ANALYSIS OF HYDRAULIC POWER SOURCES DISPOSITION AND ENERGY CONSUMPTION FOR HYDRAULIC DRILL RIG

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机液串联式钻机推进系统设计与仿真分析

针对工程钻机推进系统存在的行程大而造成体积和质量大的问题,基于其工作机制进行研究,提出一种机液串联式的钻机推进系统,详细阐述了其工作原理,推导了钻机推进位移与电液比例阀阀门开度的函数关系式。理论分析和仿真验证表明:机液串联式的推进系统具有省距不省力的特点;在钻机工作过程中,动力头的推进速度和位移可达到液压油缸的2倍,液压油缸传递至动力头的推进力为液压油缸活塞输出力的一半,从而减少了钻机桅杆的长度,降低了推进系统的体积和质量;通过电液比例阀调节阀门开度,可以调节动力头的推进位移和速度,使得钻机推进系统满足不同工况的需求。

机液并联驱动的工程钻机功率分配分析及工程试验

为实现工程钻机动力系统功率的合理分配,提出机液并联驱动系统的功率分配方式。通过分析该系统的工作原理,得出其传动部分的输出转速、转矩及总传动比的特性曲线;在此基础上,运用键合图理论建立系统功率键合图的物理模型,并推导出该系统的状态方程。基于系统功率流及能量的传递,辨识出系统的功率流及能量的传递由系统分配参数与外负载共同决定。通过构建系统各负载的数学模型,经数值计算得出各负载的关系曲线,结合AMESim软件对仿真模型进行数据分析及钻机工程试验,得出机液并联驱动系统在中高转速有着良好的输出特性,此时,系统的功耗低,钻机钻凿效率高。经分析,应用于钻机的机液并联驱动系统及功率分配方式可满足工程基础开挖的需求,同时为工程装备的动力系统设计提供理论支持和技术借鉴。

不同地层下钻机回转系统随载调速动态特性研究

由于钻进成井地层中岩石分布具有不确定性和随机性,导致钻机回转液压系统的动态特性复杂多变,若钻具的回转速度无法根据地层情况自动调节,将导致钻具出现“卡钻”和“偏斜”现象。以钻机回转液压系统为研究对象,对地下资源的地层分布情况进行研究,并计算出不同地层下适用的扭矩及转速;基于AMESim和Simulink构建钻机回转系统的机电液联合仿真模型;最后,研究系统在4类地层破岩作业时的动态特性及其对钻具转速的调控效果。结果表明:钻机回转系统的压力能够在0.01 s内由初始0上升至工作压力2.1 MPa,在负载扭矩突增时系统表现出良好的抗干扰能力和稳定性;此外,利用马达进出口压差来控制钻具转速的方法,其滞后性为0.5 s且误差值不超过5%,响应速度较快、控制精度较高。

基于SPC煤矿用全液压钻机动力头装配过程质量控制

动力头作为全液压钻机的核心部件,其装配质量直接影响钻机的整体性能。探讨了如何应用统计过程控制(SPC)方法来提高煤矿用全液压钻机动力头的装配质量,通过分析动力头装配过程中的关键质量控制点并结合SPC控制图,建立一套系统的质量控制流程。结果表明,运用SPC可以有效监控和控制装配过程,减少质量波动,确保产品满足设计要求。

波动载荷下旋挖钻机动力头液压系统控制技术

在施工过程中,旋挖钻机的主要作用是成孔,传统旋挖钻机动力头液压系统,在波动载荷下控制的稳定性和控制效果较差,为了提高旋挖钻机动力头在波动载荷下的工作性能,设计一种针对波动载荷环境的旋挖钻机动力头液压系统控制方法。通过对旋挖钻机动力头液压系统的结构展开分析,根据分析结果建立数学模型,研究系统刚体在波动载荷下的受力情况;基于受力情况分析结果建立控制模型,分别控制系统的发电机、液压泵和负载,实现旋挖钻机动力头液压系统的发动机-液压泵-负载联合控制。实验结果表明:设计的方法控制稳定性高,且控制性能好。

ZDY6500LQK钻机电液控制系统故障分析

ZDY6500LQK是在煤矿井下大量推广应用的一款电控钻机,其远距离遥控操作减轻了工人劳动强度,提高了安全性。但随着设备的长期使用,钻机电液控制系统难免出现故障。为了快速、准确地定位故障原因和迅速处理故障,建立了以遥控发射器调节给进压力时压力显示异常为顶部事件的故障树模型。结合实际生产,定量分析了基础事件发生的概率。结合大概率基础事件的定性分析,从维护保养和设计优化两方面提出了解决方案,为钻机电液控制系统的改进和优化提供参考。

海底钻机机架的同步升降控制方案设计

为了满足新型海底连续管钻机对可变高度机架的功能需求,开展了机架升降控制方案设计。首先根据海底钻井工艺和深海服役环境,设计了一套基于超长行程柱塞缸和电液比例节流调速的双层机架升降方案及作业流程,具有结构紧凑、稳定性好、油缸及高压管线安装方便、开发成本低的优点。为了减轻大跨距偏载和水下洋流扰动等因素对同步运动控制过程的影响,采用四缸主从同步闭环控制结构,并根据系统理论模型设计了一种内模鲁棒性控制算法,通过调节滤波器时间常数来改善控制器动态特性,仿真结果表明该系统具有良好的抗干扰能力,为深海环境下的准确和稳定控制提供了依据。

钻机起升液压缸同步比例液控系统的分析

介绍了钻机液压起升系统的组成和原理,从比例多路阀、恒功率负载敏感泵、平衡阀、位移传感器、压力开关、控制面板等方面对钻机起升液压缸同步比例液控系统进行了分析。通过分析,确认钻机起升液压缸同步比例液控系统可以提高变量泵的响应速度,减小系统溢流发热量。

液压钻机钻杆扭矩释放系统设计与优化

钻杆是液压钻机的关键工作部件。针对钻杆扭矩释放需求,设计了一套液压和电控系统。在构建机-电-液仿真模型的基础上,对液压系统和控制算法进行了性能测试和系统优化。通过样机试验验证了设计及仿真的正确性,为液压钻机钻杆的系统设计提供了新的解决方法。

MD300便携式全液压钻机在云南大关铝土矿岩心钻探中的应用

严格的环保规定和公众对环境的高度关注,使得地质勘查必须寻求更为环保、高效的方法。本文主要探讨了MD300便携式全液压钻机在云南大关铝土矿岩心钻探中的应用,通过对该钻机的实际应用分析,论证其在该项目岩心钻探施工中的适用性。

山东招远大尹格庄3000m科学钻探施工技术

山东招远大尹格庄3000 m科学钻探项目是在胶东地区招平断裂带处施工的最深科学钻探项目,设计钻孔深度为3000 m。为达到提高钻探施工效率、降低孔内事故概率的目的,本项目采用高效稳定的XY-9DB型变频钻机、自主研发的高效长寿命金刚石钻头、CHD76系列高强度钻杆及联合研发的LZRT360型钻井液离心机,采用了P/H绳索取心液动冲击钻探技术、绳索取心涂层减阻内管技术等关键技术,进行深孔钻进施工,并针对不同地层进行了冲洗液体系的优选。该项目终孔孔深3120.35 m,终孔孔径78 mm,平均岩心采取率95.6%,平均矿心采取率97.9%。本文对此项目施工过程中钻遇复杂地层的处理方法、解决方案以及设备使用情况进行了总结,为类似深部钻探工程项目提供了参考。

大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术研究

依据目前国内部分老矿井施工条件和钻井要求,分析研究了满足在老矿井井下狭小空间内钻进大直径井筒的大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术,研发了反井钻机新型主机结构,主机宽度不大于1 600 mm、主机高度不大于3 700 mm,完成大扭矩低矮型液控反井钻机研制和应用。

瓦斯抽采钻冲扩一体液压钻机关键部件力学分析

为进一步探究瓦斯抽采钻冲扩一体液压钻机的力学特征,结合某复杂条件矿井条件下的瓦斯局部治理工作需要,构建钻冲扩一体化装备,并明确其主要参数。而后以此为基础,建立该设备的仿真模型,并对设备中的滑锁、钻头、销轴和连杆四类关键部件进行有限元分析,结果显示,上述四类关键部件在应力和变形方面均处于较低水平,对于实际运行基本不产生影响。在此基础上,对钻冲扩一体化设备进行模拟实验测试,结果显示,该设备在钻孔横截面积这一主要指标上较具优势,扩孔效果较优,具有潜在应用价值。

煤矿井下钻机的自动加卸钻杆方法探讨

通过分析煤矿井下自动化钻机常见自动加卸钻杆系统的结构原理、控制方法及适用条件等,对当前钻机自动加卸钻杆系统的特点进行了总结。对现有自动加卸钻杆系统存在的问题提出了具体的研究建议,并指出以防爆伺服电机控制的六轴机械手为核心的自动化钻机加卸钻杆系统是未来的发展方向,可为智能化钻孔机器人的研究奠定基础。

滑阀式卷扬平衡阀的设计及其在旋挖钻机上的试验研究

针对旋挖钻机主卷扬系统,设计了一种滑阀式卷扬平衡阀。在台架上进行了一般性试验和可靠性试验之后,将样件装在某旋挖钻机上进行带载试验。试验过程中出现了主卷扬启动憋压、下放抖动、失速溜杆现象,分析了引起这些现象的原因,并针对性地制定了解决方案,经过优化的平衡阀达到了优越的使用效果。

钻机动力头的优化设计及对比

为解决钻机动力头在实际钻孔过程中由于地质条件不均匀而出现的振动影响钻孔效率和安全性的问题,在对全液压钻机动力头结构概述的基础上,基于ANSYS软件对其传动系统的固有特性进行分析;基于MATLAB软件构建了动态优化设计的目标函数、变量以及约束条件完成对传动系统关键参数的优化;基于ANSYS软件对优化效果进行综合评估,并达到预期效果。

巷道掘进液压锚杆钻机自动控制系统设计

针对煤矿巷道掘进液压锚杆钻机作业中存在的自动化程度不高、作业效率较低等问题,提出以PLC技术为基础的液压锚杆钻机自动化控制系统。该系统可实现对锚杆钻机的自动化控制,具有操作简单、性能稳定等优点。该系统由PLC、变频器、传感器和执行机构等部分组成,其中PLC负责接收传感器信号并控制变频器工作,以保证传感器工作的准确性和稳定性;传感器负责采集液压锚杆钻机工作时所处位置的温度和压力信息,并将这些数据传递至执行机构来完成锚杆钻机的自动钻进和回退操作。试验结果表明,在应用该系统后,锚杆钻机工作效率明显提升,有利于进一步缩短施工周期。

电动旋挖钻机液压平衡阀流量异常故障智能检测

电动旋挖钻机液压系统朝着高压、大流量和大功率的方向发展,平衡回路的最大流量已经超过1000 L/min,最大压力已经超过50 MPa。过高的阀口流速和复杂的紊流流场,更容易导致平衡阀流量异常引起气穴现象,同步产生严重的阀芯振动和噪声,给单纯考虑单一阈值特征的故障检测方法带来困难。设计一种针对电动旋挖钻机的液压平衡阀流量特性异常故障检测方法。建立电动旋挖钻机液压平衡阀流量动力学模型,建立平衡阀的流量-压差异常的关联特征,避免多个单一特征缺陷;结合压力与振动传感器采集的关联特征数据,结合智能算法提取液压平衡阀流量信号的特征,通过将提取到的特征输入到贝叶斯分类器中,可以根据异常特征对液压平衡阀进行流量异常故障智能检测。实验结果表明:所提方法的电动旋挖钻机液压平衡阀预测流量故障检测准确度更好、时间更短、实际应用效果更佳。

液动冲击螺杆马达在煤矿瓦斯抽放中的应用

主要介绍了液动冲击螺杆马达与配套的ZYWL-6500DS定向钻机在鑫运煤矿的使用情况。通过瓦斯抽放孔施工,证实液动冲击螺杆马达在施工超硬岩石时比普通液动马达效率更高,平均单班进尺不低于30 m。解决了煤矿在硬岩(f>8)钻进中速度较慢的问题。施工结果表明,液动冲击螺杆马达比同类型的孔底马达在钻进速度和成孔率方面有着明显的优势。