[发明专利]旋挖钻机钻杆工作状态监控预警保护模拟可视系统

说明书

一种旋挖钻机钻杆工作状态监控预警保护模拟可视系统，包括：显示控制一体机、主卷扬深度传感器、动力头位置传感器、动力头重量传感器；显示控制一体机连接电源并连接至液压或电器执行元件，显示控制一体机连接测量钻孔深度的主卷扬深度传感器，显示控制一体机连接监测动力头位置的动力头位置传感器以及监测动力头重量的动力头重量传感器；主卷扬深度传感器固定安装于旋挖钻机的主卷扬上或与钢丝绳有关联的部件上；动力头位置传感器固定安装于旋挖钻机的桅杆或动力头上或与它们相连的部件上，把动力头和桅杆连接起来，测量动力头在桅杆上的位置；动力头重力传感器安装在动力头与加压油缸连接的销轴上，或其它能够测量到动力头重量变化的与动力头直接或间接连接接的部件上。

技术领域

本发明涉及旋挖钻机钻杆保护技术领域，具体涉及一种旋挖钻机钻杆工作状态监控预警保护模拟可视系统。

背景技术

旋挖钻机的钻杆为多节大套小可伸缩结构。从外朝内数分别是；1节杆，2节杆，3节杆，……以此类推。根据钻杆的型号，有不同的节数。钻杆工作时下放的过程当中开始整根钻杆一起下放，当一节杆上部落到动力头上以后，被动力头缓冲支座托住，一节杆停止下行动作。主卷扬机继续下放，二节和三节继续下行。二节和三节同步下放到一节底部后二节上部的挡环(或活动环)被一节底部驱动段托住。二节杆停止下行动作，三节杆继续下行。三节杆下放到二节杆底部后，三节杆被二节杆底部托住。以此类推，节数更多的钻杆工作原理一样。

内部钻杆的顶部结构的端部的那一圈凸起的圆环叫导向环。在导向环下部大约0.2-0.5米的位置那个凸起的圆环叫；活动环。它的作用是落到它外边的钻杆底部时，被驱动段内部的钢板担住，防止这节钻杆和它外面的那一节脱开。

外节杆的减震法兰上面装有减震垫。它的作用是钻杆落到动力头上时。动力头上部减震座把它担住，这时这节钻杆就不能继续下行，它内部的钻杆继续下行。

每节杆最底部，在它的内部焊接有三块钢板。这节钻杆的最底部的一米左右长的这一段长度。名称叫；驱动段，(或驱动节)；它的作用是带动它内部的那一节钻杆转动。驱动段通常都在它内部的那节钻杆的加压槽内工作，根据钻孔从浅到深钻进，从它内部的那节钻杆的最底部加压槽以次换到顶部的加压槽内工作。增加钻杆的长度。

外节杆(第一节杆)下放到动力头上被动力头托住以后。继续下放的过程当中，每节杆都要按顺序(1节杆-2节杆-3节杆)下放到它对应的外节杆的底部被托住后，下一节杆才能放出，提升的时候也一样，只是顺序相反(3节杆-2节杆-1节杆)。钻杆的节数由钻杆型号确定，原理一样。当下放或提升的过程当中。某节钻杆没有下放到它对应的外节杆的底部或提升到它对应的外节杆的顶部就卡住不动，就叫卡杆(带杆)。

如果在下放的工况下不能及时发现卡杆(带杆)，继续下放。底部托住这节被卡钻杆的分水盘(分水盘起到从钻杆的底部托住每一节钻杆的作用)就会随内部的那节杆提前离开被卡的这节钻杆。如果是在提升的工况下，继续提升，这节杆的底部没有接触到分水盘就会提前向上运动。造成被卡住的这节钻杆的底部没有被分水盘托住。

由于底部没有被分水盘托住，上部又没有落到它对应的外节杆的底部被担起。造成这节钻杆的悬空状态。万一卡不住，这节被卡住的悬空状态的钻杆会出现像自由落体一样砸下去的状态。这种状态就叫砸杆。砸杆对钻机会带来非常严重的损坏。

目前旋挖钻机上没有与本系统相同的技术路线旋挖钻机钻杆卡杆砸杆预警保护系统。有些钻机安装有厂家的钻杆触底保护功能。这个钻杆触底保护功能的作用是钻杆触底后及时停止主卷扬下放动作，防止机手操作失误，在钻杆放到底部后没有及时手动停止主卷扬下放动作，造成钢丝绳乱绳。触底保护功能的作用是保护钢丝绳不乱绳。它没有监控保护钻杆的功能。

触底保护功能的工作原理是通过系统接收主卷扬钢丝绳拉力的重力传感器的信号。

当钻杆放到孔底后被孔底托住，钢丝绳上没有钻杆的重量产生的拉力。系统接收到没有拉力的信号后，就切断主卷扬下放动作。及时停止主卷扬机的下放动作，防止卷扬机继续下放引起钢丝绳乱绳。