[發明專利]旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統和方法

有效

• 申請號: 201110401974.7
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102418510A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 張晨亮;叢叢;劉振岳
• 申請（專利權）人: 北京市三一重機有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 李云鵬;解政文

技術領域

本發明涉及一種旋挖鉆機，尤其涉及一種旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統和方法。

背景技術

旋挖鉆機的鉆桿通常是一種伸縮桿，以四節結構為例，最外層為第一節，次外層為第二節，再里面一層為第三節，最里層為第四節。但是，在施工過程中，如果因操作不當或其他原因會發生帶桿故障，如果對帶桿故障處理不當，進而會發展成卡桿故障(即相鄰的兩節鉆桿被卡在一起，相互之間不能轉動和軸向滑動)。以鉆桿收縮過程為例，在鉆進結束提鉆時，旋挖鉆機的主卷揚鋼絲繩提升，鉆桿的第四節帶著鉆具一起向上提升，同時第四節向鉆桿的第三節內縮進，當被提升的第四節完全縮進第三節內時，安裝在第四節上的動力頭的上托盤緩沖彈簧將第三節托起，并帶著第三節一起向上提升，同時第三節向鉆桿的第二節內縮進，如此下去，直至第四節、第三節和第二節全部完全縮進第一節，因此，如果在次過程中，出現帶桿或卡桿故障，從而進一步會導致嚴重的砸桿事件而損壞鉆桿和動力頭。

然而，目前的旋挖鉆機均未設有可監測旋挖鉆機鉆桿的設備或系統，以便及時發現故障及時處理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可監測旋挖鉆機鉆桿伸縮狀態的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統和方法。

為達到上述目的，本發明一方面提供了一種旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統，包括：

第一位移傳感器，用于監測鉆頭相對于地面的第一位移；

第二位移傳感器，用于監測動力頭相對于地面的第二位移；

第三位移傳感器，用于監測所述動力頭的上托盤緩沖彈簧的實際形變量；

PLC，用于根據接收到的所述第一位移和所述第二位移獲取鉆桿的伸縮總長度，根據所述鉆桿的伸縮總長度以及所述鉆桿中每節鉆桿的長度和重量獲取所述鉆桿的伸縮總長度的重量，根據所述鉆桿的伸縮總長度的重量和所述上托盤緩沖彈簧的彈性系數獲取所述上托盤緩沖彈簧的設定形變量，將所述設定形變量與接收到的所述實際形變量進行比較，當所述實際形變量小于所述設定形變量則輸出帶桿報警觸發信號，當所述實際形變量大于所述設定形變量則輸出卡桿報警觸發信號；

報警模塊，用于根據接收到的所述帶桿報警觸發信號或所述卡桿報警觸發信號對應輸出帶桿報警信號或卡桿報警信號。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統，所述第一位移傳感器為一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器固定于卷揚中心軸上。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統，所述第二位移傳感器為一超聲波傳感器，所述超聲波傳感器通過連桿固定于所述動力頭上，其探頭垂直朝向地面，且其探頭中心至所述動力頭軸線的距離大于鉆頭的成孔半徑。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統，所述第三位移傳感器為兩個超聲波傳感器，兩個所述超聲波傳感器分別通過一個減震墊對稱安裝在所述動力頭的左、右聯板上，且其探頭向下垂直朝向所述上托盤緩沖彈簧。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控系統，還包括：

顯示屏，用于接收所述PLC同步輸出的所述鉆桿的伸縮總長度、所述實際形變量和所述第一、二、三位移，并且其上設置有所述報警模塊。

再一方面，本發明還提供了一種旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控方法，包括以下步驟：

監測鉆頭相對于地面的第一位移、動力頭相對于地面的第二位移以及所述動力頭的上托盤緩沖彈簧的實際形變量；

根據接收到的所述第一位移和所述第二位移獲取鉆桿的伸縮總長度，根據所述鉆桿的伸縮總長度以及所述鉆桿中每節鉆桿的長度和重量獲取所述鉆桿的伸縮總長度的重量，根據所述鉆桿的伸縮總長度的重量和所述上托盤緩沖彈簧的彈性系數獲取所述上托盤緩沖彈簧的設定形變量；

將所述設定形變量與接收到的所述實際形變量進行比較，當所述實際形變量小于所述設定形變量則進行帶桿報警，當所述實際形變量大于所述設定形變量則進行卡桿報警。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控方法，所述第一位移由固定于卷揚中心軸上的旋轉編碼器實現。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控方法，所述第二位移由通過連桿固定于所述動力頭上的超聲波傳感器實現，其探頭垂直朝向地面，且其探頭中心至所述動力頭軸線的距離大于鉆頭的成孔半徑。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控方法，所述實際形變量由兩個超聲波傳感器實現，兩個所述超聲波傳感器分別通過一個減震墊對稱安裝在所述動力頭的左、右聯板上，且其探頭向下垂直朝向所述上托盤緩沖彈簧。

本發明的旋挖鉆機鉆桿帶桿卡桿監控方法，還包括：