[发明专利]一种坑道钻机回转器液压马达控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种坑道钻机回转器液压马达控制系统及控制方法，包括油箱、液压泵、溢流阀、压力表、集成阀块、液压马达、旋转编码器、电控箱和外接电源。有益效果在于：使用该控制系统及控制方法，在长水平位移定向钻孔时，通过合理设定旋转角度或扭矩负载范围对液压马达进行启停换向及速度控制，可以驱动孔内上部大部分钻杆双向回转，且不影响井底定向钻进，从而变钻杆与孔壁之间静摩擦为动摩擦，大幅降低摩阻，提高了定向钻孔速度，效果显著；该系统中的集成阀块和电控箱采用模块化设计，可独立应用于其它各类液压马达的启停换向及速度控制场合，且便于在现有坑道钻机上增加回转器液压马达启停换向及速度控制功能，兼容性好，安装方便。

技术领域

本发明涉及液压马达技术领域，尤其是涉及一种坑道钻机回转器液压马达控制系统及控制方法。

背景技术

全液压低转速、大扭矩型坑道钻机，是中硬煤层的大功率深孔定向钻机，适用于孔底马达定向钻进、孔口回转钻进以及复合定向钻进等多种施工工艺。坑道钻机旋转钻具的主要装置为回转器，回转器为双向液压马达驱动。当孔口回转钻进及复合定向钻进时，液压马达带动回转器按一定速度旋转，且液压马达可无级变速，完全可以满足工艺要求。而当孔底马达定向钻进时，地面回转器及液压马达被制动装置抱紧锁死，防止钻杆转动，实现孔底马达定向钻进时的钻杆定位功能，钻机进给装置推动钻杆滑动前进给钻头加压，但随着定向钻孔的水平位移越来越长，当几百米，甚至千米以上的钻杆躺在孔内不旋转时，钻杆与孔壁之间的摩擦力会急剧增加，推进力难以施加到钻头上，导致定向钻孔机械钻速急剧下降，所用时间物料增加，从而使得成本大幅增加。因此，目前回转器及液压马达锁死，钻杆滑动的孔底定向工艺难以满足长水平位移定向钻孔技术要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种回转器液压马达控制系统及控制方法。使用该系统及方法，可在定向钻孔时，精确控制液压马达按设定角度或扭矩负载正反双向旋转，通过回转器带动钻杆正反回转，让上部大部分钻杆旋转，又不影响孔底定向功能，从而大幅度降低定向钻孔摩阻。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种坑道钻机回转器液压马达控制系统，包括油箱、液压泵、溢流阀、压力表、集成阀块、液压马达、旋转编码器、电控箱和外接电源；所述溢流阀进口接液压泵的出油管线，出口接系统回油管线；所述压力表用于显示液压系统的压力；所述集成阀块上有管线接口，分别接液压泵的出油管线、系统回油管线、液压马达的进油管线和回油管线，所述集成阀块用于实现液压油路的接通、切断、换向以及压力卸载；所述旋转编码器安装于液压马达的输出轴上，用于检测反馈液压马达旋转速度和角度位置；所述电控箱为系统控制单元，用于采集传感器数据，并输出指令控制系统动作；所述外接电源与电控箱电连接，电控箱与集成阀块和旋转编码器电连接。

优选地，所述液压马达为双向液压马达，所述液压马达有M和N两个油口。

优选地，所述集成阀块包括压力传感器一、压力传感器二、流量方向控制阀、比例减压阀和流量计；所述流量方向控制阀为三位四通阀，四个油口分别为P、T、A和B，A口连液压马达的M口，B口连液压马达的N口，P口接比例减压阀的出口，T口接流量计的入口；所述比例减压阀的入口接液压泵的出油管线；流量计出口接系统的回油管线；所述压力传感器一与流量方向控制阀的A口及液压马达的M口相通，所述压力传感器二与流量方向控制阀的B口及液压马达的N口相通；所述流量计用于检测反馈液压马达的旋转速度和位置。

优选地，所述流量方向控制阀可为比例伺服方向阀或比例方向阀。