[發(fā)明專利]一種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法

有效

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• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115075799B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 邵安芬;吳方光
• 申請（專利權）人: 山東九商工程機械有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 深圳叁眾知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44434
• 代理人: 董紅娟

本發(fā)明涉及煤礦層鉆進技術領域，具體涉及一種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法。該方法在鉆機鉆進過程中實時獲取鉆頭位置并與預設的鉆機三維工作路徑進行對比，確定鉆進軌跡偏移程度，并實時拍攝鉆進過程中鉆頭圖像與未鉆進作業(yè)的鉆頭圖像作差得到幀差圖像，以所有幀差圖像確定鉆頭振動范圍后確定鉆頭振動的不規(guī)則性，以及，實時拍攝鉆進作業(yè)對象表面圖像確定鉆進產(chǎn)生的掉落物數(shù)量以確定鉆機工作效率，以所得鉆進軌跡偏移程度、鉆頭振動的不規(guī)則性、鉆機工作效率對發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速進行評價，并以所得三種參數(shù)進行轉(zhuǎn)速修正。該方法可在任意工況下完成鉆機中發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實時修正，使發(fā)動機保持在最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)，提高發(fā)動機工作效率和節(jié)能性。

技術領域

本發(fā)明涉及煤礦層鉆進技術領域，具體涉及一種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法。

背景技術

定向鉆機在煤礦采掘中承擔著定向鉆孔的重要作用。通常情況下，煤礦用定向鉆機在不同工況下作業(yè)時發(fā)動機均處在或近乎處在額定功率的全功率工作狀態(tài)，這種工作方式雖然能夠保證輸出較大的扭矩和轉(zhuǎn)速，提高鉆進速度而縮短工程周期，但由于全功率并非且大概率不是發(fā)動機的效率最高狀態(tài)，所以該種工作方式會造成很大的能源浪費，導致鉆機的動力性和節(jié)能性較差。

現(xiàn)有技術雖然給出了根據(jù)鉆進過程中所處不同工況而對應給定發(fā)動機轉(zhuǎn)速并將發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持在給定值的改進技術，但其所給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一般是憑經(jīng)驗設置的，且所給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速顯然并不能完全符合實際工程中類型多樣的作業(yè)對象，所以雖有改進，但發(fā)動機的工作效率和節(jié)能性依然較差。

發(fā)明內(nèi)容

為進一步提高煤礦采掘時定向鉆機中發(fā)動機的工作效率和節(jié)能性，本發(fā)明提供了一種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法，所采用的技術方案具體如下：

本發(fā)明的一種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法，包括以下步驟：

鉆進過程中實時獲取實際鉆頭位置信息，根據(jù)實際鉆頭位置信息與預設的鉆機三維工作路徑，確定鉆進軌跡偏移程度；

鉆進過程中連續(xù)采集鉆頭圖像，將每張鉆頭圖像與未鉆進作業(yè)的鉆頭圖像以幀差法作差得到差值圖像，將所有差值圖像進行或運算確定鉆頭振動范圍，根據(jù)所確定的鉆頭振動范圍計算鉆頭振動的不規(guī)則性；

拍攝鉆進作業(yè)對象表面圖像，以幀差法確定鉆進產(chǎn)生的掉落物，根據(jù)作業(yè)對象種類以及單位時間內(nèi)鉆進產(chǎn)生的掉落物的數(shù)量確定鉆機的工作效率；

對所述鉆進軌跡偏移程度、鉆頭振動的不規(guī)則性以及鉆機的工作效率進行歸一化處理，計算鉆機中發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速的評價值：

其中，為發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速的評價值，為歸一化后的鉆機的工作效率，為歸一化后的鉆進軌跡偏移程度，為歸一化后的鉆頭振動的不規(guī)則性；

判斷評價值與閾值的大小：

若，不調(diào)整發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速；

若，當時，，當時，，對更新后的發(fā)動機轉(zhuǎn)速重新計算其評價值并進行轉(zhuǎn)速調(diào)整，直至調(diào)整后轉(zhuǎn)速的評價值大于閾值，其中為發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速，為調(diào)整后的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，閾值的取值根據(jù)經(jīng)驗設置。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明該種煤礦用定向鉆機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制方法，在鉆機鉆進過程中實時獲取鉆頭位置并與預設的鉆機三維工作路徑進行對比，確定鉆進軌跡偏移程度，同時實時拍攝鉆進過程中鉆頭圖像并與未鉆進作業(yè)的鉆頭圖像作差得到幀差圖像，以所有幀差圖像確定鉆頭振動范圍后確定鉆頭振動的不規(guī)則性，以及，實時拍攝鉆進作業(yè)對象表面圖像以確定鉆進產(chǎn)生的掉落物數(shù)量以確定鉆機工作效率，以所得鉆進軌跡偏移程度、鉆頭振動的不規(guī)則性、鉆機工作效率對發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速進行評價，并以所得三種參數(shù)完成轉(zhuǎn)速修正。本發(fā)明該方法可在任意工況下完成鉆機中發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實時修正，使發(fā)動機保持在最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)，提高發(fā)動機工作效率和節(jié)能性。

進一步的，所述鉆進軌跡偏移程度為：