CN111720107A - 一种钻机推进控制系统及方法、钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钻机推进控制系统，包括利用工作参数模块获取当前工作参数；再利用安全参数判断模块判断当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较当前工作参数与预设工作参数；最后利用推进速度调节模块判断当前工作参数是否大于预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则增大当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进。由此利用电控模式取代现有的液压控制系统或手动操纵系统，避免控制延迟问题，且涉及的零部件较少，故控制效率较高且生产成本较低。本发明还公开一种包含上述钻机推进控制系统的钻机和钻机推进控制方法。

Description

一种钻机推进控制系统及方法、钻杆

技术领域

本发明涉及矿山设备技术领域，特别涉及一种钻机推进控制系统及方法。本发明还涉及一种包括钻机推进控制系统的钻机。

背景技术

在软弱围岩等不良地质隧道施工中，钻机多用于长距离超前地质预报、防突、注浆止水、管棚、锚索、锚杆等方法保障隧道施工。现有的钻机多利用液压阀或手动操纵阀等方式控制钻杆的推进速度。其中，液压控制及手动控制均涉及各类控制阀等控制部件，涉及的零部件数量及类型较多，安装维护难度大，成本较高。另外，液压阀存在控制延迟的缺陷，手动操纵阀控制难度大，导致现有钻机的控制效率较低。

因此，如何优化现有钻机的控制系统以提升钻机的控制效率并降低其生产成本是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻机推进控制系统及方法，利用电控模式取代现有的液压控制系统或手动操纵系统，避免控制延迟问题，且涉及部分电器模块，故能够有效提升控制效率并同时降低生产成本。本发明的另一目的在于提供一种包含上述钻机推进控制系统的钻机，具有相同的有益效果。

其具体方案如下：

本发明提供一种钻机推进控制系统，包括：

工作参数获取模块，用于获取当前工作参数；

安全参数判断模块，用于判断当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较当前工作参数与预设工作参数；

推进速度调节模块，用于判断当前工作参数是否大于预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则增大当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进。

优选的，还包括：

加速度增大模块，用于当当前工作参数大于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度增大以快速降低当前推进速度；

加速度减小模块，用于当当前工作参数小于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度减小以缓慢增大当前推进速度。

优选的，还包括：

当前速度调节模块，用于在当前工作参数大于预设工作参数时判断当前推进速度是否大于预设推进速度，若是，则控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则控制钻杆回退。

优选的，还包括：

回退距离调节模块，用于判断钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制钻杆继续回退直至当前回退距离大于预设回退距离以使钻杆重新启动；若否，则控制钻杆停止动作。

本发明还提供一种钻机，包括上述一项的钻杆推进控制系统。

本发明还提供一种钻杆推进控制方法，步骤包括：

获取当前工作参数；

判断当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较当前工作参数与预设工作参数；

判断当前工作参数是否大于预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则增大当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进。

优选的，判断当前工作参数是否大于预设工作参数包括：

当当前工作参数大于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度增大以快速降低当前推进速度；

当当前工作参数小于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度减小以缓慢增大当前推进速度。

优选的，在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进包括：

判断当前推进速度是否大于预设推进速度，若是，则控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则控制钻杆回退。

优选的，控制钻杆回退包括：

判断钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制钻杆继续回退直至当前回退距离大于预设回退距离以使钻杆重新启动；若否，则控制钻杆停止动作。

相对于背景技术，本发明所提供的钻机推进控制系统，包括工作参数获取模块、安全参数判断模块和推进速度调节模块。首先，利用工作参数模块获取当前工作参数；接着，利用安全参数判断模块判断当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较当前工作参数与预设工作参数；最后，再利用推进速度调节模块判断当前工作参数是否大于预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则增大当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进。

由此利用电控模式控制钻杆自动推进或自动回退，取代现有的液压控制系统或手动操纵系统，避免控制延迟问题，控制效率较高；本发明仅涉及部分电器模块，有利于降低加工成本。因此本发明所提供的钻机推进控制系统的能够有效提升控制效率并同时降低生产成本。

本发明所提供的包含钻机推进控制系统的钻机及钻机推进控制方法的技术方案本质上均与钻机推进控制系统的技术方案相同，具有相同的有益效果。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供钻机推进控制系统的结构简图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的钻机推进控制方法的流程简图；

图3为本发明一种具体实施方式所提供的钻机推进控制方法的详细流程图。

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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施例所提供钻机推进控制系统的结构简图。

本发明实施例公开了一种钻机推进控制系统，包括工作参数获取模块、安全参数判断模块和推进速度调节模块三个虚拟模块。

工作参数获取模块与多个采集传感器相连，采集传感器用于采集钻杆的负载、转速及加速度等信号，采集传感器的类型及设置位置依据采集目标设定。

多个采集传感器将采集的信号发送至工作参数获取模块，以便获取当前工作参数。

安全参数判断模块用于判断当前工作参数是否大于预设安全参数，其中，预设安全参数根据设计要求设定。当当前工作参数大于预设安全参数时，控制器控制钻杆回退；否则，继续比较当前工作参数与预设工作参数。

推进速度调节模块用于判断当前工作参数是否大于预设工作参数，其中，预设工作参数可根据现场的地质情况调整。在当前推进速度大于预设推进速度的前提下，当当前工作参数大于预设安全参数时，控制器降低钻杆的当前推进速度，并控制钻杆以当前推进速度推进；否则，控制器增大钻杆的当前推进速度，并控制钻杆以当前推进速度推进。

需说明的是，文中的预设推进速度是指当前推进速度的最小值。当钻杆的当前推进速度大于最大值时，钻杆以最大的当前推进速度钻进。

另需说明的是，控制器与钻杆驱动件相连，使控制器通过钻杆驱动件的转速控制钻杆的当前推进速度。钻杆驱动件可以是伺服电机，但不限于此。

由此可知，本发明所提供的钻机推进控制系统能够利用电控模式控制钻杆自动推进或自动回退，取代现有的液压控制系统或手动操纵系统，避免控制延迟问题，控制效率较高；本发明仅涉及部分电器模块，有利于降低加工成本。因此本发明所提供的钻机推进控制系统的能够有效提升控制效率并同时降低生产成本。

本发明还包括加速度增大模块和加速度减小模块两个虚拟模块。当当前工作参数大于预设工作参数时，加速度增大模块利用PID控制算法控制钻杆的当前加速度增大，以便快速降低当前推进速度。当当前工作参数小于预设工作参数时，加速度减小模块利用PID控制算法控制钻杆的当前加速度减小，以便缓慢增大当前推进速度。意味着本发明中的控制器包含至少两套PID整定参数。

本发明还包括当前速度调节模块，在当前工作参数大于预设工作参数前提下，也即在降低当前推进速度的过程中利用当前速度调节模块判断当前推进速度是否大于预设推进速度，若是，则控制器控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则控制器控制钻杆回退。由此利用当前速度调节模块防止钻杆的当前推进速度过低，安全性较高。

本发明还包括回退距离调节模块，回退距离调节模块用于判断钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制钻杆继续回退直至当前回退距离大于预设回退距离，重启控制系统，也即控制钻杆重新启动；若否，意味着钻杆回退过程中可能以卡死等原因回退失败，此时控制器控制钻杆停止动作。

本发明还提供一种钻机，包括权利要求钻杆推进控制系统，二者的技术方案相同，具有相同的有益效果。

请参考图2和图3，图2为本发明一种具体实施方式所提供的钻机推进控制方法的流程简图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的钻机推进控制方法的详细流程图。

本发明还提供一种钻杆推进控制方法，步骤包括：

第一步：获取当前工作参数，具体参考上述内容。

第二步：判断当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较当前工作参数与预设工作参数。

第三步：判断当前工作参数是否大于预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则增大当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进。

其中，判断当前工作参数是否大于预设工作参数的步骤包括：当当前工作参数大于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度增大以快速降低当前推进速度；当当前工作参数小于预设工作参数时控制钻杆的当前加速度减小以缓慢增大当前推进速度。

在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低当前推进速度并控制钻杆以当前推进速度推进的步骤包括：判断当前推进速度是否大于预设推进速度，若是，则控制钻杆以当前推进速度推进；若否，则控制钻杆回退。

上述控制钻杆回退的步骤包括：判断钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制钻杆继续回退直至当前回退距离大于预设回退距离以使钻杆重新启动；若否，则控制钻杆停止动作。

本发明所提供的钻杆推进控制方法，具有相同的有益效果。

以上对本发明所提供的钻机推进控制系统及方法、钻杆进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种钻机推进控制系统，其特征在于，包括：

工作参数获取模块，用于获取当前工作参数；

安全参数判断模块，用于判断所述当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制钻杆回退；若否，比较所述当前工作参数与预设工作参数；

推进速度调节模块，用于判断所述当前工作参数是否大于所述预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低所述当前推进速度并控制所述钻杆以所述当前推进速度推进；若否，则增大所述当前推进速度并控制所述钻杆以所述当前推进速度推进。

2.根据权利要求1所述的钻机推进控制系统，其特征在于，还包括：

加速度增大模块，用于当所述当前工作参数大于所述预设工作参数时控制所述钻杆的当前加速度增大以快速降低所述当前推进速度；

加速度减小模块，用于当所述当前工作参数小于所述预设工作参数时控制所述钻杆的当前加速度减小以缓慢增大所述当前推进速度。

3.根据权利要求2所述的钻机推进控制系统，其特征在于，还包括：

当前速度调节模块，用于在所述当前工作参数大于所述预设工作参数时判断所述当前推进速度是否大于所述预设推进速度，若是，则控制所述钻杆以所述当前推进速度推进；若否，则控制所述钻杆回退。

4.根据权利要求3所述的钻机推进控制系统，其特征在于，还包括：

回退距离调节模块，用于判断钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制所述钻杆继续回退直至所述当前回退距离大于预设回退距离以使所述钻杆重新启动；若否，则控制所述钻杆停止动作。

5.一种钻机，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的钻杆推进控制系统。

6.一种钻杆推进控制方法，其特征在于，步骤包括：

获取当前工作参数；

判断所述当前工作参数是否大于预设安全参数，若是，则控制所述钻杆回退；若否，比较所述当前工作参数与预设工作参数；

判断所述当前工作参数是否大于所述预设工作参数，若是，则在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低所述当前推进速度并控制所述钻杆以所述当前推进速度推进；若否，则增大所述当前推进速度并控制所述钻杆以所述当前推进速度推进。

7.根据权利要求6所述的钻杆推进控制方法，其特征在于，所述判断所述当前工作参数是否大于所述预设工作参数包括：

当所述当前工作参数大于所述预设工作参数时控制所述钻杆的当前加速度增大以快速降低所述当前推进速度；

当所述当前工作参数小于所述预设工作参数时控制所述钻杆的当前加速度减小以缓慢增大所述当前推进速度。

8.根据权利要求7所述的钻杆推进控制方法，其特征在于，所述在当前推进速度大于预设推进速度的前提下降低所述当前推进速度并控制所述钻杆以所述当前推进速度推进包括：

判断所述当前推进速度是否大于所述预设推进速度，若是，则控制所述钻杆以所述当前推进速度推进；若否，则控制所述钻杆回退。

9.根据权利要求8所述的钻杆推进控制方法，其特征在于，所述控制所述钻杆回退包括：

判断所述钻杆的当期回退距离是否大于零，若是，则控制所述钻杆继续回退直至所述当前回退距离大于预设回退距离以使所述钻杆重新启动；若否，则控制所述钻杆停止动作。

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