[發(fā)明專(zhuān)利]基于變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610205857.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105680764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡業(yè)林;鄭曉亮;陳兆權(quán);常海軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P27/08
• 分類(lèi)號(hào): H02P27/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變頻調(diào)速控制技術(shù)，具體涉及一種基于變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鉆機(jī)是一種可以用來(lái)深入地底，破碎巖石，獲取地質(zhì)資料，探明地下地質(zhì)狀況的機(jī)械裝 置。該裝置廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、礦石開(kāi)鑿、建筑基礎(chǔ)、煤炭開(kāi)采等方面，由于巖土鉆掘工 程的目的與施工對(duì)象各異，在不同的場(chǎng)合下，應(yīng)用鉆機(jī)的類(lèi)型也不一樣，例如有工程施工鉆 機(jī)、石油鉆機(jī)、地質(zhì)勘查鉆機(jī)、巖心鉆機(jī)以及適用于煤礦及非煤礦山井下水氣的全液壓履帶 式煤礦坑道鉆機(jī)等。

目前，鉆機(jī)在施工場(chǎng)地的作業(yè)過(guò)程中，鉆桿扭傷或扭斷是一種常見(jiàn)的事故，當(dāng)鉆頭在地 下遇到硬度比較高的巖石，電動(dòng)機(jī)電流會(huì)急速增大使電動(dòng)機(jī)保持原來(lái)的轉(zhuǎn)速，阻力也就會(huì)隨 之增大，就會(huì)導(dǎo)致鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿容易發(fā)生扭傷或扭斷，更重要的是扭傷或扭斷的鉆 桿以及底端的鉆頭幾乎沒(méi)有任何辦法進(jìn)行打撈，不僅影響施工的正常進(jìn)度，而且鉆桿以及鉆 頭價(jià)格昂貴，會(huì)帶來(lái)較大的財(cái)產(chǎn)損失。

綜上所述，為了避免鉆頭因遇到過(guò)大阻力使得鉆桿受到扭矩增大發(fā)生扭傷或扭斷，急需 設(shè)計(jì)一種新的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)，既能保證施工速度，又能使鉆機(jī)安全可靠地運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)，解決了鉆頭因遇到過(guò)大 阻力使得鉆桿受到扭矩增大容易發(fā)生扭傷或扭斷的技術(shù)問(wèn)題，本控制既能保證施工速度，又 能使鉆機(jī)安全可靠地運(yùn)行。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：基于變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)， 輸入電壓經(jīng)過(guò)交-直-交SVPWM變頻器給三相異步電動(dòng)機(jī)供電，三相異步電動(dòng)機(jī)連接著傳動(dòng) 軸帶動(dòng)鉆桿工作,其特征在于，所述三相異步電動(dòng)機(jī)與交-直-交SVPWM變頻器之間放置有 電流互感器。

所述的鉆桿的下端與鉆頭相連接，鉆桿帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎地下巖層進(jìn)行鉆進(jìn)。

所述的的交-直-交SVPWM變頻器采用脈沖調(diào)制的方法，將原來(lái)固定電壓固定頻率的交 流電變換為電壓與頻率均可調(diào)的交流電源，給三相異步電動(dòng)機(jī)供電，可實(shí)時(shí)改變電動(dòng)機(jī)的輸 入電壓以及頻率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也就隨之可控。

所述的電流互感器一次側(cè)的匝數(shù)很少，二次側(cè)匝數(shù)很多，可以將一次側(cè)的大電流轉(zhuǎn)換成 二次側(cè)的小電流輸出，經(jīng)整流濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)電 流的實(shí)時(shí)采樣。

所述的單片機(jī)與交-直-交SVPWM變頻器相連接，單片機(jī)的六個(gè)引腳控制交-直-交 SVPWM變頻器的六個(gè)IGBT管腳，實(shí)現(xiàn)對(duì)交-直-交SVPWM變頻器的脈沖調(diào)制控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

基于變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)增加了交-直-交SVPWM變頻器模塊，在單片機(jī)的控 制下可以將頻率可以從原來(lái)的50Hz變?yōu)?0～50Hz內(nèi)可調(diào)，電源電壓也變?yōu)榭烧{(diào)的，一旦鉆 頭受到的阻力過(guò)大，可以通過(guò)降低轉(zhuǎn)速減小阻力，鉆桿的扭矩就不會(huì)因承受過(guò)大扭矩而扭傷 或扭斷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變頻調(diào)速的鉆機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖 1，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

具體實(shí)施方式如下：

如圖1所示,交流電壓經(jīng)過(guò)交-直-交SVPWM變頻器給三相異步電動(dòng)機(jī)(4)供電，三相異 步電動(dòng)機(jī)(4)連接著傳動(dòng)軸(3)帶動(dòng)鉆桿(2)工作，鉆桿(2)下端安裝有鉆頭(1)可用來(lái)鉆進(jìn)，當(dāng)鉆 頭(1)遇到硬度高的巖層，受到的阻力增大，三相異步電動(dòng)機(jī)的電流就會(huì)急劇升高，用來(lái)維持 原來(lái)的轉(zhuǎn)速，鉆桿(2)承受的扭矩也就會(huì)增大，容易發(fā)生扭傷或扭斷。

通過(guò)在三相異步電動(dòng)機(jī)(4)與交-直-交SVPWM變頻器之間放置一個(gè)電流互感器將大電流 轉(zhuǎn)換成小電流，再增加一個(gè)電阻用來(lái)把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)整流濾波器和A/D轉(zhuǎn)換 器與單片機(jī)連接，這就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)電流的實(shí)時(shí)采樣。

若單片機(jī)檢測(cè)三相異步電動(dòng)機(jī)的電流增大到超過(guò)一定的參考值范圍，就會(huì)控制交-直-交 SVPWM變頻器的六個(gè)IGBT引腳減小輸入交流電源的電壓以及頻率，從而使得三相異步電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，鉆桿(2)受到的扭矩也會(huì)相應(yīng)減小，防止了鉆桿(2)因遭受過(guò)大扭矩而扭傷或 扭斷。