ZDY14000LF超大直径钻机研制

针对采用U形通风+大直径钻孔埋管抽采的通风瓦斯治理方式治理高瓦斯矿井,采空区和上隅角瓦斯易积聚甚至超限的问题,研制了一次性成孔超大直径钻机。对超大直径的钻机的总体方案设计、独立动力系统、回转器、给进系统、自平衡稳定技术、动力伸缩技术、负载敏感液压系统等主要部件及关键技术进行了研究。钻机样机在北京检测中心进行了测试,各项性能参数达到设计要求;在金家庄煤矿进行了工业性试验,试验结果表明,钻机整体性能稳定,可一次完成超大直径钻孔,施工效率高。

基于负载敏感技术的定向钻机给进系统研究

针对千米定向钻机给进工况对给进系统的要求,通过对现有钻机给进控制的分析对比,利用负载敏感的基本原理,开发出千米定向钻机的负载敏感给进液压系统。采用系统仿真软件AMESim对千米定向钻机的给进液压系统进行建模与仿真,并通过实验室测试及现场实验。结果表明:该给进控制系统具有流量与负载无关控制能力,有较好的调速性能,能够较好地满足千米定向钻机使用要求,可为同类钻机设计及实验提供理论依据和方法。

ZYWL-4000D经济型定向钻机研制与应用

为降低煤矿企业采购成本,加大定向钻机推广应用,研制了经济型定向钻机。该经济型定向钻机的关键元件孔底马达、泥浆泵采用进口,主要零部件通过提高标准化率、通用率的方法进行了国产化改造生产。通过该方法既降低成本,又保障了钻机的使用性能。重点介绍了定向钻机的结构组成及关键技术,钻机研制成功后,在多个煤矿进行了推广应用,最大孔深达到600m,经济性好,完全达到了设计要求。

车载钻机快速进给液压系统的设计分析

根据车载钻机快速进给液压系统设计要求,分析并确定了进给油缸相关参数。针对快速进给特点,分析了多路阀在不同工况下的控制压力与通油能力,验证了设计选型的合理性,并提出了快速进给液压系统设计思路,分析了其工作特点,为该型钻机的后续设计研究提供了理论依据,对同类型钻机设计具有一定借鉴意义。

救援车载钻机同步自平衡式给进系统设计与应用

车载钻机是矿山事故地面钻孔救援的核心装备,在国内外历次成功救援中发挥了重要作用,给进系统是车载钻机的主要执行机构,使用过程中暴露出长工作行程制约整机通过性、定位轮系维护困难、双油缸运动同步性不强、动力头偏载引起导轨磨损、液压表显示起拔力延时等问题。研制的ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机采用基于油缸—钢丝绳倍速传动机构的伸缩桅杆式结构,实现了长工作行程和短运输尺寸;设计快换式轮系、钢丝绳防扭转张紧系统,解决一二级给进机身的辅助定位系统安全保护和维护困难的难题;采用给进系统油路同步补偿和先导控制技术,解决给进装置双油缸同步的难题;研发抽屉式调平体和测力销轴结构,实现动力头钻进过程中自平衡式调节及起拔力监测。经过静态、模态分析、应变测试和现场工业性应用,给进系统最大起拔力达1205 kN,能够有效处理大直径救援井施工过程中卡钻、埋钻等孔内事故,配合动力头、钻杆加卸系统,具有快速起下钻具功能,可大幅度提高倒杆效率,单根起下钻效率小于3 min/根。研究结果表明:救援车载钻机伸缩桅杆式给进装置运输尺寸短,钻机机动性强,道路通过性好;现场试验中处理了多次孔内卡钻、埋钻事故隐患,稳定和可靠性较高、可维护性好、起拔力监测准确、倒杆效率高,可以满足600 m深度救援井施工需求。给进装置轻量化,以及执行系统、传动系统、动力系统之间的响应匹配优化研究是今后的重点方向。

旋挖钻机回油系统及补油系统的分析和应用

旋挖钻机的回油系统及补油系统在整车液压系统中具有重要作用,是影响整车液压油液的通畅循环和各执行元件的平稳起停的重要因素,进而影响着整车运动部件的和谐运转。因此,合理科学的设计回油系统及补油系统是旋挖钻机技术提升的重点。通过对液压油冷却系统中回油系统及补油系统管路的设计方式、存在的问题、改进措施及改进前后性能比较的详细阐述,进一步综合分析了回油及补油系统之间的相互作用。

ZJ40/2250JD钻机的研制与应用

根据辽河油田自身和与辽河类似油田区块的特点,研制了可用于钻丛式井的ZJ40/2250JD钻机。该型钻机井架采用垂直分段起升方式,占地面积小;配置节能发电机组,可以节约燃油30%;配置自动钻进系统,可以实现自动送钻;配备先进的钻井监控系统和钻井仪表系统,司钻在控制房内对钻机进行操作,降低了劳动强度,改善了工作环境;采用机电复合驱动方式,生产和运行成本低,性价比高,具有广阔的市场前景。

全液压直推式土壤取样钻机设计与实验研究

环境污染场地调查及风险评估对保障用地安全尤为重要。为了向土壤修复与污染治理工作提供准确的科学依据,针对勘察取样工作研发了全液压直推式土壤取样钻机。该钻机动力头设计为冲击、回转一体式的多功能冲旋机构,较传统冲击、回转分离式动力头结构更加紧凑。机架可实现多角度倾斜作业,集成式操作台实现可视化控制,施工作业更加便捷;液压系统采用电液控制的开式负载敏感回路,钻机工作时马达的转速和冲击锤的冲击速度、冲击力可随地层变化、工艺要求实时调节。该钻机整体结构紧凑,操控可视化,是集智能化、模块化、轻便化于一体的技术集成,能够满足国内土壤环境调查日益严格的技术要求,具有广阔的应用前景。

全方位调节式履带钻机研制

针对大倾角穿层钻孔施工的特殊工艺需求,研制了大倾角全方位调节式履带钻机。介绍了钻机的总体结构布局、主要性能参数、关键部件机械结构设计以及液压系统设计。型式试验表明,钻机各项性能参数达到设计要求,可满足大倾角穿层钻孔施工要求。

ZDY4300LP型履带钻机的研制

研制了ZDY4300LP型整体式履带钻机。采用新型结构设计,使得钻机仰俯角调节范围为-50°^+60°,水平开孔高度调节范围为1.35~1.85 m,方位角调节范围为-90°^+90°;为提高钻机打钻效率,设计给进装置的行程为0.95 m;同时考虑到煤矿井下特殊的施工环境,设计了座椅、工具箱以及机车灯组件等配套附件。工业性试验表明,此款钻机具有调角方便快捷、运输方便、操作简便等特点,是一款可满足多种施工需要的新型履带钻机。

山地模块化地面钻机关键技术研究

针对山地复杂地形矿区,大型车载式地面钻机无法直接驶入钻场施工的难题,研制了山地模块化地面钻机。对该钻机的倍程式给进机构、给进机构液压系统、双马达动力头和可翻转式提引卸扣器等关键技术进行了研究,采用理论计算、结构设计和模态仿真分析等方法,实现了给进油缸小行程情况下给进行程的放大、给进速度的稳定可调以及动力头旋转在高低速模式下无级变速等功能,提高了山地模块化地面钻机加接钻杆工效。同时,在钻机整体方案设计时采用了模块化设计的思路,可实现钻机的模块化拆解搬迁,大大提高了钻机适用性。山地模块化地面钻机能够用于山地复杂地形及通行路况差的煤矿区地面施工,可降低施工成本,提高钻进效率。该钻机为山地复杂地形矿区地面钻井施工提供了装备支撑,并为以后同类型设备和技术研究提供了参考依据。

煤层气车载钻机上杆装置液压系统设计及优化

煤层气车载钻机配套用上杆装置可实现钻杆的自动接续功能,其液压系统的设计优化对于上杆装置的功能及工作性能尤为重要。通过分析上杆工艺流程及单次循环时间,液压系统设计采用了前后两级液压阀组合方式。通过降低系统发热量和提高柴油机功率利用率对液压系统进行优化,同时针对优化后液压系统的辅助回路存在流量波动现象进行分析,对调角油缸分流防冲击回路进行研究,实现2个调角油缸同步功能,降低了外部载荷冲击,保护整体上杆装置结构件不受破坏,研究结果可为上杆装置液压系统的正常工作提供理论基础。

救援车载钻机平衡调速系统动态特性研究

平衡阀具有较好的负载保持功能和管路爆裂或严重泄漏阻止移动载荷的失控发生的优点。然而在救援车载钻机给进起拔系统使用时,由于救援车载钻机配套钻具重量大,平衡系统的合理匹配是设计难题。提出了采用平衡调速系统加强制补油系统方案,平衡调速系统实现提升下放速度平稳可控,强制补油可有效防止吸空情况,提高给进系统使用的安全和寿命;通过理论分析过平衡液压系统,建立系统动态模型,基于该模型,动态分析过平衡系统的压力流量特性,重点分析平衡阀参数对给进起拔系统动态特性的影响,并提出了过平衡系统参数匹配方法;通过台架试验对理论分析结果进行验证。结果表明:钻具质量对常规平衡系统输出有较大影响,在钻机给进起拔系统中设置过平衡调速系统,并合理匹配过平衡参数,可实现给进起拔系统的输出稳定性,同时避免吸空及速度失控的问题。

自动送钻技术在石油钻机中的应用

自动送钻技术可以提高钻机对地层、工况的适应性,提高钻井质量、减少钻头磨损、减少井下事故的发生以及降低钻井成本。通过图表及计算公式给出变频调速自动送钻和盘式刹车自动送钻的系统组成、控制原理,同时介绍了自动送钻系统完善的安全保护功能和特点,最后提出自动送钻技术是将来的智能钻井中不可缺少的重要组成部分。

自动钻机给进位置伺服系统动态特性仿真分析

针对自动钻机给进位置控制精度低,影响自动上扣和卸扣成功率,进而影响自动钻机全自动施工流畅性的问题,利用AMESim建立自动钻机给进位置伺服系统动态仿真模型,详细介绍模型参数设置方法,并通过仿真结果验证模型的正确性。然后采用控制变量法仿真分析各器件和参数对给进位置伺服系统动态误差的影响程度,并根据仿真结果、综合成本与实施可行性,优化伺服系统液压与电控设计参数,提高自动钻机给进位置控制精度。最后在神东煤炭集团石圪台煤矿进行了现场试验,结果表明:优化后的自动钻机自动上扣和卸扣成功率由之前的92%提高到了98%,极大地提高了自动钻机全自动施工流畅性。

矿用钻机电液系统典型故障分析与处理

针对矿用钻机电液系统应用中出现的钻箱无法自动进给、无操作时钻箱自动旋转等典型故障,从该系统的组成和元件的工作原理出发,分析了诱发故障的原因,提出了故障排除措施,可为钻机电液系统的使用和维护提供参考。

ZYWL-13000DS型定向钻机大推力给进系统设计

介绍了一种定向钻机大推力给进系统的设计方案,包括给进系统的结构设计、受力分析及导轨计算,推进液压缸选型计算与稳定性校核,液压原理及给进速度计算。通过钻机工业性试验,对设计方案的使用效果进行了验证。结果表明,该给进机构运行平稳,可靠性高,为钻机给进系统的设计提供了一种新的结构和思路。

基于AMEsim的坑道岩心钻机减压钻进回路分析

对坑道岩心钻机减压钻进回路进行了研究,在对比分析了节流减压钻进回路及溢流减压钻进回路的优缺点的基础上,提出恒压变量泵控减压钻进回路。结合ZDY1000G型坑道岩心钻机的减压钻进回路,利用AMEsim软件模拟不同回路的压力流量特性,得出恒压变量泵控减压钻进回路具有钻进操作方便,安全性高,负载适应性强的结论。