探討水平定向鉆機動力頭旋轉速度控制方法的改進

張亮

摘要：目前的水平定向鉆進動力頭的控制系統中，通常只含有一個運行速度控制檔位，這就導致系統運行中，只能夠保持一個速度運行。基于對水平定向鉆進動力頭運行原理的分析，本文探討了該結構的速度控制方法的改進模式，從而讓該結構在后續的運行過程中，可以通過專業化的調整方法，讓整個系統系統可以按照多種旋轉速度參數運行。

關鍵詞：水平定向鉆進動力頭;旋轉速度;控制方法

引言：水平定向鉆進動力頭的運行過程，其可以在目前的系統運行中，通過傳動結構，實現對于多個運行參數的分析工作，之后使得該動力頭可以在水平方向上向前和向后運行。在實際的操作過程，實際上整個結構上只含有一個檔位，且在不同的質地土層鉆探過程中，會通過對于該結構的處理與控制，雖然能夠適應一些特定類型的土層，但是并不能適應所有質地的區域。

1水平定向鉆進動力頭旋轉速度控制原理

1.1系統控制方法

在水平定向鉆進動力頭的運行過程，要根據被鉆孔區域的質地、厚度等信息，控制該設備的運行參數。從系統的整體運行原理上來看，水平定向鉆進動力頭被安裝于鉆探架上，之后在運行過程中，鉆頭可以在鉆探架上向前和向后移動。在動力頭的前端，會在鉆鋌上安裝鉆桿結構，使用旋轉泵帶動馬達轉動，讓其帶動鉆鋌設備，并實現鉆桿的正向與反向旋轉[1]。在實際的鉆孔工作中，操作人員通過向前和向后旋轉控制手柄，則可以讓動力頭的鉆鋌結構旋轉，至于旋轉的速度，則和手柄向前與向后的運行行程相關，其中控制手柄的S端輸出控制電流，其參數越大，則控制電磁閥的閥芯運行距離越長，在旋轉泵內部，斜盤的擺角越大，旋轉泵排出的液壓油也越多，則轉速的控制馬達轉速越大。

1.2系統改進目的

水平定向鉆進動力頭的當前控制過程中，該設備上只存在一個檔位，這意味著整個系統的可控性較低。在目前工作中，對于土質松軟的土層，操作人員可以加快動力頭的旋轉速度以及推拉速度，當遇到硬土質或堅硬的巖石時，操作人員可以放慢動力頭的旋轉速度以及推拉速度。對于單個檔位的轉速控制系統中，難以控制該動力頭和鉆桿的運行速度，對于土壤中含有較多淤泥、流砂層、巖石層以及卵石堆積層結構來說，在水平定向鉆進動力頭的控制過程中，難以實現對于所有這類土層的適應。對于結構較為復雜的土層結構來說，目前的鉆孔施工體系下，操作人員采取的方法只能是使用功能中等速度制作導向孔，之后開展擴孔操作，這對于手柄推拉控制方法來說，實際上難以滿足不同類型土層的處理工作要求。

2水平定向鉆進動力頭旋轉速度控制方法改進

2.1針對結構的改進

在鉆機動力頭的旋轉速度控制過程中，要通過對于整個結構的分析，在其中增設控制開關，該開關的作用是，可以讓整個結構的處理過程，借助該開關結構提高整個系統的運行速度。在該控制器中，可以將動力頭的旋轉速度信息輸入到該系統中配置的控制器，之后借助控制器控制馬達的旋轉速度，則在動力頭中配置的兩個旋轉馬達可以形成多個速度的組合運行方案，之后讓整個系統可以實現多個檔位輸出，則可以實現多個檔位的輸出。對于改進后的系統，對于其中配置的旋轉馬達，要在其中設置前置電路，且控制電路和控制器連接，該裝置根據連接桿的操作角度，向兩個馬達傳遞不同的電力參數，該系統可實現自主性地運行，從而調整整個動力頭的旋轉速度。同時考慮到動力頭也要能夠實現反向旋轉，也需要在其中配置電磁閥，作用是，反向旋轉控制桿處于運行狀態時，則電磁閥運行，向馬達施加反向電流，整個動力頭反轉，并且速度可控。

2.2改進之后系統操作原理

2.2.1旋轉高速開關的操作

鉆機動力頭的系統運行過程中，對于動力頭中的鉆桿、鉆鋌結構需要能夠處于高速穩定的運行狀態。在整個系統的結構運行過程，在其中配置高速開關，在操作時，該結構中的旋轉主閥與旋轉泵的端口鏈接，從而讓旋轉馬達的電磁閥得到電力供應，則該結構可以運行;對于旋轉手柄向前或向后操作時，則在具體的控制中，第一旋轉馬達可以與鉆機動力頭連接鉆桿連接，讓整個系統處于高速旋轉狀態;對于在其中配置的高速旋轉開關，若操作時屬于二擋狀態，則控制電磁閥、旋轉主閥和旋轉泵端口同時接通，第一和第二旋轉馬達同時得到電力支持，兩者共同作用下提高動力頭的轉速，此時對旋轉手柄施加向前或者向后的操作時，則兩個旋轉馬達保持同步性的旋轉速度變化模式。

2.2.2旋轉手柄的操作

在鉆機動力頭的具體控制過程中，會通過使用旋轉手柄，分析在具體的處理過程中，該系統的具體處理方法。在具體的操作過程，通過對于各類開關運行狀態的控制，已經可以對旋轉馬達的基礎轉速、控制方案、馬達的旋轉方向做出控制，則后續的系統運行速度控制中，則需要使用操作桿微調鉆機動力頭的速度參數。其中旋轉手柄輸出的電磁閥電流越大，則該系統的移動距離越大，則旋轉泵的斜盤擺角增加，之后排出液壓油增加，旋轉速度加快。

鉆機動力頭的手柄從中間位置向前推進過程，則電流輸出端輸出的旋轉泵控制電磁閥電流增加，旋轉泵控制閥芯的移動距離增加，則旋轉泵內部的斜盤擺角增大，旋轉泵輸出壓力油增加，同時該系統中的其他相關參數增加，則在整個整個系統的運行過程，通過對于該信息的處理，讓其他的各類器件可以按照該系統的處理方法，之后可以讓該系統能夠更好協調系統的運行速度。

鉆機動力頭的操作過程中，當旋轉手柄是從中間位置向后拉動時，則在手柄的運行過程中，手柄向旋轉泵的控制電磁閥輸出電流增加，則可以讓旋轉泵控制該電磁閥的閥芯移動距離增加，且系統的斜盤擺角同時增加，在后續的處理過程中，旋轉泵的排出液壓油也會增加，之后讓產生的電流信號反饋給反轉動作的控制電磁閥，則反轉電磁閥動作，之后讓旋轉馬達處于反轉狀態，讓鉆機動力頭也處于反轉狀態。

2.3系統改造成果

從系統的運行邏輯上來看，由于增設了鉆機動力頭的旋轉速度檔位，所以在整部設備的運行過程，可以更好根據該系統的調整方法，以順應不同類型的土層結構，之后帶動該系統的運行[2]。另外在系統的后續運行過程，發現整體上的系統控制難度相對較小，則可以在系統的具體操作中，當人員經過一段時間的培訓之后，則已經可以完全按照該方法的處理模式、處理規格與具體的工作方案，科學控制該系統的實際運行參數，從而可以讓整個系統可更好順應具體的系統操作要求。

結論：綜上所述，在鉆機動力頭的當前旋轉速度控制工作中，由于整個系統中只存在一個固定性的檔位，會導致其在具體的運行過程中，無法適應所有類型的土層結構。對于系統的調整工作中，可以在其中配備兩臺旋轉馬達，同時加入信號的處理平臺，從而讓該系統在后續的工作中，可以根據開關、操縱桿的同時處理，控制系統的運行狀態。

參考文獻：

[1]李靜，王鵬，唐桂軍.水平定向鉆機動力頭旋轉速度控制方法的改進[J].工程機械與維修，2019（03）：63-64.

[2]李靜，盧金龍，唐桂軍.水平定向鉆機動力頭推拉速度及推拉力度控制方法的改進[J].工程機械與維修，2018（05）：54-55.