CN201141281Y - 一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机，包括旋挖钻机、钻杆、钻头和护筒，钻杆通过钻机支架垂直设于旋挖钻机一侧，钻头设于钻杆的底部，护筒设于钻头的正下方，其特征在于，钻机主控制器和无线发射器设于旋挖钻机上，激光传感器设于钻机支架的底部，钻机主控制器分别与无线发射器和激光传感器连接，在泥浆泵电源控制系统设有无线接收器。本实用新型的优点是既可节约人工，又可避免事故。

Description

一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机

技术领域

本实用新型涉及一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机，可用于旋挖钻机成孔过程中的泥浆液位自动控制，属于旋挖钻机技术领域。

背景技术

在旋挖钻机施工时，需要用泥浆泵浇灌泥浆以防止缩孔和塌孔。当前的方法是：一名操作人员通过观察泥浆的高度，当需要加泥浆时，做手势给驾驶员，驾驶员鸣喇叭提醒控制泥浆泵开关的辅助工，手动控制泥浆泵的开启和关闭，由于泥浆池距离施工孔有一定距离，需要两个人，一个人观察孔位液面，一个人操作泥浆泵电源，经常由于操作人员疏忽造成孔中泥浆液位过低引起塌孔恶性事故或泥浆液位过高引起的泥浆溢出使环境污染，而且浪费人力和物力。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种即可节约人工，又可避免事故的一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机，包括旋挖钻机、钻杆、钻头和护筒，钻杆通过钻机支架垂直设于旋挖钻机一侧，钻头设于钻杆的底部，护筒设于钻头的正下方，其特征在于，钻机主控制器和无线发射器设于旋挖钻机上，激光传感器设于钻机支架的底部，钻机主控制器分别与无线发射器和激光传感器连接，在泥浆泵电源控制系统设有无线接收器。

所述的激光传感器由激光传感器CPU、脉冲信号发射装置和脉冲信号接收装置组成，激光传感器CPU分别与脉冲信号发射装置、脉冲信号接收装置连接和钻机主控制器连接。

本实用新型将激光传感器安装在钻机上，采用激光发射器发射脉冲激光束射到所钻孔的泥浆面，激光再由泥浆面反射到激光接收器，钻机主控制器将其脉冲信号发射和接收的时间差进行处理，钻机主控制器对接收到的信号进行处理，通过运算判断是否需要添加泥浆，当护筒中的泥浆液位处于最低位时，钻机主控制器发出信号开始加浆；当护筒中的泥浆液位处于最高位时，钻机主控制器发出信号使泥浆泵停止加浆工作，当液面高于最高位或低于最低位一定值时，会有报警提示，从而达到自动控制的目的。

本实用新型的优点是既可节约人工，又可避免事故。

附图说明

图1为一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机结构示意图；

图2为激光传感器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机结构示意图，所述的一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机由钻机主控制器1、旋挖钻机2、无线发射器3、钻杆4、激光传感器5、钻头6、护筒8、支架11和无线接收器12组成。

钻杆4通过钻机支架11垂直安装在旋挖钻机2一侧，钻头6安装在钻杆4的底部，护筒8设于钻头6的正下方，钻机主控制器1和无线发射器3安装在旋挖钻机2上，激光传感器5设于钻机支架11的底部，钻机主控制器1分别与无线发射器3和激光传感器5连接，在泥浆泵电源控制系统设有无线接收器12。

如图2所示，为激光传感器结构示意图，所述的激光传感器由激光传感器CPU、脉冲信号发射装置和脉冲信号接收装置组成，激光传感器CPU分别与脉冲信号发射装置、脉冲信号接收装置连接和钻机主控制器1连接。

激光发射器5发射脉冲激光束7射到所钻孔的护筒8里泥浆液位9，激光再由泥浆液位9反射到激光接收器，钻机主控制器1对接收到的信号进行处理，通过运算判断是否需要添加泥浆10，其运算判断的方法为：当护筒8中的泥浆液位9处于最低位时，钻机主控制器1发出信号开始加浆；当护筒8中的泥浆液位9处于最高位时，钻机主控制器1发出信号使泥浆泵停止加浆工作，当液面高于最高位或低于最低位一定值时，会有报警提示。

具体运算判断的方法为：

(A)当钻头6在孔外时，护筒8中最低泥浆液位9的深度为h，旋挖钻机60分钟内不工作，钻头6和钻杆4在孔外时，护筒8中的泥浆液位9不低于护筒8的最低位，否则会引起塌孔出现。

h-安全深度。

(B)当钻头6在孔底时，护筒8中最高泥浆液位9深度为H₁：

H₁的设定，不使泥浆流出的安全高度，正常取值在地平面以下，根据护筒8的长度取值，当护筒8长度大时，其值可取大些。

(C)钻头6在孔外时，护筒8中最高泥浆液位9的深度为H₂

H₂＝H₁+(V₁+V₂)/s

V₁-根据实时孔深算出的钻杆4在孔底的体积(钻杆的体积包含本次进尺的体积)

V₂-钻头的体积

s-孔的截面积

(D)当钻头6在孔底时，护筒8中最低泥浆液位9深度为H₃：

其H₃的设计使钻头6提出孔外时，护筒8中的泥浆液位9有一定的安全高度，避免塌孔现象的发生。

H₃＝h+(V₁+V₂)/s+Δh

h--安全高度

Δh-进尺量

(E)钻头6下放时，护筒8中最高的泥浆液位9深度为H₄：(钻头6在下放中加浆10，防止过量加浆10，使泥浆10溢出判断是则要停止泥浆泵的工作。)

H₄＝H₁+(V₁+V₂)/s-ΔV

ΔV-已放入孔中的钻头和钻杆的体积

(F)钻头6提升时，护筒8中最高的泥浆液位9深度为H₅：(钻头6在提升中加浆，防止过量加浆10，使泥浆10溢出，判断是则要停止泥浆泵的工作。)

H₅＝H₁+(V₁+V₂)/s+ΔV

(G)钻头6在提升时，护筒8中最低泥浆液位9深度为H₆(钻头6在提升时，判断护筒8中的泥浆液位9是否太低，是否继续加浆或需要启动泥浆泵)

H₆＝H₁+(V₁+V₂)/s+Δh-ΔV

(H)钻头6在下放时，护筒8中最低泥浆液位9深度为H₇：(钻头6在下放时判断护筒8中的泥浆液位9是否太低，是否继续加浆10或需要启动泥浆泵)

H₇＝h-ΔV/s

(I)延时处理时间Δt：钻机卸料时或保养时，钻头6不在孔位，上车回转角度在一定范围内，由于脉冲信号发射装置不能发射信号至泥浆面，要对该脉冲信号进行处理，同时要对正在工作的泥浆泵进行延时工作处理，以避免护筒8中的泥浆10还没加到位或加浆过量造成溢浆现象。这时的延时工作处理要考虑泥浆泵的流量因素。

Δt＝(H₁-h₁)s/Q

h₁-实时泥浆液位深度

Q-泥浆泵的流量

Δt-延时时间

(J)最低报警深度H₈

(K)最高报警深度H₉

钻机主控制器1输出信号给装在钻机上的无线发送器3，无线发射器3发送无线信号给地面上的泥浆泵电源控制系统的无线接收器12，带无线接收器12的泥浆泵电源控制系统使泥浆泵的电源接通，自动控制泥浆泵工作，当给钻机2正在成孔孔中加浆时，激光传感器5时实监控孔中液位的高度，并将液位数据传到钻机主控制器1进行处理，当泥浆添加到控制的高度时，再由钻机2的无线发送器3发送信号使泥浆泵的电源切断，停止添加。

Claims (2)

1.一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机，包括旋挖钻机(2)、钻杆(4)、钻头(6)和护筒(8)，钻杆(4)通过钻机支架(11)垂直设于旋挖钻机(2)一侧，钻头(6)设于钻杆(4)的底部，护筒(8)设于钻头(6)的正下方，其特征在于，钻机主控制器(1)和无线发射器(3)设于旋挖钻机(2)上，激光传感器(5)设于钻机支架(11)的底部，钻机主控制器(1)分别与无线发射器(3)和激光传感器(5)连接，在泥浆泵电源控制系统设有无线接收器(12)。

2.根据权利要求1所述的一种带有泥浆液位自动控制装置的旋挖钻机，其特征在于，所述的激光传感器由激光传感器CPU、脉冲信号发射装置和脉冲信号接收装置组成，激光传感器CPU分别与脉冲信号发射装置、脉冲信号接收装置连接和钻机主控制器(1)连接。

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