[发明专利]钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统

说明书

本发明公开了一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统，其中监测装置包括扭矩测量传感器、转速传感器、压力传感器、装置壳体，以及固设于装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块；扭矩测量传感器、压力传感器均用于安装在钻杆的方头顶部，转速传感器用于安装在钻杆的弹簧托盘上；装置壳体用于安装在钻杆内。高度传感器采集钻头体所处的深度，扭矩测量传感器测量钻头体上所受的扭矩值，压力传感器和转速传感器分别测量钻头体所受到的压力和转速，根据上述钻进数据进而及时综合评价旋挖钻机的施工状态，并判断是否需要更换钻头。

技术领域

本发明涉及旋挖钻机施工自动监测技术领域，尤其涉及一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统。

背景技术

随着我国城市建设的迅猛发展，对地下工程的建设和施工提出了更高的要求，特别是在工程施工安全、节约经济和绿色环保等方面。而全套管咬合桩作为基坑支护的一种方式的出现，其本身具有灵活适应各种复杂地质条件、节约经济和抗渗性强等优点，因此，在城市建设深基坑围护结构应用方面，套管咬合桩基得到了充分的利用。

但目前在面对地下各种复杂的软硬地层条件下，难以及时掌握套管旋转钻机的施工状态，如若突然遇到坚硬岩层，刚度不足的全套管钻头易受到不同程度上的损坏，这不仅会造成一定的经济损失，还会影响整个施工效率。并且，现有的监测系统和判断的方法所依据的信息不够全面，最终得出的结果也不够准确。

发明内容

本发明提供了一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统，以解决难以及时掌握全套管钻机的施工状态的问题。

第一方面，提供了一种钻机自动钻进监测装置，包括扭矩测量传感器、转速传感器、压力传感器、装置壳体，以及固设于所述装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块；

所述扭矩测量传感器、压力传感器均用于安装在钻杆的方头顶部，所述转速传感器用于安装在钻杆的弹簧托盘上；

所述装置壳体用于安装在钻杆内，所述高度传感器、压力传感器、转速传感器、扭矩测量传感器、数据信号发射模块均与所述数据采集及存储模块电连接；所述扭矩测量传感器、高度传感器、压力传感器、转速传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块均与所述电源模块电连接。

高度传感器用于采集自身所处位置的深度，扭矩测量传感器用于测量钻头体上所受的扭矩力大小，压力传感器用于测量钻头体在钻进的过程中所受到的压力值大小，转速传感器用于测量钻头体钻进的转速值大小，高度传感器、扭矩测量传感器、压力传感器及转速传感器所测量的数据统一传输至数据采集及存储模块中，数据采集及存储模块对接收的测量数据进行存储并通过数据信号发射模块发射到地面监控数据模块。工作前，预先设定高度传感器的采集时间节点或采集时间间隔，便于根据高度传感器测量的采集的数据得到钻头体所处的深度值及钻进的速度值，根据上面所述的装置采集到的监测数据和对数据的计算和分析，进而可及时掌握全套管旋挖钻机的施工状态，并根据施工状态判断是否需要更换钻头，并及时避免钻头损坏。

进一步地，所述装置壳体内顶部固定了一根悬臂摩擦金属轴，所述悬臂摩擦金属轴下端还设置有摩擦阻片，所述摩擦阻片分别连接所述装置壳体内侧和所述悬臂摩擦金属轴表面。

进一步地，所述装置壳体内部还设置有两个连接台，所述连接台与所述装置壳体内侧壁之间及所述连接台与所述悬臂摩擦金属轴之间均设置有滑动摩擦片。滑动摩擦片用于减缓装置壳体及其内的各器件受到的冲击力或震动，起到保护作用。

进一步地，还包括转盘，所述转盘包括可相对旋转的上盘和下盘，所述装置壳体固定安装在所述上盘表面，所述下盘通过横向连接螺栓与钻杆固定连接。整个装置壳体固定安装在转盘的上盘表面上，转盘下盘通过横向连接螺栓与钻杆连接，并可随着钻杆旋转而旋转，而转盘上盘及固设在上盘表面上的装置壳体可处于一个相对静止的状态，一定程度上保护了装置内部的各个器件。