CN111636858A - 一种防卡钎控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防卡钎控制方法，步骤包括采集当前旋转压力并判断当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；当当前旋转压力介于第一预设旋转压力与第二预设旋转压力之间时，进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；当当前旋转压力大于第二预设旋转压力，进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退第一预设距离，再以低冲模式钻进，主动消除卡钻；当当前旋转压力小于第一预设旋转压力，进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。钻杆的工作模式是由实际测得的当前旋转压力确定，无需预先输入且响应没有滞后性，钻杆可依据岩层的实际特性调整工作模式，可靠性较高。本发明还公开一种防卡钎控制系统。

Description

一种防卡钎控制方法及系统

技术领域

本发明涉及凿岩设备技术领域，特别涉及一种防卡钎控制方法。本发明还涉及一种防卡钎控制系统。

背景技术

防卡钎系统对提升凿岩设备作业效率有着重要的意义，现有的防卡钎系统主要有液压和电控两种，其中，液压防卡钎系统主要利用液压控制阀块来实现防卡钎，但液压系统的响应速度有一定的滞后性，使用时可能出现防卡钎系统还未启动而钻杆已被卡死的现象，可靠性较差。

电控防卡钎系统通常包括液压马达、推进油缸、冲击器、旋转油路电比例阀、推进油路电比例阀、冲击油路电比例阀和脑控制器等，使用时需预先设定控制参数，控制器根据输入信号控制液压马达、推进油缸和冲击比例阀执行相应的动作以达到防卡钎目的。然而，不同岩层的控制参数是独立的，不同的岩层对应不同的控制程序，而岩层的识别难度较大且钻杆一次钻进可能经历不同的岩层，导致预设的控制参数不准确，无法主动消除卡钎问题，可靠性仍较差。

因此，现有防卡钎系统的可靠性相对较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防卡钎控制方法及系统，钻杆的工作模式是由实际测得的当前旋转压力确定，使钻杆能够依据岩层的实际特性调整工作模式，有效消除卡钎风险，可靠性有所提升。

其具体方案如下：

本发明提供一种防卡钎控制方法，步骤包括：

采集当前旋转压力；

判断所述当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；

当所述当前旋转压力介于所述第一预设旋转压力与所述第二预设旋转压力之间时，进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；

当所述当前旋转压力大于所述第二预设旋转压力时，进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离；

当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力时，进入高冲击钻进以使钻杆进给钻孔。

优选的，在所述进入停转模式以使钻杆停止旋转之后且在所述同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之前还包括进入清理模式以冲洗并吹净钻孔。

优选的，在进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之后还包括再次进入所述停转模式以使钻杆停止旋转。

优选的，在所述再次进入所述停转模式以使钻杆停止旋转之后还包括：

进入低冲击钻进模式以使钻杆旋转钻孔并同时进入推进模式以使钻杆推进预设推进距离直至当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力，进入高冲冲击钻进以使钻杆进给钻孔。

优选的，钻孔模式具体为高冲击钻进模式、低冲击钻进模式及卡钎控制模式。

本发明还提供一种防卡钎控制系统，包括：

压力采集模块，用于采集当前旋转压力；

压力判断模块，用于判断所述当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；

控制执行模块，当所述当前旋转压力介于所述第一预设旋转压力与所述第二预设旋转压力之间时，用于控制钻杆进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；或当所述当前旋转压力大于所述第二预设旋转压力时，用于控制钻杆进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离；或当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力时，用于控制钻杆进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。

相对于背景技术，本发明所提供的防卡钎控制方法的步骤包括采集当前旋转压力并判断当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；当当前旋转压力介于第一预设旋转压力与第二预设旋转压力之间时，进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；当当前旋转压力大于第二预设旋转压力，进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退第一预设距离，实现主动消除卡钻；当当前旋转压力小于第一预设旋转压力，进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。由此可见，钻杆的工作模式是由实际测得的当前旋转压力确定，无需预先输入，且响应没有滞后性，使钻杆能够依据岩层的实际特性调整工作模式，有效防止卡钎，可靠性有所提升。

本发明所提供的防卡钎控制系统具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供防卡钎控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施例所提供防卡钎控制方法的工作流程图。

本发明实施例公开了防卡钎控制方法，步骤包括：

S10、采集当前旋转压力，此处可利用旋转压力传感器检测钻杆的当前旋转压力，获取的当前旋转压力能够依据岩层的地质结构变化。

S20、判断当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力，其中，第一预设旋转压力和第二预设旋转压力均为防卡钎压力开启阈值，可依据凿岩机类型预先输入至控制器内。

S311、当当前旋转压力介于第一预设旋转压力与第二预设旋转压力之间时，意味着当前旋转压力偏大，此时进入第S312步，即钻杆进入卡钎控制模式，此模式下控制器控制推进速度比例阀、推进压力比例阀、冲击比例阀成比例的压力降低，从而降低推进力、冲击力与推进速度，直至各阀的工作参数达到低冲钻孔参数状态，使钻杆旋转钻孔。

S321、当当前旋转压力大于第二预设旋转压力时，以为当前旋转压力过大，钻杆进入停转模式，此模式下控制器控制旋转比例阀、推进速度比例阀、推进压力比例阀、冲击比例阀的输出值均为零，此时进入第S322步，即钻杆停止旋转，凿岩机停止动作，防止钻杆卡钎或变形。在钻杆停止旋转后，进入第S324步，即钻杆进入回退模式，此模式下控制器控制旋转比例阀、推进速度比例阀、推进压力比例阀变化工作位置使钻杆回退预设回退距离，从而使凿岩机实现回退。此处的预设回退距离需保证钻杆从钻孔内退出并与钻孔保持适当距离，距离可依据实现情况设定。

在进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之后，本发明还包括第S325步，即再次进入停转模式，钻杆停止旋转，凿岩机停止运转，避免钻杆在回退到位再空转，有利于节能，同时方便为下次钻孔做准备。

进一步地，为保证钻杆顺利退回，在进入停转模式以使钻杆停止旋转之后且在同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之前，本发明还包括第S323步，即控制钻杆进入清理模式，此模式下控制器控制水阀打开，方便水流入钻杆内，冲洗钻杆内的岩渣，实现初步清理钻孔。此外，控制器控制气阀打开，以便吹进钻杆上所附着的岩渣，实现进一步清理钻杆，从而利用水洗机及气吹的方式清理钻孔。

关键的是，在再次进入停转模式以使钻杆停止旋转之后，本发明还包括第S326步，即控制钻杆从回退终止位置进入低冲击钻进模式，意味着此时当前旋转压力介于第一预设旋转压力与第二预设旋转压力之间，控制器控制各阀输出，使钻杆继续钻孔，在实现防卡钎的前提下便于实现连续作业。与此同时，进入第S327步，即控制钻杆进入推进模式，钻杆在驱动件的驱动下向岩层推进预设推进距离，直至当前旋转压力小于第一预设旋转压力，此时控制钻杆进入高冲击钻进模式，使钻杆进给钻孔。此处的预设推进距离具体为钻杆由回退终止位置推进至钻孔孔底时所进给的距离。

S331、当当前旋转压力小于第一预设旋转压力时，进入第332步，即控制钻杆进入高冲击钻进进模式，钻杆向岩层推进钻孔，此模式下控制器控制推进压力比例阀和冲击比例阀的输出成比例的增大，直至达到高冲钻进参数，使钻杆克服岩层阻力，保证钻杆顺利钻孔。

综上所述，本发明中的钻杆的工作模式是由实际测得的当前旋转压力确定，无需预先输入，且响应没有滞后性，使钻杆能够依据岩层的实际特性调整工作模式，有效防止卡钎，可靠性有所提升。

本发明还提供一种防卡钎控制系统，包括压力采集模块、压力判断模块和控制执行模块，其中，压力采集模块，用于采集当前旋转压力。压力判断模块，用于判断当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力。

当当前旋转压力介于第一预设旋转压力与第二预设旋转压力之间时，控制执行模块用于控制钻杆卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；或当当前旋转压力大于第二预设旋转压力时，控制执行模块用于控制钻杆进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离；或当当前旋转压力小于第一预设旋转压力时，控制执行模块用于控制钻杆进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。

本发明所提供的防卡钎控制系统的技术方案与防卡钎方法相同，具有相同的有益效果。

以上对本发明所提供的防卡钎控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种防卡钎控制方法，其特征在于，步骤包括：

采集当前旋转压力；

判断所述当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；

当所述当前旋转压力介于所述第一预设旋转压力与所述第二预设旋转压力之间时，进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；

当所述当前旋转压力大于所述第二预设旋转压力时，进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离；

当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力时，进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。

2.根据权利要求1所述的防卡钎控制方法，其特征在于，在所述进入停转模式以使钻杆停止旋转之后且在所述同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之前还包括进入清理模式以冲洗并吹净钻孔。

3.根据权利要求2所述的防卡钎控制方法，其特征在于，在所述进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离之后还包括再次进入所述停转模式以使钻杆停止旋转。

4.根据权利要求3所述的防卡钎控制方法，其特征在于，在所述再次进入所述停转模式以使钻杆停止旋转之后还包括：

进入低冲击钻进以使钻杆旋转钻孔并同时进入推进模式以使钻杆推进预设推进距离，直至当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力时进入高冲冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。

5.根据权利要求4所述的防卡钎控制方法，其特征在于，所述钻孔模式具体为所述高冲击钻进模式、所述低冲击钻进模式及所述卡钎控制模式。

6.一种防卡钎控制系统，其特征在于，包括：

压力采集模块，用于采集当前旋转压力；

压力判断模块，用于判断所述当前旋转压力、第一预设旋转压力和第二预设旋转压力；

控制执行模块，当所述当前旋转压力介于所述第一预设旋转压力与所述第二预设旋转压力之间时，用于控制钻杆进入卡钎控制模式以降低推进力、冲击力与推进速度；或当所述当前旋转压力大于所述第二预设旋转压力时，用于控制钻杆进入停转模式以使钻杆停止旋转并同时进入回退模式以使钻杆停止旋转后回退预设回退距离；或当所述当前旋转压力小于所述第一预设旋转压力时，用于控制钻杆进入高冲击钻进模式以使钻杆进给钻孔。

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