[發明專利]一種用于地基加固的鉆機控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010889773.5
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111911131A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 顧軍;王濤;陳勝全;金穎來;王業俊;張麗萍
• 申請（專利權）人: 上海金泰工程機械有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/02;E21B45/00;E21B21/08;E21B47/04
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 蔣晏雯

1.一種用于地基加固的鉆機控制系統；其包括步履式鉆機，其特征是：所述步履式鉆機的桅桿傾角角度、實時鉆進速度、實時鉆進深度、卷揚機鋼絲繩吊重的重量，泥漿流量、鉆進漿量，提升漿量、總漿量、動力頭的實時轉速、動力頭電機溫度、電機的電流和電壓、液壓系統的壓力均通過各傳感器進行采集并通過顯示器而集成顯示在鉆機的控制中心；所述控制中心包括工控計算機和設置在步履是鉆機的駕駛室內的操作臺及顯示器，所述工控計算機還與后臺的泥漿泵相連，所述泥漿泵通過流量計將泥漿泵的噴漿流量傳輸至工控計算機并通過顯示屏顯示。

2.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：上述各傳感器包括拉力傳感器、上限位傳感器、溫度傳感器、液位傳感器、傾角傳感器、位置傳感器、壓力傳感器、流量壓力傳感器；

拉力傳感器設于拉繩上用于測量鋼絲繩的拉力，為顯示器顯示整機吊重提供信號；

上限位傳感器設于拉繩上并給卷揚機提供型號，當觸碰到上限位傳感器，卷揚機強制停機；

溫度傳感器設于動力頭內檢測動力電機定子的溫度，為顯示器提供電機溫度信號；

液位傳感器設于動力頭內檢測動力頭減速器齒輪油液位，為工控計算機提供液位信號，用于判斷減速器齒輪油液位是否正常，更好的保護動力頭減速器；

傾角傳感器設于桅桿上檢測桅桿的垂直度，反映鉆具的垂直狀態，為工控計算機提供XY兩個方向的傾角參數；

位置傳感器檢測卷揚機鋼絲繩的運行長度，為工控計算機提供鉆進速度、鉆頭位置、鉆進深度的信號；

壓力傳感器設于底盤用于檢測液壓系統的系統壓力，為工控計算機提供液壓壓力信號；

流量壓力傳感器設于底盤檢測用于攪拌的水泥漿等液體介質的流量和壓力，可同時檢測三條管路的液體流量和壓力，為顯示器顯示泥漿流量、泥漿壓力、提升漿量、鉆進漿量、總漿量提供信號。

3.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：所述控制中心還包括第一無線模塊、第二無線模塊，第一無線模塊安裝于駕駛室，用于接收來自后臺的無線信號，發送來自鉆機設備的無線信號；第二無線模塊安裝于后臺控制箱，用于發送來自后臺的無線信號，接收來自鉆機設備的無線信號。

4.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：還包括后臺變頻控制箱，包括三臺變頻器，可同時控制三臺變頻泥漿泵，為工控計算機提供泥漿泵電機的頻率、電流信號，并根據鉆機的無線信號自動控制泥漿泵的噴射流量。

5.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：所述控制中心還包括動力頭變頻控制箱，動力頭驅動采用變頻控制原理，實現高速攪拌功能，并為工控計算機顯示動力轉速、電機頻率、電機電壓、電機電流提供信號。

6.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：所述控制中心還包括電控手柄，控制卷揚機的提升和下放，為工控計算機顯示鉆進或提升提供信號；為工業控制器判斷鉆機是鉆進狀態或提升狀態提供信號。

7.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：所述液晶顯示器包括四個區域：動力頭監測區域，其顯示動力頭轉速，動力頭電機電壓、電流、頻率和定子溫度，動力頭減速器的齒輪油液位；漿量監測區域，其顯示噴漿檔位，鉆進漿量，提升漿量，總漿量，最多顯示三臺泥漿泵的流量和壓力；主機監測區域，其顯示鉆進/提升狀態、鉆進/提升速度、鉆頭位置、成槽深度、桅桿XY兩個方向的傾斜角度、負載重量、最低帶載重量；后臺檢測區域，其最多顯示三臺泥漿泵的電機頻率和電流，可通過顯示器按照鉆進速度設定噴漿量，施工中后臺電控箱根據鉆進/提升速度，自動控制泥漿泵調整噴漿量。

8.根據權利要求1所述的用于地基加固的鉆機控制系統，其特征是：所述步履式鉆機的動力頭采用兩臺132kW電機驅動；所述步履式鉆機的鉆桿采用高精度鋼材制成并采用多個鉆桿保持架與桅桿連接；所述步履式鉆機的水泥漿通道為兩寸通徑并且全路徑等徑結構。

9.權利要求1~2任一鉆機控制系統的控制方法，其特征是：包括

步驟1、工地試樁確定各地層段最大轉速和最大鉆進/提升速度；

步驟2、根據步驟1的結果選擇鉆機的轉速、鉆進/提升速度匹配方案；

步驟3、主卷揚吊動動力頭并且動力頭驅動鉆頭開始工作；

步驟4、系統對每組注漿泵設置了十檔噴漿與鉆進、提升速度的匹配檔位，步驟5、施工現場根據設計及試樁情況設定參數；根據工地的施工要求，在確定水灰比和水泥摻量的情況下，計算出每米的水泥漿摻入量，確定鉆進和提升對水泥摻入量的分配后，即可計算出在不同鉆進/提升速度時水泥漿的噴漿量。并在顯示器泥漿泵檔位設置界面內設置不同鉆進/提升速度時，泥漿泵電機的運行頻率（即泥漿泵的噴漿流量）。在施工過程中通過無線控制，后臺泥漿泵會根據當前的鉆進/提升速度自動選擇噴漿檔位，實現快進快噴，慢進慢噴，進而保證每米水泥漿的均勻摻入，保證每米的水泥摻量；

步驟6、在上述步驟3、步驟4、步驟5的基礎上，鉆桿攪拌并且鉆頭噴漿，進行SMW施工。