[发明专利]一种多功能钻机的控制方法及其旋转钻进驱动结构

说明书

本发明公开了一种多功能钻机的控制方法及其旋转钻进驱动结构，所述多功能钻机的控制方法，包括采用至少2个液压马达与减速机连接，通过不同的编程工作模式控制所述液压马达进行不同的组合，为所述减速机提供不同扭矩与转速的动力输出。本发明可做为全液压钻探取芯、工程勘察取样、探矿及水、汽打井等多功能钻机，一机多用，满足不同地质条件的施工需要，大大提高了钻机的适应性和降低了施工成本。

技术领域

本发明属于地层钻探设备，具体涉及一种多功能钻机的控制方法及其旋转钻进驱动结构。

背景技术

目前在钻探取芯、工程勘察取样、探矿及打井等施工中均要使用地层钻探设备，地层钻探设备有机械钻进和液压驱动钻进两种，工程勘察取样需配以泥浆或清水辅助进行施工，在打井方面采用的是液压回转配以空压机汽动来实施水井钻进施工。

机械工勘钻机动力头由齿轮传动，由于施工过程中机械磨损太大近年来已经形成逐步被全液压钻机取代之势。而全液压工勘钻机由液压马达作为动力头，其功能在逐步完善过程中，但还没有将液压驱动的控制优势完全应用于钻机功能上，比如钻进过程的PLC编程及自动化控制恒功率输出，大扭矩和高转速的转换过程还是依靠变速箱来换挡操作等等，因此全液压工勘钻机还存在一定的瓶颈，使得钻进过程中特殊情况下不容易及时处理，极易造成机械故障。而液压水井钻进目前技术比较成熟，它靠液压马达低速大扭矩旋转，再由空压机带动空气锤达到快速钻进目的，尤其是在遇到地下碎石层或溶洞层时可以跟管钻进，这是其他钻机无法实现的。上述全液压工勘钻机的设备施工要求为最高输出转速1200r/min左右、输出扭矩在400N/m-2500N.m（根据深度无上限）不等，施工目的为抽芯取样。液压水井钻机的设备施工要求为输出转速50r/min左右、输出扭矩在4000N/m-9000N.m（根据深度无上限）不等，施工目的为打井，不能抽芯取样。也就是工勘钻机的工作状态为高转速和中低扭矩实施钻进的，水井钻进的工作状态为超低转速和超大扭矩实施钻进的，两者的输出数据功能无法相互兼顾。在工勘钻机的施工过程中，往往遇到比较厚的碎石层时，需要调配一台水井钻机进行跟管钻进后，再由工勘钻机进行取样钻进，这样一来大量的人力与设备资源浪费不少。

发明内容

本发明的目的是提供一种能适用多种工况的多功能钻机的控制方法及其旋转钻进驱动结构。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明提供的多功能钻机的控制方法，包括采用至少2个液压马达与减速机连接，通过不同的编程工作模式控制所述液压马达进行不同的组合，为所述减速机提供不同扭矩与转速的动力输出。

所述编程工作模式的选择采用PLC编程下的自动选择或者手动触摸屏的方式选择。

所述编程工作模式至少为：模式一，一个液压马达工作，其它液压马达零输出；模式二，两个液压马达工作，其它液压马达零输出；模式三，所有液压马达都工作。

本发明提供的多功能钻机的旋转钻进驱动结构，采用所述控制方法，包括减速机、与减速机连接的至少2个液压马达、控制液压马达工作状态的执行元件和与执行元件连接的控制部分。

所述执行元件包括控制马达流量的第一活塞杆和第二活塞杆、控制第一活塞杆和第二活塞杆的电磁阀。

所述控制部分采用PLC，所述PLC与所述执行元件电连接。

有益效果：

本发明采用多个液压马达与减速机连接，通过检测反映钻杆钻进工况的液压主油路中的压力变化，自动控制各液压马达按照不同的工作模式进行不同的组合，为所述钻杆提供不同扭矩的动力输出，不需要通过机械变速箱来达到所需输出转速与所需输出扭矩功能之间相互切换的目的。本发明可做为全液压钻探取芯、工程勘察取样、探矿及水、汽打井等多功能钻机，一机多用，满足不同地质条件的施工需要，大大提高了钻机的适应性和降低了施工成本。

下面结合附图对本发明做进一步说明。