[發明專利]一種鉆機轉速監測系統、控制方法及應用方法

有效

• 申請號: 202110172102.1
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112780251B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 武澤銘;李偉偉;段沛延;岳金雷
• 申請（專利權）人: 鐵福來裝備制造集團股份有限公司
• 主分類號: E21B45/00
• 分類號: E21B45/00;E21B44/00
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發明公開了一種鉆機轉速監測系統、控制方法及應用方法，涉及煤礦機械領域，包括回轉機構，所述回轉機構包括回轉盤，所述回轉盤上設置有N個磁鐵；轉速傳感器，所述轉速傳感器包括支架和傳感器本體，所述支架垂直設置在回轉機構底部，傳感器本體垂直設置在支架上，其頂端與所述回轉盤的磁鐵相對；處理器，所述處理器內部設置有轉速閾值，用于控制回轉機構的轉速。本發明通過轉速傳感器檢測磁鐵計算鉆機回轉機構轉速，結構簡單易實現，同時還可用來對雙夾持器擰松鉆桿作業的過程進行監控，減少絲扣拆卸過程中鉆機事故發生的概率。

技術領域

本發明涉及煤礦機械領域，具體涉及一種鉆機轉速監測系統、控制方法及應用方法。

背景技術

鉆機在進行鉆進施工過程時，需根據鉆孔介質以及鉆機負載的不同調整設備鉆進時的轉速，同樣的自動控制鉆機若想保持鉆進過程中的高效運轉，也需要對鉆進過程中的轉速等參數進行采集，并根據參數變化對設備的作業狀態進行自動調整，以達到最大的作業效率。

現有技術中公開了一種轉速檢測方法，其在回轉機構中設置摩擦發電模塊，另外在整個系統中設置電路板檢測發電頻率并根據發電頻率計算出鉆具轉速。該技術方案存在的問題在于：

回轉機構的摩擦發電模塊占用空間較大，其零件布局結構較為復雜，轉速精度較低。同時鉆機在使用雙夾持器結構拆卸鉆桿時需通過兩個夾持器之間的相對轉動將兩鉆桿之間的絲扣擰松，若在擰松兩鉆桿之間絲扣時出現夾持器卡瓦打滑，兩鉆桿之間絲扣無法松開時，易出現設備故障，造成設備作業效率降低、甚至造成設備損壞。

發明內容

為解決現有技術中的問題，本發明公開了一種鉆機轉速檢測系統、控制方法及應用方法，通過傳感器和回轉機構的結構設計解決了轉速精度難以確定的問題，同時通過轉速和旋轉加速度對回轉機構進行控制，提高了鉆機的安全性和穩定性。

根據本發明的一個方面，一種鉆機轉速監測系統，包括：回轉機構，所述回轉機構包括回轉盤，所述回轉盤上設置有N個磁鐵；轉速傳感器，所述轉速傳感器包括支架和傳感器本體，所述支架垂直設置在回轉機構底部，傳感器本體垂直設置在支架上，其頂端與所述回轉盤的磁鐵相對；處理器，所述處理器內部設置有轉速閾值，用于控制回轉機構的轉速。

進一步可選的，所述鉆機轉速檢測系統還包括浮動夾持器和固定夾持器。

進一步可選的，所述轉速傳感器記錄每兩個磁鐵之間的時間差t_N。

根據本發明的一個方面，一種鉆機轉速控制方法，包括：在回轉機構的回轉盤上設置N個磁鐵，底盤上安裝轉速傳感器，使傳感器可檢測到磁鐵信號；當回轉機構旋轉時，通過轉速傳感器記錄每兩個磁鐵信號的時間差t_N，每個時間差t_N的旋轉角度為360°/N，所述回轉機構旋轉一圈的時間為N個時間差t_N之和處理器計算所述回轉機構的實時轉速w為每分鐘除以處理器同時記錄相鄰圈之間的時間差t_x,得到回轉機構的旋轉加速度為判斷所述回轉機構旋轉加速度是否在加速度閾值范圍內，若否，則減小轉速；若否，則判斷所述回轉機構的實時轉速w是否在轉速閾值范圍內；若否，則減小轉速。

進一步可選的，所述判斷所述回轉機構旋轉加速度是否在加速度閾值范圍內，若否，則減小轉速的步驟包括：當所述旋轉加速度超過加速度閾值上限的10％，則處理器控制所述回轉機構降低5％的轉速；當所述旋轉加速度超過加速度閾值上限的20％，則處理器控制所述回轉機構降低20％的轉速；當所述旋轉加速度超過加速度閾值上限的50％，則處理器控制所述回轉機構停止轉動；當所述旋轉加速度低于加速度閾值下限的10％，則處理器控制所述回轉機構提高15％的轉速；當所述旋轉加速度低于加速度閾值下限的20％，則處理器控制所述回轉機構提高40％的轉速；當所述旋轉加速度低于加速度閾值下限的50％，則處理器控制所述回轉機構停止轉動。