深井鉆機自動鉆進系統設計

潘洪濤，鄒 偉，姜 鵬

（遼寧瀚石機械制造有限公司，遼寧 阜新 123000）

深井鉆機使用廣泛，可用于地質勘探或礦產資源的開發。鉆井設備通常有以下7 種：常規陸地鉆機、沙漠鉆機、車裝鉆機、連續管作業機、斜井鉆機、海上鉆井平臺、鉆井船。結構主要包括平臺、鉆井支架、動力系統、控制系統、輔助部分等，主要工作原理就是利用動力系統驅動鉆桿將鉆頭鉆入大地，根據接鉆桿的數量可以實現不同深度的鉆井作業。

主要針對1 000 m 深井鉆機實現自動鉆進過程的設計。鉆機總質量40 t，鉆孔直徑216 mm，鉆孔角度與地面垂直成90°，巖石硬度系數f ＝6，鉆桿長度6 m，總共170 根，每根鉆桿質量200 kg，鉆桿總質量34 t。動力部分采用上部動力頭的驅動方式，動力頭驅動總成總質量3 t，采用30 kW 變頻電機驅動。動力頭的升降采用滑輪組結構，采用卷揚驅動，靜滑輪與動滑輪各5 組。由于鉆桿接卸桿時的正常升降速度和工作時鉆進速度不一樣，為了提高工作效率，采用雙電機驅動的卷揚系統。大電機采用普通三相異步電機，小電機采用2.2 kW 三相異步變頻電機，可實現工作時自動鉆進的速度控制。大電機工作時動力頭快速升降，小電機工作時動力頭慢速升降，并且速度可調。控制系統采用基于PLC 自動控制的人機交互界面，7.0 寸觸摸屏可觸摸控制，操作簡單，界面簡潔，主要數據顯示在屏幕上，觀看方便[1]。

1 深井鉆機的自動鉆進功能與邏輯控制

1.1 深井鉆機自動鉆進系統的主要結構

1）送桿機構。深井鉆機的送桿機構可以將170根鉆桿進行接桿與卸桿時的運輸功能。……