CN107355210A - 一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统 - Google Patents

一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统 Download PDF

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure

Abstract

本发明公开了一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，包括：控制模块分别与功率档位调整模块、变速调整模块、第一力度检测模块、第二力度检测模块、功率档位获取模块连接；控制模块中预设有压力阈值，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作。

Description

一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统
技术领域
本发明涉及矿井钻机控制技术领域，尤其涉及一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统。
背景技术
钻机是在勘探或矿产资源(含固体矿、液体矿、气体矿等)开发中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具。可用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况。
在钻机工作过程中，当遇到比较坚硬的障碍物钻机长时间无法攻破障碍物时，只能通过人工调节钻机钻头的扭矩和转速来提高钻机的冲击能力，在调节钻机的扭矩仍然无法攻破障碍物时，通过人工调节钻机电机的功率提高钻机的冲击能力，然而这种控制方法比较繁琐，往往花费较长的时间，而且盲目的调节钻机电机的功率会伤害钻机电机。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统；
本发明提出的一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，包括：
功率档位调整模块，用于调整钻机电机的功率档位，所述钻机电机至少包括两个功率档位；
变速调整模块，用于调整钻机钻头的预设转速和预设扭矩；
第一力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力；
第二力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力；
功率档位获取模块，用于获取钻机电机的当前功率档位；
控制模块分别与功率档位调整模块、变速调整模块、第一力度检测模块、第二力度检测模块、功率档位获取模块连接；
控制模块中预设有压力阈值，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作。
优选地，所述控制模块，具体用于：
压力阈值包括第一压力阈值R1和第二压力阈值R2，其中R1＜R2；
将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R1≤F3＜R2时，控制模块指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩；
当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为否时，控制模块指令控制功率档位调整模块提高钻机电机一个功率档位，且指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩。
优选地，还包括警报模块，警报模块与控制模块连接，用于发出警报通知。
优选地，所述控制模块，具体用于：
压力阈值包括第二压力阈值R2；
将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为是时，控制模块指令控制警报模块发出警报通知。
优选地，所述第一力度检测模块，具体用于：通过压力传感器检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力。
本发明中，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作，如此，实时检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力和竖直方向的压力，并将预设位置所受水平方向的压力和竖直方向的压力之和与预设阈值进行比较，判断钻头遇到障碍物的硬度，从而调整钻机钻头的转速和扭矩，进一步的调整钻机电机的功率，自动调整钻机钻头的冲击能力，提高钻机工作效率，节约时间并保护钻机电机。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统的模块示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，包括：
功率档位调整模块，用于调整钻机电机的功率档位，所述钻机电机至少包括两个功率档位；
变速调整模块，用于调整钻机钻头的预设转速和预设扭矩；
第一力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力，具体用于：通过压力传感器检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力。
第二力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力；
功率档位获取模块，用于获取钻机电机的当前功率档位；
警报模块，警报模块与控制模块连接，用于发出警报通知；
控制模块分别与功率档位调整模块、变速调整模块、第一力度检测模块、第二力度检测模块、功率档位获取模块连接；
控制模块中预设有压力阈值，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作，所述控制模块，具体用于：
压力阈值包括第一压力阈值R1和第二压力阈值R2，其中R1＜R2；
将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R1≤F3＜R2时，控制模块指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩；
当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为否时，控制模块指令控制功率档位调整模块提高钻机电机一个功率档位，且指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩。
进一步的，压力阈值包括第二压力阈值R2；将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为是时，控制模块指令控制警报模块发出警报通知。
在具体方案中，实时检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值R1、R2进行比较，当R1≤F3＜R2时，说明钻机钻头遇到障碍物，此时降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩；当R2≤F3时，说明钻机钻头遇到障碍物很硬，此时获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为否时，提高钻机电机一个功率档位，且降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩，进一步提高钻机的冲击能力；在判断结果为是时，发出警报通知。
本实施方式中，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作，如此，实时检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力和竖直方向的压力，并将预设位置所受水平方向的压力和竖直方向的压力之和与预设阈值进行比较，判断钻头遇到障碍物的硬度，从而调整钻机钻头的转速和扭矩，进一步的调整钻机电机的功率，自动调整钻机钻头的冲击能力，提高钻机工作效率，节约时间并保护钻机电机。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，其特征在于，包括：
功率档位调整模块，用于调整钻机电机的功率档位，所述钻机电机至少包括两个功率档位；
变速调整模块，用于调整钻机钻头的预设转速和预设扭矩；
第一力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力；
第二力度检测模块，用于检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力；
功率档位获取模块，用于获取钻机电机的当前功率档位；
控制模块分别与功率档位调整模块、变速调整模块、第一力度检测模块、第二力度检测模块、功率档位获取模块连接；
控制模块中预设有压力阈值，控制模块通过第一力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力F1、通过第二力度检测模块检测钻机钻头预设位置所受竖直方向的压力F2，将F1与F2的和与预设压力阈值进行比较，根据比较结果指令控制变速调整模块工作，和/或功率档位获取模块工作，和/或功率档位调整模块工作。
2.根据权利要求1所述的基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
压力阈值包括第一压力阈值R1和第二压力阈值R2，其中R1＜R2；
将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R1≤F3＜R2时，控制模块指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩；
当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为否时，控制模块指令控制功率档位调整模块提高钻机电机一个功率档位，且指令控制变速调整模块降低钻机钻头的预设转速，提高钻机钻头的预设扭矩。
3.根据权利要求1所述的基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，其特征在于，还包括警报模块，警报模块与控制模块连接，用于发出警报通知。
4.根据权利要求3所述的基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
压力阈值包括第二压力阈值R2；
将F1与F2的和F3与预设压力阈值进行比较，当R2≤F3时，控制模块通过功率档位获取模块获取钻机电机的当前功率档位，并判断钻机电机的当前功率档位是否为最高功率档位，当判断结果为是时，控制模块指令控制警报模块发出警报通知。
5.根据权利要求1所述的基于力度检测的矿井钻机自动控制系统，其特征在于，所述第一力度检测模块，具体用于：通过压力传感器检测钻机钻头预设位置所受水平方向的压力。
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