[实用新型]钻机自动给进仪

说明书

一种利用现代电子技术对传统的工程钻机实施自动给进控制的钻机自动给进仪，属钻探工程辅助设备，用于基桩工程、打井工程和地质钻探工程施工中对钻机给进时的自动控制。

工程钻机属机械施工设备，一般规模都比较庞大，由数吨到数十吨重不等，目前普遍采用人工操作控制钻机给进，经常由于给进不及时、不均匀或不稳定等原因发生机械事故或孔内事故，严重的还会损坏设备、贻误工期，致使工程成本提高；在一些特殊的复杂地层甚至无法正常钻进。以前曾有些部门为解决此问题进行过研究尝试，但均未能拿出定型产品，所以，目前本行业中仍采用传统的人工操作方法凭经验和感觉控制钻机给进。

本实用新型的目的在于提供一种利用电子技术实现对传统钻机进行自动给进控制的钻机自动给进仪，以取代传统的人工操作方法控制钻机给进。

本实用新型的基本构思是利用三个传感器分别采集钻机在钻进过程中产生的有关数据信息，然后对其进行计算判断处理，以达到对钻机给进进行自动控制的目的。其中，三个传感器分别为：（1）、钻压传感器，可采集钻具的重量和钻进的压力情况；（2）、电压传感器，采集转盘电机的工作电压情况；（3）、电流传感器，采集转盘电机工作电流情况。通过一个由单片机（单片微型计算机）控制的多路模拟转换开关选择来自上述三个传感器的信息，并进行A／D转换，经过单片机的分析处理后，输出报警讯号、自动给进控制讯号和扭矩超限控制讯号，以控制钻机的正常工作；同时单片机还配有打印机和显示器，随时监测和监控钻机的给进情况。为适应不同的工作环境要求，本实用新型通过几个外部控制装置预置单片机的初始工作状态。

根据转盘的转速可利用公式M＝ (1.68×I×V)/(N) 计算出转盘的扭矩（公式中的I＝It－Io，为转盘电机的工作电流增量，或称作瞬时电流It与空载电流Io之差；V为转盘电机的工作电压；N为转盘的转速。）。以上所述数据信息被采集后，经过微机处理，可分别控制钻机的自动给进、扭矩超限自动提升，并根据需要绘制出钻进压力和扭矩变化的曲线图。

经上述方案设计的钻机自动给进仪，克服了人工操作不及时、不均匀和不稳定的弊端，显著提高了钻进效率，降低了事故率。本实用新型在武汉长江二桥工程施工中，经过一年的试用表明，钻进事故率由原来的50％降到20％以下，钻进效率提高一倍以上，大大提高了武汉长江二桥工程的工作进度。在一些胶结不匀的砾岩地层也曾进行过对比试验，对钻进效率的提高和钻探事故率的降低是显著的。此外，也大大地减轻了野外施工操作人员的工作强度，增强了对井下工作状况的及时了解，便于现场分析及决策，为从理论上提高钻探工艺提供了数据资料。

下面结合附图对本实用新型的组成进行说明：

图1是本实用新型工作原理方框图，图中（1）为钻压传感器；（2）为电压传感器，（3）为电流传感器；（4）为钻压放大、调零、校准电路；（5）为电流放大、调零、校准电路；（6）为多路模拟开关；（7）为A／D转换电路；（8）为单片微型计算机电路部分，包括了接口电路、程序存储器和数据存储器；（9）为扭矩限定值选择拨盘；（10）为钻压限定值选择拨盘；（11）为间隔时间选择拨盘；（12）为给进时间选择拨盘；（13）为转盘转速输入拨盘；（14）为钢丝绳股数选择开关；（15）为复位、绘图、清零、补偿等外部指令按键；（16）为显示器；（17）为微型四色绘图打印机；（18）为执行电路，有三路输出，由上向下依次是报警输出讯号、自动给进控制讯号和扭矩超限控制讯号。钻压传感器（1）、电压传感器（2）、电流传感器（3）经多路转换开关（6）和A／D转换电路（7）与单片微型计算机电路部分（8）相连接，同时受其控制，单片微型计算机电路部分（8）的数据输出端分别与显示器（16）、微型四色绘图打印机（17）、执行电路（18）相连接，扭矩限定值选择拨盘（9）、钻压限定值选择拨盘（10）、间隔时间选择拨盘（11）、给进时间选择拨盘（12）、转盘转速输入拨盘（13）、钢丝绳股数选择开关（14）、复位、绘图、清零、补偿等外部指令按键（15）与单片微型计算机电路部分（8）的控制端相连接并选择预置其初始工作状态。