器(1)的101、127、128、271端子、测速传感器(2)的1端子、显示器(4)的正极，电源的负极与控制器(1)的102端子、显示器(4)的负极连接；所述测速传感器(2)用于检测动力头马达正转及反转速度，测速传感器(2)的2、3、4端子与控制器(1)的270、275、274端子对应连接；所述推拉手柄(3)的开关、负极、信号及正极端子与控制器(1)的253、133、139、147端子对应连接；所述控制器(1)的259、265端子与显示器的CAN_L、CAN_H端子对应连接；所述控制器(1)的103、115端子与推拉泵正转电磁阀(5)及推拉泵反转电磁阀(6)的正极对应连接，推拉泵正转电磁阀(5)及推拉泵反转电磁阀(6)的负极与控制器(1)的107端子连接。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，所述推拉泵(11)的A口通过液压管路分别连接推拉马达I(15)、推拉马达II(12)的B口及推拉马达III(13)、推拉马达IV(14)的A口,推拉泵(11)的B口通过液压管路分别连接推拉马达I(15)、推拉马达II(12)的A口及推拉马达III(13)、推拉马达IV(14)的B口,推拉泵(11)的L口、S口通过液压管路分别连接液压油箱(16)。
3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，还包括高速电磁阀I(10)、高速电磁阀II(9)、高速电磁阀III(8)以及高速电磁阀IV(7)，高速电磁阀I(10)、高速电磁阀II(9)、高速电磁阀III(8)以及高速电磁阀IV(7)对应内置安装在推拉马达I(15)、推拉马达II(12)、推拉马达III(13)、推拉马达IV(14)内，当其中某个电磁阀有电时，对应的马达处于高速旋转状态；所述高速电磁阀I(10)、高速电磁阀II(9)、高速电磁阀III(8)以及高速电磁阀IV(7)的正极与控制器(1)的132、131、130、129端子对应连接，负极均与电源的负极连接。
4.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，所述推拉手柄(3)内含有开关，当向前或向后推动手柄并按下手柄上的开关时，高速电磁阀I(10)、高速电磁阀II(9)、高速电磁阀III(8)及高速电磁阀IV(7)的正极同时有电，马达高速旋转，动力头在钻架上高速向前或向后运行。
5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，所述测速传感器(2)为双脉冲测速传感器。
6.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，所述控制器(1)的259、265端子与显示器(4)的CAN_L、CAN_H端子之间并联接阻值为120欧姆的电阻。
7.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，还包括安装在钻架(18)最前端的前后虎钳总成(17)，动力头总成(19)可在钻架(18)上前后运动，从前后虎钳总成(17)的最后端移动到钻架(18)的最后端，动力头总成(19)可移动的距离不小于10米。
8.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置，其特征在于，所述电源为24V直流电源，并接有保险，控制器采用TTC60。
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