[实用新型]一种用于地质取心勘探的变频电驱动顶驱式岩心钻机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地质钻探设备，具体涉及一种用于地质取心勘探的变频电驱动顶驱式岩心钻机。

背景技术

随着国民经济的快速发展，社会对各种资源的需求相应提高，而随着自然资源的不断减少，深层勘探找矿成为主要攻坚对象。为了应对地表资源的快速较少，未来勘查重点将由浅表逐步转向深部勘查与开发以发掘第二找矿空间资源的潜力。

目前，传统岩心钻机主要包括机械立轴式岩心钻机和液压动力头式岩心钻机。机械立轴式岩心钻机大多采用电动机或内燃机提供动力，通过离合器、变速箱、分动箱等机械传动形式驱动钻机的回转器、卷扬机作业，通过液压传动驱动给进系统作业。由于机械立轴式岩心钻机的主要执行元件为机械传动与变速，造成其传动效率较低、变速机构复杂，从而造成了能耗大低效率的缺陷；而液压给进系统受液压缸行程限制，需要频繁倒杆，容易造成孔底岩心堵塞，使得辅助工作时间加长，并且回转器不能兼作拧卸工具，使得机械立轴式岩心钻机的作业效率和作业安全性能受到了很大的限制。

液压动力头式岩心钻机，其回转、给进和升降钻具等机构均用液压驱动方式驱动，液压马达直接安装在回转器或动力头上，回转器或动力头沿导向架移动，这使得液压传动效率较低、能耗较大；同时，由于液压系统缺乏过载能力，处理孔内事故的能力较弱；虽然其给进行程大于机械立轴式岩心钻机，但其给进行程仍然较小，不能够满足复杂的钻探要求，同时其工作效率低能耗大，增加了工作时间与作业成本。

以上现有的两种形式岩心钻机由于受给进系统行程限制，均难以在复杂地层起下钻中实现长行程立根钻进、扫孔、倒划眼等操作；缺少自动摆杆系统，无法实现自动加杆与起下钻的机械化作业；均缺少对钻机执行部件的集中操作和监控以及钻进参数的实时存储和远程监控，不能满足复杂的钻探要求。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于地质取心勘探的变频电驱动顶驱式岩心钻机，该钻机采用交流变频电动机驱动实现回转、提升、给进、打捞等作业，具备长行程导轨和绳速与张力检测功能，由变频器控制实现高效低能耗钻探作业。

为解决上述问题，本实用新型采用技术方案为：

一种用于地质取心勘探的变频电驱动顶驱式岩心钻机，该钻机包括平台及平台上的竖直井架，其特征在于，平台上设有用于收放绳索的电驱绞车和打捞绞车；井架上设有与井架平行的导轨，导轨通过托架滑车与顶驱连接；顶驱采用顶驱变频电机通过连接轴直接与钻杆连接；顶驱、电驱绞车和打捞绞车的电机由电控房中的变频器驱动，在司钻房中控制；井架顶端还设有绳索张力与绳速检测装置。

本实用新型为了实现高速驱动钻杆钻探，高效循环泥浆，较佳的技术方案有，顶驱电机设有中空的中轴，中轴下端通过中空连接轴与钻杆连接，中轴上端通过水龙头与鹅颈管连接，钻杆、连接轴、中轴、水龙头和鹅颈管构成泥浆循环系统。

本实用新型为了实现高效控制钻机作业，较佳的技术方案还有，司钻房设置于平台上，平台外侧地表设置有电控房，电控房中设有动力电源和变频器，变频器通过可编程逻辑控制器与司钻房中的分布式子站连接，分布式子站通过通讯电缆与工程师房连接；变频器的电源输出端分别与顶驱、电驱绞车和打捞绞车的电机连接。

本实用新型为了增大顶驱的作业行程，提高钻机的作业效率，较佳的技术方案还有，井架顶端设有井架天车，井架天车是由安装在井架顶部的定滑轮组与游动滑车用钢丝绳联系组成的一套滑轮系统；井架下部设反扭矩梁，反扭矩梁固定在井架背面撑梁上；高压泥浆管线的一端悬挂于顶驱顶部，另一端悬挂于井架侧面。

本实用新型为了实时监测和控制钻机的工作状态，较佳的技术方案还有，井架天车上设有用于检测绳索实时张力的张力传感器，绞车上还设有绳速传感器；顶驱上设置有用于控制顶驱工作的顶驱本体箱，顶驱本体箱通过通信线路与可编程逻辑控制器连接。

本实用新型为了实现人工实时控制钻机工作，较佳的技术方案还有，司钻房内设有分布式子站、用于人工操控的触摸屏和操作台；电控房内的可编程逻辑控制器通过分布式子站与触摸屏和操作台连接；工程师房内的工控机通过通讯电缆与电控房内的可编程逻辑控制器和分布式子站连接。