[发明专利]一种水平钻机换杆方法

权利要求书

1.一种水平钻机换杆方法，水平钻机设有换杆辅助装置，其特征在于，所述换杆辅助装置包括支撑底座（1），与所述支撑底座（1）枢接的连杆（2），与所述连杆（2）传动连接的液压马达（3），第一端与所述连杆（2）连接的第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5），分别与所述第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）的另一端连接的第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7），两端分别与所述第一翻转臂（4）和第一活动卡爪（6）连接的第一锁杆油缸（8），两端分别与所述第二翻转臂（5）和第二活动卡爪（7）连接的第二锁杆油缸（9），控制第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的液压油路及控制系统；所述液压油路及控制系统具有与水平钻机（16）连接的第一限位块（10），与支撑底座（1）连接的第二限位块（11），检测动力头位置的第一接近开关（25），检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）内是否夹持有钻杆（17）的第二接近开关（26），检测第一活动卡爪（6）或第二活动卡爪（7）是否夹紧的第三接近开关（27），检测所述第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）上极限位置的第四接近开关（18），检测所述第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）下极限位置的第五接近开关（19），与第二电磁换向阀（22）控制连接的托杆翘板开关（28），负载端与托杆翘板开关（28）电连接、驱动端与第二接近开关（26）和第三接近开关（27）连接的托杆上继电器（K1），负载端与托杆翘板开关（28）电连接、驱动端与第五接近开关（19）连接的托杆下继电器（K2），与第一电磁换向阀（21）控制连接的锁杆翘板开关（29）；液压油路具有液压油泵（20），通过管道与所述液压油泵（20）出口连接的第一电磁换向阀（21）、第二电磁换向阀（22）和溢流阀（23），第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的有杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀（21）的第一工作油口连接，第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的无杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀（21）的第二工作油口连接，液压马达（3）的进出油口分别与第二电磁换向阀（22）的二个工作油口连通，溢流阀（23）的出油口与回油箱连通；第一接近开关（25）的输入端与电源连接，第四接近开关（18）的输入端与第一接近开关（25）的常开输出端连接，第二接近开关（26）的输入端和第三接近开关（27）的输入端均与第四接近开关（18）的常闭输出端连接，托杆上继电器（K1）驱动端与第二接近开关（26）的常闭输出端、第三接近开关（27）的常开输出端连接；第五接近开关（19）的输入端与电源连接，托杆下继电器（K2）驱动端与第五接近开关（19）的常闭输出端连接；第二接近开关（26）、第三接近开关（27）、第四接近开关（18）、第一接近开关（25）、托杆上继电器（K1）驱动端组成的电路与第五接近开关（19）、托杆下继电器（K2）驱动端组成的电路并联；水平钻机换杆过程包括以下步骤：

第一接近开关（25）实时检测动力头的位置状态，第二接近开关（26）实时检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上是否有钻杆（17），第三接近开关（27）实时检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）是否夹紧，第四接近开关（18）实时检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）是否处于上极限位置，第五接近开关（19）实时检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）是否处于下极限位置；

当第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）需要向上翻转时，第一接近开关（25）检测动力头是否处于后部，如果是，接在第一接近开关（25）常开端口的第四接近开关（18）通电，第四接近开关（18）检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）是否处于上极限位置，如果不处于上极限位置，则接在第四接近开关（18）常闭端的第二接近开关（26）与第三接近开关（27）通电，第二接近开关（26）检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上是否有钻杆（17），如果没有钻杆（17），操纵托杆翘板开关（28），使第二电磁换向阀（22）的左侧磁铁线圈（DT2）通电，第二电磁换向阀（22）控制液压油驱动液压马达（3）正转，液压马达（3）带动连杆（2）转动，连杆（2）带动第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）翻转；

当需要实现托杆上举作业时，第四接近开关（18）检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）不处于上极限位置，如果第二接近开关（26）检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上有钻杆（17），同时第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）已经夹紧，操纵托杆翘板开关（28），使第二电磁换向阀（22）的左侧磁铁线圈（DT2）通电，实现托杆上举动作；当检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上有钻杆（17），且第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）未夹紧时，操纵锁杆翘板开关（29），使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第一电磁换向阀（21）的左侧磁铁线圈（DT4）通电，执行夹紧钻杆（17）的操作，然后按前述步骤操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）正转，实现托杆上举作业；当第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）不处于下极限位置，检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上无钻杆（17），且第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）未夹紧时，装入钻杆（17），操纵锁杆翘板开关（29）将钻杆（17）夹紧后，操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）正转，实现托杆上举动作；当检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上无钻杆（17），而第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）夹紧时，操纵锁杆翘板开关（29），按下锁杆松使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第一电磁换向阀（21）的右侧磁铁线圈（DT5）通电，松开第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7），装入钻杆（17），按前述步骤操纵锁杆翘板开关（29）将钻杆（17）夹紧后，操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）正转，实现托杆上举动作；

当第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）需要向下翻转时，第五接近开关（19）检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）是否处于下极限位置，如果不处于下极限位置，连接在第五接近开关（19）的常闭端口的托杆下继电器（K2）通电吸合，第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）能够向下翻转，否则不能翻转；操控托杆翘板开关（28），使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第二电磁换向阀（22）的右侧磁铁线圈（DT3）通电，第二电磁换向阀（22）控制液压油驱动液压马达（3）反转，液压马达（3）带动连杆（2）转动，连杆（2）带动第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）向下翻转；

当需要实现卸杆作业时，第五接近开关（19）检测第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）不处于下极限位置，第二接近开关（26）检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上有钻杆（17），且第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）已经夹紧，连接在第二接近开关（26）的常闭端口和第三接近开关（27）常开端口的托杆上继电器（K1）驱动端才能通电吸合，操纵托杆翘板开关（28），使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第二电磁换向阀（22）的右侧磁铁线圈（DT3）通电，实现卸杆作业；当检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上有钻杆（17），第三接近开关（27）检测到第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）未夹紧时，操纵锁杆翘板开关（29），使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第一电磁换向阀（21）的左侧磁铁线圈（DT4）通电，执行夹紧钻杆（17）的操作，然后按前述步骤操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）反转，实现卸杆作业；当检测到第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）处于上极限位置、第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上无钻杆（17），且第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）未夹紧时，装入钻杆（17），操纵锁杆翘板开关（29）将钻杆（17）夹紧后，操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）反转，实现卸杆作业；当检测到第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）处于上极限位置、第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）上无钻杆（17），第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）夹紧时，操纵锁杆翘板开关（29），使溢流阀（23）的电磁铁（DT1）和第一电磁换向阀（21）的右侧磁铁线圈（DT5）通电，松开第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7），装入钻杆（17），操纵锁杆翘板开关（29）将钻杆（17）夹紧后，操纵托杆翘板开关（28）使液压马达（3）反转，实现卸杆作业。