CN102536189B - 一种旋挖钻机加压控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种旋挖钻机加压控制方法和系统。该加压控制方法包括：步骤1：检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；步骤2：判断所述桅杆倾斜度是否超过预设值，若是，进行步骤3；若否，进行步骤4；步骤3：减小加压力，返回步骤1；步骤4：旋挖钻机钻进施工。本发明将桅杆倾斜度和加压力控制联系起来，采用闭环控制，可以根据实时桅杆倾斜度，及时调整加压力，具有安全性好、钻进精度高、施工效率高等优点。

Description

一种旋挖钻机加压控制方法和系统

技术领域

本发明主要涉及控制和工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机的加压控制方法和系统。

背景技术

旋挖钻机的钻进系统主要包括向下的加压施工和向上的提钻作业两个基本动作。在加压施工时，旋挖钻机具有一个最大允许加压力，当加压力小于该最大允许加压力时，则会降低施工速度，影响施工效率，延缓施工工期；而当加压力超过该最大允许加压力时，随着加压力的增大，旋挖钻机前部被桅杆顶起，这样很容易造成桅杆开裂，同时造成钻孔倾斜，严重影响设备安全和施工质量。

现有技术中，旋挖钻机通过控制器控制钻杆加压力，该系统是从控制器到液压系统的单向控制，属于开环控制系统，操作人员操作时无法保证加压力保持在最大允许加压力，因此会导致加压不当(过高或过低)的缺陷。

随着我国国民经济建设的快速发展，各种大型工程的加速建设，施工现场对旋挖钻机的需求日益增多，对其性能的要求也越来越高。因此，如何实现提供一种有效加压的旋挖钻机，以满足用户对旋挖钻机日益增多的需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种旋挖钻机加压控制方法，该方法能够根据旋挖钻机施工的实时状态，保证加压力的稳定。

本发明的旋挖钻机加压控制方法，包括：

步骤1：检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；

步骤2：判断所述桅杆倾斜度是否超过预设值，若是，进行步骤3；若否，进行步骤4；

步骤3：减小加压力，返回步骤1；

步骤4：旋挖钻机钻进施工。

进一步地，所述步骤3中的加压力通过溢流阀或减压阀减小。

进一步地，所述溢流阀为比例溢流阀，所述步骤3还包括：根据所述桅杆倾斜度的大小，调整所述比例溢流阀的开度。

进一步地，所述预设值为旋挖钻机在最大允许加压力时的桅杆倾斜度。

本发明的另一个方面，还提供了一种旋挖钻机加压控制系统，该系统包括：

倾角传感器，用于检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；

控制器，所述控制器与倾角传感器连接，用于判断所述桅杆倾斜度是否超过预设值；

压力控制阀，所述压力控制阀与控制器连接，在所述控制器的判断结果为“是”时，所述压力控制阀减小加压力。

进一步地，所述压力控制阀为溢流阀或减压阀。

进一步地，所述溢流阀为比例溢流阀，根据所述桅杆倾斜度的大小，所述控制器调整所述比例溢流阀的开度。

进一步地，所述预设值为旋挖钻机在最大允许加压力时的桅杆倾斜度。

进一步地，所述倾角传感器的倾角信号通过CAN总线传到所述控制器。

本发明将桅杆倾斜度和加压力控制联系起来，采用闭环控制，可以根据实时桅杆倾斜度，及时调整加压力。与现有技术相比，本发明保持桅杆始终在预设值以下的倾斜度工作，可以防止旋挖钻机前部被桅杆顶起，并能避免桅杆开裂，有利于保护桅杆，具有施工安全的优点；而且，本发明的钻孔倾斜相应地也较小，因此可以保证钻进精度符合设计和规范要求，避免了修偏孔现象的发生；此外，本发明还可以将加压力调整为最大允许加压力，避免了因加压力小而导致的施工缓慢的缺陷，具有施工效率高、施工速度快的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的旋挖钻机加压控制方法的流程图；

图2是旋挖钻机在倾斜状态的结构示意图；

图3是本发明实施例的旋挖钻机加压控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示是本发明实施例的旋挖钻机加压控制方法的流程图。该控制方法用于控制旋挖钻机在加压状态时的加压力，从而保证加压力处于最佳状态，一方面可以保证施工速度，另一方面也可以保护旋挖钻机不受损坏。

如图1所示，本发明的控制方法包括步骤1-4，分别为：

步骤1：检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；

应当清楚，在旋挖钻机施工时，桅杆应当保持与水平面垂直状态，加压时由于桅杆受到钻杆的反作用力，会发生一定程度的倾斜，桅杆的倾斜程度与加压力之间具有一定的对应关系。旋挖钻机在倾斜状态的结构示意图如图2所示，本发明将桅杆倾斜度和加压力控制联系起来，并在加压力控制前首先进行步骤1的桅杆倾斜度的检测。

步骤2：判断桅杆倾斜度是否超过预设值，若是，进行步骤3；若否，进行步骤4；

该预设值可以参照旋挖钻机的机型确定，也可以根据施工的设计和规范要求确定，本发明并不受限于此。优选地，预设值可以为旋挖钻机在最大允许加压力时的桅杆倾斜度，相应地即可以保证施工时的加压力不超过最大允许加压力。

步骤3：减小加压力，返回步骤1；

在减小加压力后，由于桅杆受到钻杆的反向力减小，因此桅杆倾斜度也相应地减小，返回步骤1后则重新检测桅杆倾斜度，并在步骤2再次判断其是否超过预设值。该循环形成了闭环控制回路，通过逐渐的减压，可以保证旋挖钻机的加压力不超过最大允许加压力，直至桅杆倾斜度不超过(小于或等于)预设值时，才进行步骤4。

步骤3中的加压力可以通过溢流阀或减压阀减小，也可以通过其它可能的方式减小。进一步地，溢流阀为比例溢流阀，步骤3还包括：根据桅杆倾斜度的大小，调整该比例溢流阀的开度。

步骤3通过系统的逻辑判断，可以确定是否打开比例溢流阀和调整溢流阀的开度，倾斜度越大，则比例溢流阀的开度越大，溢流量越大。

步骤4：旋挖钻机钻进施工。

在该步骤中不经过压力控制。旋挖钻机可以保持在最大允许加压力下工作，也可以在最大允许加压力以下工作。

图3所示是本发明实施例的旋挖钻机加压控制系统的结构框图。该控制系统包括倾角传感器10、控制器20和压力控制阀30。其中，倾角传感器10用于检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；控制器20与倾角传感器10连接，用于判断桅杆倾斜度是否超过预设值；压力控制阀30与控制器20连接，在控制器20的判断结果为“是”时，压力控制阀30减小加压力。

该压力控制阀30可以为溢流阀或减压阀，通过溢流阀或减压阀实现加压力的减小。优选地，溢流阀为比例溢流阀，根据桅杆倾斜度的大小，控制器20调整比例溢流阀的开度。控制器20可以通过电磁控制确定是否打开比例溢流阀和调整溢流阀的开度，倾斜度越大，则比例溢流阀的开度越大，溢流量越大。

控制器20和倾角传感器10之间可以通过RS485、CAN或以太网等有线通信方式连接，也可以通过433M、zigbee、WIFI或蓝牙等无线通信方式连接，本发明并不受限于此，优选地，倾角传感器10的倾角信号通过CAN总线传到控制器20。

综上所述，本发明将桅杆倾斜度和加压力控制联系起来，采用闭环控制，可以根据实时桅杆倾斜度，及时调整加压力。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)安全性好

本发明在桅杆倾斜度大于预设值时，加压力减小，相应地可以减小桅杆倾斜度，从而使得桅杆始终在预设值以下的倾斜度工作，因此可以防止旋挖钻机前部被桅杆顶起，并能避免桅杆开裂，有利于保护桅杆，具有施工安全的优点。

2)钻进精度高

本发明的桅杆倾斜度小，相应地钻孔倾斜也小，因此可以保证钻进精度符合设计和规范要求，避免了修偏孔现象的发生。

3)施工效率高

本发明一方面在控制桅杆倾斜度的同时，另一方面也可以将加压力调整为最大允许加压力，避免了因加压力小而导致的施工缓慢的缺陷，具有施工效率高、施工速度快的优点。

因此，本发明的有益效果是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋挖钻机钻进系统的加压控制方法，用于控制旋挖钻机的钻进系统在加压状态时的加压力，其特征在于，包括：

步骤1：检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；

步骤2：判断所述桅杆倾斜度是否超过预设值，若是，进行步骤3；若否，进行步骤4，其中，所述预设值为旋挖钻机在最大允许加压力时的桅杆倾斜度；

步骤3：减小钻进系统的加压力，返回步骤1；

步骤4：旋挖钻机钻进施工。

2.根据权利要求1所述的加压控制方法，其特征在于，所述步骤3中的加压力通过溢流阀或减压阀减小。

3.根据权利要求2所述的加压控制方法，其特征在于，所述溢流阀为比例溢流阀，所述步骤3还包括：根据所述桅杆倾斜度的大小，调整所述比例溢流阀的开度。

4.一种旋挖钻机钻进系统的加压控制系统，用于控制旋挖钻机的钻进系统在加压状态时的加压力，其特征在于，包括：

倾角传感器(10)，用于检测旋挖钻机的桅杆倾斜度；

控制器(20)，所述控制器(20)与倾角传感器(10)连接，用于判断所述桅杆倾斜度是否超过预设值，其中，所述预设值为旋挖钻机在最大允许加压力时的桅杆倾斜度；

压力控制阀(30)，所述压力控制阀(30)与控制器(20)连接，在所述控制器(20)的判断结果为“是”时，所述压力控制阀(30)减小钻进系统的加压力。

5.根据权利要求4所述的加压控制系统，其特征在于，所述压力控制阀(30)为溢流阀或减压阀。

6.根据权利要求5所述的加压控制系统，其特征在于，所述溢流阀为比例溢流阀，根据所述桅杆倾斜度的大小，所述控制器(20)调整所述比例溢流阀的开度。

7.根据权利要求4-6任一项所述的加压控制系统，其特征在于，所述倾角传感器(10)的倾角信号通过CAN总线传到所述控制器(20)。