基于双PLC协同作用的煤层气车载钻机控制系统设计

针对煤层气车载钻机传统液压控制不能满足市场需求,考虑钻机结构复杂、外形尺寸大、布线困难、控制I/O多等问题,设计研发一种基于双PLC协同作用的煤层气车载钻机控制系统,系统采用双PLC控制,主控PLC负责指令输入,副控PLC负责指令输出和检测反馈,解决I/O控制端口不够问题;设备钻杆拧卸扣和平台调平功能采用一键自动完成,避免人为单动操作衔接不畅和误操作危险;利用CAN总线进行通信,实现设备之间的数据共享,解决物理布线难、信息实时性差问题。工业性试验结果表明,该控制系统可靠性高、可操控性强、保护机制完善。     

车载钻机电液控制系统优化设计

针对煤层气车载钻机电液控方式布线乱、故障多、控制执行偏差大、误动作、操控失灵等问题,进行车载钻机电液控制系统优化设计。系统从两方面出发：一是优化系统通信方式,控制端与控制箱采用无线通信,控制箱与机身传感器、电磁阀采用CAN总线通信,解决布线乱、故障多问题;二是优化控制方法,传感器信号采集方面运用控制器端口滤波方法,钻进控制方面运用比例时线法,解决控制执行偏差大、误动作、操控失灵问题。通过工业性试验,系统安全、高效、稳定运行累计时间2 236 h,表明该控制系统可靠性高、实用性强。     

基于PLC的矿井钻机控制系统设计

为了适应煤矿装备的智能化、自动化潮流,以某型矿井钻机为研究对象,对矿井钻机主要结构进行分析,基于CAN总线、PLC及PID设计了矿井钻机控制系统,并对控制程序进行研究。结果表明,该系统能较好地实现对矿井钻机自动化和智能化控制,为矿井钻机及其他煤矿装备控制系统设计及智能化升级提供理论依据及技术参考。     

煤层气车载钻机远程电液控制系统研制及应用

在分析了煤层气车载钻机的应用区域及功能的基础上,研制了一套远程电液控制系统,以提高钻机自动化技术水平及减少人员安全隐患。该系统主要由电液双控液压阀、摄像头及远程控制台构成,选用CAN总线通讯与钻机电控系统快速配接|远程控制台内部以控制器为核心,介绍了钻机控制需求及信号型式|详细描述了以CoDeSys软件设计中手柄模拟量输入及比例阀PWM信号输出的编写方法。施工应用表明：该系统能够实现钻机的远程电控操作,比例阀响应时间在0.8s以内,可靠性高、便携性强,同时简化了远距离管线布置,使司钻人员远离井口,降低了劳动强度,提高了施工安全性。     

PLC在露天潜孔钻机控制系统中的应用

简述了CS165E潜孔钻机的工作原理和技术特点,重点介绍了由PLC组成的潜孔钻机电气控制系统.该系统实现钻进、行走、接卸杆功能的转换和PID调节功能,可显示和监控各种工况的设定值、测量值和系统可变参数.     

煤层气车载钻机动力头的研制及应用

为满足地面煤层气抽采孔、电缆孔和矿山地面救援孔的施工需要,研制了一款适用于煤层气车载钻机的多功能动力头。该动力头采用双速液压马达一级齿轮减速驱动主轴回转,结构紧凑、传动效率高、主轴通径大、转速扭矩调节范围广且具有主轴制动功能,可适用于空气潜孔锤、气举反循环和定向钻进等多种钻探工艺。现场试验表明,该动力头能力大,效率高,功能全且易操作,为高效安全钻井施工提供设备保障。     

煤层气车载钻机上杆装置液压系统设计及优化

煤层气车载钻机配套用上杆装置可实现钻杆的自动接续功能,其液压系统的设计优化对于上杆装置的功能及工作性能尤为重要。通过分析上杆工艺流程及单次循环时间,液压系统设计采用了前后两级液压阀组合方式。通过降低系统发热量和提高柴油机功率利用率对液压系统进行优化,同时针对优化后液压系统的辅助回路存在流量波动现象进行分析,对调角油缸分流防冲击回路进行研究,实现2个调角油缸同步功能,降低了外部载荷冲击,保护整体上杆装置结构件不受破坏,研究结果可为上杆装置液压系统的正常工作提供理论基础。     

基于CAN总线的车载钻机远程故障诊断研究

为了解决煤层气车载钻机野外维修周期长、售后服务不及时、钻进经验缺乏以及销售竞争较大等问题,提出了一套远程故障诊断系统。该系统采集终端利用CAN总线技术,通过钻机电控系统实时采集钻机运行状态,并将采集数据发送至故障诊断平台。描述了该系统从采集到数据显示及分析的工作流程,详细阐述了数据采集及处理方法;设计了采用B/S构架的故障诊断平台,并介绍了其故障分析及故障诊断的方法。该系统在车载钻机上的应用,打破了时间、空间局限,有利于钻机施工效率的提升,并能把握住服务市场,能使短暂的产品销售升级为长期的服务项目。     

煤层气车载钻机配套换杆装置的研制及应用

目前,煤层气车载钻机换杆大多采用人工辅助的方式,效率较低,且存在安全隐患。为提高换杆效率和操作安全性,开发了HG-2型换杆装置,该装置由车载钻机提供液压动力源,简化了结构并降低了使用成本;利用提升架完成钻具从地面到换杆装置平台的转运,工人劳动强度低;夹持器具有2个方向的浮动功能,保证拧卸钻杆时螺纹不受损伤。该换杆装置在晋城配合车载钻机完成了现场试验,满足钻杆及钻铤的换杆需求,提高了换杆效率,降低劳动强度的同时提高了安全性能。     

SDC-2500型煤层气车载钻机桅杆支架的模态分析

煤层气车载钻机桅杆是重要的执行机构,桅杆支架是桅杆的重要支撑,其工作振动的稳定性直接决定着桅杆工作的可靠性。采用有限元模态分析方法,对桅杆支架自由振动状态和预应力状态进行模态模拟分析,得到此两种状态下固有频率和模态振型数值结果及变化规律,通过对比分析,说明二者的结果很相近,但也存在细微差别,结果表明预应力对桅杆支架的振动影响很小,同时验证了桅杆支架不会产生共振,为支架结构设计提供了支撑,为拓扑优化设计和更深入的动力学分析提供了理论基础,具有十分重要的意义。     

泡沫钻进车载钻机的设计

本文介绍在野外钻探作业中车载钻机的设计思路,该钻机采用汽车动力和泡沫钻进的工艺方法,解决了野外钻探作业中电源与水源的缺乏问题。     

CS-165E型潜孔钻机PLC电液控制系统的设计

CS-165E露天潜孔钻机采用SPT-K-2024控制器作为电液控制系统的核心部件,由SPT-K-2024控制器直接驱动电液比例阀和电磁阀,接受传感器信号;通过CANO-PEN总线实现2个控制器和一个SPT-X-AT2纯文本显示器组网,极大地提高了系统的稳定性和可靠性。     

煤层气车载钻机给进装置强度分析

给进装置是煤层气车载钻机的核心部件,对其强度要求非常高。通过分析煤层气车载钻机给进装置结构强度特点,选择主要承载部件二级给进和滑轮架进行强度分析。将由solidedge绘制的给进装置三维模型导入ABAQUS并建立有限元模型,在强力起拔极限工况下对主要承载部件进行分析。通过分析表明,该工况下给进装置的强度完全符合设计要求,最终通过物理样机性能试验,对煤层气钻机给进装置强度分析结果进行验证。     

煤层气排采控制系统研究

针对传统煤层气排采的工作方式主要以人工现场值守为主,存在低时效、低速效、低灵敏性等缺点,提出并设计了一种基于PLC的煤层气排采控制系统。系统以西门子S7-300型PLC为控制中心,以控制井底流压为核心,将RS485信号线采集到的井底压力计实测值与井底流压预期降低值进行比较后,得到偏差信号,并传输至PLC程序控制运算器中,然后根据运算结果调节变频器,进而能够实时调整排采设备的运转速度,最终达到控制井底流压的目标,实现煤层气井“连续、稳定”的生产方针。排采试验结果表明,该套系统自动调节性能良好,执行排采制度精度高,达到了预期效果。     

车载钻机在地质勘探工程中的应用

我国煤炭、石油资源丰富,但大多位于缺水、缺电人烟稀少的偏远山区,采用传统装载钻探设备进行勘探难度非常大.车载钻机作为钻探设备中一种较新的装载形式,可将钻探设备与钻具集于一车,具有自动化程度高、机动性强、工作效率高等特点.本文介绍了车载钻机所具有的特性,并探讨了车载钻机在我国煤层气勘探、煤矿事故紧急抢险救援以及石油勘探中的应用,说明了在使用车载钻机时应注意的事项等,最后对全文进行了总结.     

煤层气车载钻机多功能液压卸扣器的研制

针对目前煤层气(Coal Bed Methane,CBM)车载钻机施工现场所用卸扣器使用过程中出现的重量大、扭矩小、适用范围窄、使用步骤繁琐等问题,研制了一套多功能液压卸扣器,最大卸扣扭矩130 kNm,满足Φ73～400 mm钻杆、钻头、潜孔锤等钻具联接丝扣的卸扣需求,同时解决现有煤层气车载钻机在发生事故时,动力头与钻杆上部丝扣卸扣困难的问题。工业性试验表明该卸扣器卸扣能力强、结构轻便、适用钻具范围广,操作简便,提高了钻具卸扣效率,降低了工人劳动强度。     

基于PLC的空压机控制系统设计

为了保证空压机安全高效地运行,实现空压机的自动监测与控制,分析了控制要求,应用软启动器、小型PLC和必要的传感器件,设计了空压机控制系统,详细介绍了控制系统的工作原理,软、硬件设计和实现,并给出了梯形图清单。     

ZMK5530TJZ100车载钻机动力头优化设计

以煤层气车载钻机动力头为研究对象,在钻机最大工作负荷下,对动力头提出了功能要求,并确定了设计方案。采用三维建模软件建立动力头三维数字模型,应用CAE软件对动力头的关键部件进行了有限元分析,得出了其工作过程中的应力及应变分布规律。根据数值模拟结果对初始设计方案进行优化设计。样机的现场应用结果表明动力头设计很好的满足了车载钻机的功能要求,可靠性高。