CN203812076U - 一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，包括测力传感器、深度传感器、位移传感器、减法器、比较器、显示器及报警单元；所述减法器的一端接测力传感器，另一端接动力头重量参考电压，所述减法器的输出端与所述比较器的一个输入端相连，比较器的另一个输入端接钻杆重量参考电压相连，所述比较器的输出端与所述报警单元相连；所述深度传感器和位移传感器均与显示器相连；所述测力传感器安装于旋挖钻机动力头上提定滑轮固定销轴处；所述深度传感器和位移传感器分别安装于主卷扬与加压卷扬的机架上。克服现有技术中带杆监控精度不高，操作复杂的问题，利用测力传感器、深度传感器及位移传感器实时监控带杆情况，将带杆现象遏制在初期的带杆监测示警系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统。
背景技术
旋挖钻机钻杆通常采用伸缩式钻杆，其钻杆最常见的有机锁加压钻杆及摩阻钻杆，摩阻钻杆适应于一般土层及砂卵层施工，而机锁加压杆则适应于更硬的土石层及岩层施工。其中机锁钻杆在操作提钻过程中由于存在解锁过程，经常出现由于解锁不到位而出现的所谓“带杆”现象。各节钻杆采用矩形牙嵌与其外面一节钻杆相配合，当牙嵌嵌合时能传递扭矩和轴向压力，牙嵌脱开时，各节钻杆可以自由伸缩。当提升钻杆时，某相邻两节钻杆牙嵌若未完全脱开，里面的钻杆未完全缩进相邻的钻杆，较外层的钻杆被较里层的那节钻杆带起，造成了两节钻杆同时提升现象，即为带杆。当被带起的钻杆提升到一定高度，牙嵌会由于轻微的扰动脱开，导致外面的钻杆悬空以自由落体的速度落下。由于每节钻杆约重两吨，其从一定高度做自由落体运动砸到动力头上，可能会造成动力头和钻杆的严重损坏。
旋挖钻机动力头采用卷扬加压因其能提供较大的加压力及加压行程，这种加压方式较多的被入岩钻机所采用，而这种钻机一般配备的钻杆为机锁加压钻杆，所以在这种钻机上解决钻杆带杆问题就显得尤为重要。目前，一般的旋挖钻机并未对带杆情况进行检测，时有动力头及相关零部件损坏的现象出现。部分厂商将重量传感器悬挂于旋挖钻机额头处，测量主卷扬载荷从而直接测算钻杆重量，利用钻杆重量与钻杆伸长量的变化关系，进行带杆检测。通过安装在旋挖额头处的重量传感器检测主卷扬载荷，直接测算钻杆重量值的方法，其测量的精度受诸多因素的影响：
1）所使用的钻具大小规格根据设计孔径要求而变化，钻具的类型随不同的工程地质情况而灵活选用，不同类型及大小规格的钻具其自身的重量及携土的重量差异较大；
2）钻具在上提过程中与土层之间的摩擦力、在泥浆中的浮力、在提升过程中所产生吸力等因素对测量结果影响较大。
实用新型内容
本实用新型提供了一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，其目的在于克服现有技术中带杆监控精度不高，操作复杂的问题，利用测力传感器、深度传感器及位移传感器实时监控带杆情况。
一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，包括测力传感器、深度传感器、位移传感器、减法器、比较器、显示器及报警单元；所述减法器的一个输入端接测力传感器，另一个输入端接动力头重量参考电压，所述减法器的输出端与所述比较器的一个输入端相连，比较器的另一个输入端接钻杆重量参考电压相连，所述比较器的输出端与所述报警单元相连；
所述报警单元用于发出报警信号，提示发生带杆现象。
所述深度传感器和位移传感器均与显示器相连；
所述测力传感器安装于旋挖钻机动力头上提定滑轮固定销轴处，用于检测承压在动力头上钻杆重量值；
所述深度传感器和位移传感器分别安装于主卷扬与加压卷扬的机架上，分别用于检测钻头相对于地面的位移值和检测动力头相对于钻机桅杆的位移值；
所述显示器用于显示深度传感器和位移传感器分别测得的钻头相对于地面的位移值和检测动力头相对于钻机桅杆的位移值。
所述深度传感器和位移传感器均为接近传感器。
所述显示器安装于主机驾驶室中。
有益效果
本实用新型提供了一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，包括测力传感器、深度传感器、位移传感器、减法器、比较器、显示器及报警单元；所述减法器的一个输入端接测力传感器，另一个输入端接动力头重量参考电压，所述减法器的输出端与所述比较器的一个输入端相连，比较器的另一个输入端接钻杆重量参考电压相连，所述比较器的输出端与所述报警单元相连；所述深度传感器和位移传感器均与及显示器相连；所述测力传感器安装于旋挖钻机动力头上提定滑轮固定销轴处；所述深度传感器和位移传感器分别安装于主卷扬与加压卷扬的机架上。克服现有技术中带杆监控精度不高，操作复杂的问题，利用测力传感器、深度传感器及位移传感器实时监控带杆情况，将带杆现象遏制在初期的带杆监测示警系统。
附图说明
图1为本实用新型中传感器的安装示意图；
图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，包括测力传感器、深度传感器、位移传感器、减法器、比较器、显示器及报警单元；所述减法器的一个输入端接测力传感器，另一个输入端接动力头重量参考电压，所述减法器的输出端与所述比较器的一个输入端相连，比较器的另一个输入端接钻杆重量参考电压相连，所述比较器的输出端与所述报警单元相连；
所述报警单元用于发出报警信号，提示发生带杆现象。
所述深度传感器和位移传感器均与显示器相连；
所述测力传感器安装于旋挖钻机动力头上提定滑轮固定销轴处，用于检测承压在动力头上钻杆重量值；
所述深度传感器和位移传感器分别安装于主卷扬与加压卷扬的机架上，分别用于检测钻头相对于地面的位移值和检测动力头相对于钻机桅杆的位移值；
所述显示器用于显示深度传感器和位移传感器分别测得的钻头相对于地面的位移值和检测动力头相对于钻机桅杆的位移值。
所述深度传感器和位移传感器均为接近传感器。
以四节机锁杆为例，设定钻杆由内及外分别为第1～4节钻杆，设定由内及外每节钻杆的重量分别G1～G4，设定由内及外每节钻杆可伸缩范围分别为L1～L3，设定由内及外在每节钻杆可伸缩范围内承压在动力头上的钻杆的设定重量值分别为W1～W3，则W1～W4分别为W1=G2+G3+G4，W2=G3+G4，W3=G4，设定动力头重量为Gd，测力计检测值为F，则实际重量值为F-Gd，判断带杆则利用比较器比较实际重量值（F-Gd）与设定重量值W的关系。为消除过程测量误差，在显示屏中设置界面显示实际重量值（F-Gd）并可对设定重量值W进行实时修订。
当从第1节钻杆开始提升时，通过深度传感器2、位移传感器3判断此时第1节钻杆伸缩范围L1，拉力传感器1开始对提升钢丝绳上的拉力值以一定频率进行检测，并将提升钢丝绳上的拉力值传送至控制器中，将测量实际重量值（F-Gd）与设定重量值W1进行比较，如果测量实际重量值小于设定重量值W1，则报警单元发出带杆警报，如果测量实际重量值不小于设定重量值W1，则继续提升钻杆。当第1节钻杆收缩完成，第2节钻杆开始提升时通过深度传感器2、位移传感器3判断此时第2节钻杆伸缩范围L2，拉力传感器1开始对提升钢丝绳上的拉力值以一定频率进行检测，并将提升钢丝绳上的拉力值传送至控制器中，比较器将测量实际重量值（F-Gd）与设定重量值W2进行比较，如果测量实际重量值小于设定重量值W2，则报警单元通过显示屏发出带杆警报，如果测量实际重量值不小于设定重量值W2，则继续提升钻杆，直至钻杆完全正常收缩完成。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，其特征在于，包括测力传感器、深度传感器、位移传感器、减法器、比较器、显示器及报警单元；所述减法器的一个输入端接测力传感器，另一个输入端接动力头重量参考电压，所述减法器的输出端与所述比较器的一个输入端相连，比较器的另一个输入端接钻杆重量参考电压相连，所述比较器的输出端与所述报警单元相连；
所述深度传感器和位移传感器均与显示器相连；
所述测力传感器安装于旋挖钻机动力头上提定滑轮固定销轴处；
所述深度传感器和位移传感器分别安装于主卷扬与加压卷扬的机架上。
2.根据权利要求1所述的适用于卷扬加压的旋挖钻机带杆监控系统，其特征在于，所述深度传感器和位移传感器均为接近传感器。
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