探討水平定向鉆機(jī)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)速度控制方法的改進(jìn)

張亮

摘要：目前的水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭的控制系統(tǒng)中，通常只含有一個(gè)運(yùn)行速度控制檔位，這就導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中，只能夠保持一個(gè)速度運(yùn)行?；趯?duì)水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭運(yùn)行原理的分析，本文探討了該結(jié)構(gòu)的速度控制方法的改進(jìn)模式，從而讓該結(jié)構(gòu)在后續(xù)的運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)專業(yè)化的調(diào)整方法，讓整個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)可以按照多種旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭;旋轉(zhuǎn)速度;控制方法

引言：水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭的運(yùn)行過(guò)程，其可以在目前的系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的分析工作，之后使得該動(dòng)力頭可以在水平方向上向前和向后運(yùn)行。在實(shí)際的操作過(guò)程，實(shí)際上整個(gè)結(jié)構(gòu)上只含有一個(gè)檔位，且在不同的質(zhì)地土層鉆探過(guò)程中，會(huì)通過(guò)對(duì)于該結(jié)構(gòu)的處理與控制，雖然能夠適應(yīng)一些特定類型的土層，但是并不能適應(yīng)所有質(zhì)地的區(qū)域。

1水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)速度控制原理

1.1系統(tǒng)控制方法

在水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭的運(yùn)行過(guò)程，要根據(jù)被鉆孔區(qū)域的質(zhì)地、厚度等信息，控制該設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。從系統(tǒng)的整體運(yùn)行原理上來(lái)看，水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭被安裝于鉆探架上，之后在運(yùn)行過(guò)程中，鉆頭可以在鉆探架上向前和向后移動(dòng)。在動(dòng)力頭的前端，會(huì)在鉆鋌上安裝鉆桿結(jié)構(gòu)，使用旋轉(zhuǎn)泵帶動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，讓其帶動(dòng)鉆鋌設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)鉆桿的正向與反向旋轉(zhuǎn)[1]。在實(shí)際的鉆孔工作中，操作人員通過(guò)向前和向后旋轉(zhuǎn)控制手柄，則可以讓動(dòng)力頭的鉆鋌結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，至于旋轉(zhuǎn)的速度，則和手柄向前與向后的運(yùn)行行程相關(guān)，其中控制手柄的S端輸出控制電流，其參數(shù)越大，則控制電磁閥的閥芯運(yùn)行距離越長(zhǎng)，在旋轉(zhuǎn)泵內(nèi)部，斜盤(pán)的擺角越大，旋轉(zhuǎn)泵排出的液壓油也越多，則轉(zhuǎn)速的控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速越大。

1.2系統(tǒng)改進(jìn)目的

水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭的當(dāng)前控制過(guò)程中，該設(shè)備上只存在一個(gè)檔位，這意味著整個(gè)系統(tǒng)的可控性較低。在目前工作中，對(duì)于土質(zhì)松軟的土層，操作人員可以加快動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度以及推拉速度，當(dāng)遇到硬土質(zhì)或堅(jiān)硬的巖石時(shí)，操作人員可以放慢動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度以及推拉速度。對(duì)于單個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，難以控制該動(dòng)力頭和鉆桿的運(yùn)行速度，對(duì)于土壤中含有較多淤泥、流砂層、巖石層以及卵石堆積層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭的控制過(guò)程中，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)于所有這類土層的適應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的土層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，目前的鉆孔施工體系下，操作人員采取的方法只能是使用功能中等速度制作導(dǎo)向孔，之后開(kāi)展擴(kuò)孔操作，這對(duì)于手柄推拉控制方法來(lái)說(shuō)，實(shí)際上難以滿足不同類型土層的處理工作要求。

2水平定向鉆進(jìn)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)速度控制方法改進(jìn)

2.1針對(duì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

在鉆機(jī)動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度控制過(guò)程中，要通過(guò)對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析，在其中增設(shè)控制開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)的作用是，可以讓整個(gè)結(jié)構(gòu)的處理過(guò)程，借助該開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。在該控制器中，可以將動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度信息輸入到該系統(tǒng)中配置的控制器，之后借助控制器控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度，則在動(dòng)力頭中配置的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可以形成多個(gè)速度的組合運(yùn)行方案，之后讓整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)檔位輸出，則可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)檔位的輸出。對(duì)于改進(jìn)后的系統(tǒng)，對(duì)于其中配置的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，要在其中設(shè)置前置電路，且控制電路和控制器連接，該裝置根據(jù)連接桿的操作角度，向兩個(gè)馬達(dá)傳遞不同的電力參數(shù)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自主性地運(yùn)行，從而調(diào)整整個(gè)動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度。同時(shí)考慮到動(dòng)力頭也要能夠?qū)崿F(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)，也需要在其中配置電磁閥，作用是，反向旋轉(zhuǎn)控制桿處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則電磁閥運(yùn)行，向馬達(dá)施加反向電流，整個(gè)動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)，并且速度可控。

2.2改進(jìn)之后系統(tǒng)操作原理

2.2.1旋轉(zhuǎn)高速開(kāi)關(guān)的操作

鉆機(jī)動(dòng)力頭的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于動(dòng)力頭中的鉆桿、鉆鋌結(jié)構(gòu)需要能夠處于高速穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程，在其中配置高速開(kāi)關(guān)，在操作時(shí)，該結(jié)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)主閥與旋轉(zhuǎn)泵的端口鏈接，從而讓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的電磁閥得到電力供應(yīng)，則該結(jié)構(gòu)可以運(yùn)行;對(duì)于旋轉(zhuǎn)手柄向前或向后操作時(shí)，則在具體的控制中，第一旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可以與鉆機(jī)動(dòng)力頭連接鉆桿連接，讓整個(gè)系統(tǒng)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài);對(duì)于在其中配置的高速旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，若操作時(shí)屬于二擋狀態(tài)，則控制電磁閥、旋轉(zhuǎn)主閥和旋轉(zhuǎn)泵端口同時(shí)接通，第一和第二旋轉(zhuǎn)馬達(dá)同時(shí)得到電力支持，兩者共同作用下提高動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)速，此時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)手柄施加向前或者向后的操作時(shí)，則兩個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)保持同步性的旋轉(zhuǎn)速度變化模式。

2.2.2旋轉(zhuǎn)手柄的操作

在鉆機(jī)動(dòng)力頭的具體控制過(guò)程中，會(huì)通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)手柄，分析在具體的處理過(guò)程中，該系統(tǒng)的具體處理方法。在具體的操作過(guò)程，通過(guò)對(duì)于各類開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的控制，已經(jīng)可以對(duì)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速、控制方案、馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向做出控制，則后續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行速度控制中，則需要使用操作桿微調(diào)鉆機(jī)動(dòng)力頭的速度參數(shù)。其中旋轉(zhuǎn)手柄輸出的電磁閥電流越大，則該系統(tǒng)的移動(dòng)距離越大，則旋轉(zhuǎn)泵的斜盤(pán)擺角增加，之后排出液壓油增加，旋轉(zhuǎn)速度加快。

鉆機(jī)動(dòng)力頭的手柄從中間位置向前推進(jìn)過(guò)程，則電流輸出端輸出的旋轉(zhuǎn)泵控制電磁閥電流增加，旋轉(zhuǎn)泵控制閥芯的移動(dòng)距離增加，則旋轉(zhuǎn)泵內(nèi)部的斜盤(pán)擺角增大，旋轉(zhuǎn)泵輸出壓力油增加，同時(shí)該系統(tǒng)中的其他相關(guān)參數(shù)增加，則在整個(gè)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，通過(guò)對(duì)于該信息的處理，讓其他的各類器件可以按照該系統(tǒng)的處理方法，之后可以讓該系統(tǒng)能夠更好協(xié)調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

鉆機(jī)動(dòng)力頭的操作過(guò)程中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄是從中間位置向后拉動(dòng)時(shí)，則在手柄的運(yùn)行過(guò)程中，手柄向旋轉(zhuǎn)泵的控制電磁閥輸出電流增加，則可以讓旋轉(zhuǎn)泵控制該電磁閥的閥芯移動(dòng)距離增加，且系統(tǒng)的斜盤(pán)擺角同時(shí)增加，在后續(xù)的處理過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)泵的排出液壓油也會(huì)增加，之后讓產(chǎn)生的電流信號(hào)反饋給反轉(zhuǎn)動(dòng)作的控制電磁閥，則反轉(zhuǎn)電磁閥動(dòng)作，之后讓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，讓鉆機(jī)動(dòng)力頭也處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2.3系統(tǒng)改造成果

從系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯上來(lái)看，由于增設(shè)了鉆機(jī)動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度檔位，所以在整部設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程，可以更好根據(jù)該系統(tǒng)的調(diào)整方法，以順應(yīng)不同類型的土層結(jié)構(gòu)，之后帶動(dòng)該系統(tǒng)的運(yùn)行[2]。另外在系統(tǒng)的后續(xù)運(yùn)行過(guò)程，發(fā)現(xiàn)整體上的系統(tǒng)控制難度相對(duì)較小，則可以在系統(tǒng)的具體操作中，當(dāng)人員經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培訓(xùn)之后，則已經(jīng)可以完全按照該方法的處理模式、處理規(guī)格與具體的工作方案，科學(xué)控制該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，從而可以讓整個(gè)系統(tǒng)可更好順應(yīng)具體的系統(tǒng)操作要求。

結(jié)論：綜上所述，在鉆機(jī)動(dòng)力頭的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度控制工作中，由于整個(gè)系統(tǒng)中只存在一個(gè)固定性的檔位，會(huì)導(dǎo)致其在具體的運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)法適應(yīng)所有類型的土層結(jié)構(gòu)。對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)整工作中，可以在其中配備兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，同時(shí)加入信號(hào)的處理平臺(tái)，從而讓該系統(tǒng)在后續(xù)的工作中，可以根據(jù)開(kāi)關(guān)、操縱桿的同時(shí)處理，控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靜，王鵬，唐桂軍.水平定向鉆機(jī)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)速度控制方法的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2019（03）：63-64.

[2]李靜，盧金龍，唐桂軍.水平定向鉆機(jī)動(dòng)力頭推拉速度及推拉力度控制方法的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2018（05）：54-55.