[发明专利]基于参数曲线自整定的旋挖钻机带杆检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于参数曲线自整定的旋挖钻机带杆检测方法，属于旋挖钻机带杆的检测技术领域。

背景技术

旋挖钻机成孔灌注桩工法近几年在我国取得了广泛的应用。旋挖钻机作为钻进成孔设备，其施工作业共有定位、下钻、钻进、提钻、回转、抖土和回位等7个基本动作。在提钻作业中，钻杆按照从内到外的顺序逐节提升。但是由于各种原因，可能会出现非正常顺序提升收缩的现象。只要任一外节杆先于其内节杆收缩，就证明外节杆与内节杆之间发生了卡滞或接合，这就是所谓的“带杆”。带杆现象发生后，当提到中途或孔口时，钻杆有可能会突然脱开、下落，产生的巨大冲击力，从而造成动力头损坏，这就是钻杆脱离。

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，利用钻杆重量值与伸长量的变化关系，进行带杆检测，并且没有采用自适应的方法建立参数曲线，这样主要带来两个弊端： 

（1）采用直接对钻杆重量值进行检测的方法，在建立参数曲线时，需要额外考虑钻斗与土层之间的摩擦力、钻斗在泥浆中的浮力、钻斗中泥浆的泄露等因素，忽略这些因素，将降低带杆检测的精度；

（2）采用预先测量钻杆的参数建立曲线的方法，在旋挖钻机经过长时间的作业后，不能保证钻杆参数保持不变，并且在作业过程中更换钻杆，重量值与伸长量的参数曲线将发生变化，导致原先的检测方法出现误判。

因此，迫切需要研究出一种可以进行自整定参数曲线的旋挖钻机带杆检测方法，来解决目前存在的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足：本发明的目的在于提供一种可减少人工操作复杂度，并提高带杆检测精度的基于参数曲线自整定的旋挖钻机带杆检测方法。

本发明的技术方案为：

基于参数曲线自整定的旋挖钻机带杆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在加压缸平衡阀口加装一个压力传感器，将钻杆加载在动力头上的重量值转化为加压缸的小腔所受的压力值，进而在钻杆换杆过程中，将钻杆加载在动力头上的重量值与钻杆伸长量的变化曲线转化为加压缸的小腔所受的压力值与钻杆伸长量的变化曲线，进行带杆检测；

（2）旋挖钻机初次钻进时，以采样周期Ts₁对T₁时刻的加压缸的小腔所受的压力值和T₁+N₁Ts₁时刻的加压缸的小腔所受的压力值进行比较，若符合两次的压力值大小相差在M与K之间，所述的M、K分别为与钻杆加载在动力头上的重量值成正比例关系的加压缸的小腔所受的压力值的上、下限值，则进行钻杆初始伸长量与序号的标定，建立加压缸的小腔所受的压力值与钻杆伸长量关系的初始参数曲线；

（3）根据步骤（2）所述的初始参数曲线，以采样周期Ts₂分别对钻杆下放和提升过程中，T₂时刻的加压缸的小腔所受的压力值和T₂+N₂Ts₂时刻的加压缸的小腔所受的压力值进行比较，若两次的压力值大小相差仍然在M与K之间，则进行干扰、带杆、正常换杆三种状态的判断，若为干扰状态，将不存储钻杆参数曲线，避免误判断；若为带杆状态，则利用电磁阀控制动力头进行自动回转操作，如果重复几次还存在带杆情况，则停机报警；若为正常换杆状态，则自整定并存储当前检测的加压缸的小腔所受的压力值与钻杆伸长量的参数曲线作为新的判断依据。

进一步，所述的采样周期Ts₁由旋挖钻机在实际作业中的钻进速度决定。而所述的采样周期Ts₂由旋挖钻机在钻杆下放和提升过程中的速度决定。

此外，所述的干扰状态的判断方法为：根据步骤（2）所述的初始参数曲线，以采样周期Ts₂分别对钻杆下放和提升过程中，T₂时刻的加压缸的小腔所受的压力值和T₂+N₂Ts₂时刻的加压缸的小腔所受的压力值进行比较，若两次的压力值大小相差仍然在M与K之间，再次以采样周期Ts₂分别对钻杆下放和提升过程中，T₂时刻和T₂+N₂Ts₂时刻的加压缸的小腔所受的压力值进行比较，若两次压力值大小相差大于N，所述的N为与钻杆加载在动力头上的重量值成正比例的限值，则判定为干扰状态。

所述的带杆状态的判断方法包括两种情况：