水平定向钻机反弹力释放控制装置

531 编辑：中冶有色技术网来源：江苏谷登重型机械科技股份有限公司

2024-03-11 14:02:58

权利要求书： 1.一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，包括人机界面、中央控制器、电机控制器和电机组件，其特征在于：所述电机组件包括推拉电机和旋转电机；所述电机控制器包括推拉电机控制器和旋转电机控制器；所述人机界面包括显示器和运行命令输入设备，且显示器和运行命令输入设备分别与中央控制器电性连接，用于数据显示和控制指令输入；所述中央控制器分别与推拉电机控制器和旋转电机控制器电性连接；所述推拉电机控制器与推拉电机电性连接，所述旋转电机控制器与旋转电机电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述运行命令输入设备包括推拉手柄、旋转手柄和弹力释放开关按钮；所述推拉手柄、旋转手柄和弹力释放开关按钮分别与所述中央控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述推拉电机包括若干个子推拉电机，若干个子推拉电机的动力端共同用于驱动钻杆。

4.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述旋转电机包括若干个子旋转电机，若干个子旋转电机的动力端共同用于驱动钻杆。

5.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述推拉电机控制器包括数量与子推拉电机数量相同的子推拉电机控制器；所述子推拉电机控制器与子推拉电机一一对应电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述旋转电机控制器包括数量与子旋转电机数量相同的子旋转电机控制器；所述子旋转电机控制器与子旋转电机一一对应电性连接。

7.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述显示器与中央控制器之间通过CAN总线进行电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述中央控制器与电机控制器之间通过CAN总线进行电性连接。

9.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，其特征在于：所述推拉手柄设有推进档位和拉回档位；所述旋转手柄设有正旋档位和反旋档位。

说明书：一种水平定向钻机反弹力释放控制装置技术领域[0001] 本申请涉及一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，属于电驱动水平定向钻机控制技术领域。背景技术[0002] 水平定向钻机作为非开挖钻机广泛应用于油气输运、供水、排污、电力、通信等领域的管道铺设，它可以极大程度缓解传统开挖作业施工带来的交通阻塞、地面破坏、施工噪音等诸多问题。随着经济的发展，非开挖钻机将在基础设施建设中发挥越来越重要的作用。[0003] 现有的水平定向钻机工作动作主要分为钻杆的推拉进给和旋转钻进。钻杆的推拉进给动作主要由推拉电机驱动，而旋转钻进则由旋转电机驱动。水平定向钻机施工过程中由于钻杆逐渐连接后的长度比较长，每根钻杆施工过程中经正旋和后拉时，会产生一定的弹性变形量。当钻机在施工过程中，在添加钻杆或拆卸钻杆时，钻杆因驱动电机停机而突然撤掉动力扭矩和拉力，钻杆的弹性变形量会回弹，因此多根钻杆所累加的弹性回弹会瞬间造成驱动电机及其减速机等零部件的损坏，甚至会造成钻机发生位移情况。因此亟需一种控制装置以解决上述问题。实用新型内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题与不足，本申请提供的一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，旨在解决目前存在的技术问题。[0005] 为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，包括人机界面、中央控制器、电机控制器和电机组件，电机组件包括推拉电机和旋转电机；电机控制器包括推拉电机控制器和旋转电机控制器；人机界面包括显示器和运行命令输入设备，且显示器和运行命令输入设备分别与中央控制器电性连接，用于数据显示和控制指令输入；中央控制器分别与推拉电机控制器和旋转电机控制器电性连接；推拉电机控制器与推拉电机电性连接，旋转电机控制器与旋转电机电性连接。[0006] 具体的，运行命令输入设备包括推拉手柄、旋转手柄和弹力释放开关按钮；推拉手柄、旋转手柄和弹力释放开关按钮分别与中央控制器电性连接。[0007] 具体的，推拉电机包括若干个子推拉电机，若干个子推拉电机的动力端共同用于驱动钻杆。[0008] 具体的，旋转电机包括若干个子旋转电机，若干个子旋转电机的动力端共同用于驱动钻杆。[0009] 具体的，推拉电机控制器包括数量与子推拉电机数量相同的子推拉电机控制器；子推拉电机控制器与子推拉电机一一对应电性连接。

[0010] 具体的，旋转电机控制器包括数量与子旋转电机数量相同的子旋转电机控制器；子旋转电机控制器与子旋转电机一一对应电性连接。

[0011] 具体的，显示器与中央控制器之间通过CAN总线进行电性连接。[0012] 具体的，中央控制器与电机控制器之间通过CAN总线进行电性连接。[0013] 具体的，推拉手柄设有推进档位和拉回档位；旋转手柄设有正旋档位和反旋档位。[0014] 与现有技术相比，本申请的有益效果在于：[0015] 本申请的水平定向钻机反弹力释放控制装置通过设置推拉手柄和旋转手柄，用于在添加钻杆或拆卸钻杆时，通过操作推拉手柄、旋转手柄和弹力释放开关按钮，由中央控制器控制推拉电机控制器或旋转电机控制器，进而控制推拉电机或推拉电机，在驱动电机停机前，控制钻杆进行逆向运动，进而克服钻杆因弹性回弹，将钻杆的弹性变形量逐步减小直到将回弹力释放，达到保护钻机部件的效果，从而降低钻机的维修成本，降低钻机停机时间，提高生产效率。附图说明[0016] 图1为本实施例的水平定向钻机反弹力释放控制装置的结构示意图（电机组件未图示）。[0017] 图中：1、显示器；2、中央控制器；3、推拉手柄；4、旋转手柄。实施方式

[0018] 下面将结合本申请实施例中的附图，进一步阐述本申请。[0019] 请参阅图1本实施例公开了一种水平定向钻机反弹力释放控制装置，包括人机界面、中央控制器2、电机控制器和电机组件，电机组件包括推拉电机和旋转电机；电机控制器包括推拉电机控制器和旋转电机控制器；人机界面包括显示器1和运行命令输入设备，且显示器1和运行命令输入设备分别与中央控制器2电性连接，用于数据显示和控制指令输入；中央控制器2分别与推拉电机控制器和旋转电机控制器电性连接；推拉电机控制器与推拉电机电性连接，旋转电机控制器与旋转电机电性连接。

[0020] 进一步的，运行命令输入设备包括推拉手柄3、旋转手柄4和弹力释放开关按钮（图1中未图示）；推拉手柄3、旋转手柄4和弹力释放开关按钮分别与中央控制器2电性连接。

[0021] 进一步的，推拉电机包括若干个子推拉电机，若干个子推拉电机的动力端共同用于驱动钻杆。本实施例的水平定向钻机反弹力释放控制装置子推拉电机数量为8个，定义为推拉1号电机、推拉2号电机、推拉3号电机直至推拉8号电机（图1中未图示）。[0022] 进一步的，旋转电机包括若干个子旋转电机，若干个子旋转电机的动力端共同用于驱动钻杆。本实施例的水平定向钻机反弹力释放控制装置子旋转电机数量为5个，定义为旋转1号电机、旋转2号电机、旋转3号电机直至旋转5号电机（图1中未图示）。[0023] 进一步的，推拉电机控制器包括数量与子推拉电机数量相同的子推拉电机控制器；子推拉电机控制器与子推拉电机一一对应电性连接。为了表述清楚，将推拉电机控制器按照子推拉电机的数量分为推拉电机1号控制器、推拉电机2号控制器、推拉电机3号控制器直至推拉电机8号控制器。[0024] 进一步的，旋转电机控制器包括数量与子旋转电机数量相同的子旋转电机控制器；子旋转电机控制器与子旋转电机一一对应电性连接。为了表述清楚，将旋转电机控制器按照子旋转电机的数量分为旋转电机1号控制器、旋转电机2号控制器、旋转电机3号控制器直至旋转电机5号控制器。[0025] 进一步的，显示器1与中央控制器2之间通过CAN总线进行电性连接。[0026] 进一步的，中央控制器2与电机控制器之间通过CAN总线进行电性连接。[0027] 进一步的，推拉手柄3设有推进档位和拉回档位；旋转手柄4设有正旋档位和反旋档位。[0028] 工作原理：本申请的水平定向钻机反弹力释放控制装置在工作时，当钻机在进行钻进施工时，当推拉电机驱动一根钻杆旋进至行程末端时，此时钻杆主要存在因正旋而存在旋转回弹力，此时如果直接切断钻杆的驱动力，那钻杆会因弹力势能而发生反转回弹，会对钻机设备发生冲击，因此需要操作员按动弹力释放开关按钮，中央控制器经CAN总线接受到弹力释放开关按钮的控制信号，生成弹力释放信号，一方面控制推拉电机进行停机，另一方面控制旋转电机进行缓慢停机并进行反旋转动给钻杆施加一个逆向扭矩，实现控制钻杆停止推进动作，同时钻杆在旋转电机的带动下，先缓慢停止正旋转动，停止后再进行反旋扭转，利用逆向扭矩与钻杆的弹力回弹产生的扭矩进行逐步抵消，达到降低回弹势能逐步减小直至将钻杆的弹性回弹全部释放。操作员经显示器显示各个驱动电机以及钻杆施工参数，待回弹释放后，再操作手柄复位进行钻杆的添加，准备进行后续的钻杆旋进工作。[0029] 相同的，当钻机进行钻杆反向旋转回拉时，当推拉电机驱动一根钻杆反旋回拉时，此时钻杆主要受回拉而存在钻杆缩回弹性回弹力，此时如果直接切断钻杆的驱动力，那钻杆会因弹力势能而发生缩回回弹，会对钻机设备发生冲击，因此需要操作员操作按动弹力释放开关按钮，中央控制器经CAN总线接受到弹力释放开关按钮的控制信号，生成弹力释放信号，一方面控制旋转电机进行停机，另一方面控制推拉电机进行缓慢停机并进行钻杆推进给钻杆施加一个推进势能，实现控制钻杆停止旋转动作，同时钻杆在推拉电机的带动下，先缓慢停止回拉运动，停止后再进行反向推进，利用推进势能与钻杆的弹力回弹产生的缩回势能进行逐步抵消，达到降低回弹势能逐步减小直至将钻杆的弹性回弹全部释放。完成弹力释放后，再进行后续钻杆的回拉收回工作。[0030] 需要注意的是，上述表述只是将钻机在进行正旋钻机和反旋回拉的两种施工情况分别进行单独描述，在实际生产中，钻杆在钻进或回拉收回时，可能因钻杆长度和钻杆自身材料原因，钻杆所受到的正旋回弹势能和回拉回弹势能可同时存在，均会对钻机设备造成回弹冲击，因此操作员可根据实际施工情况，进行中央控制器的程度编写，以控制推拉电机控制器和旋转电机控制器同时进行弹力释放，以减少因弹力回弹对设备造成冲击损坏。[0031] 上面结合实施例对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本申请中记载内容后，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本申请的保护范围。