基于PLC的煤层气车载钻机控制系统设计与实现

1

作者 马芳进 李宁 李昂 《矿业装备》 2024年第4期149-151,共3页

目前煤层气的地面开采方式应运而生,其优点是布置灵活,使用周期长及生产效率高。对车载钻机的自动化控制是地面高效开采煤层气、从根本上消除瓦斯隐患、确保煤矿安全生产的重要手段。针对煤层气车载钻机电液系统总体控制思路,重点介绍... 目前煤层气的地面开采方式应运而生,其优点是布置灵活,使用周期长及生产效率高。对车载钻机的自动化控制是地面高效开采煤层气、从根本上消除瓦斯隐患、确保煤矿安全生产的重要手段。针对煤层气车载钻机电液系统总体控制思路,重点介绍了基于PLC的煤层气车载钻机电控系统,给出了主控PLC的硬件配置及整个系统软件的控制流程图,基于PLC设计了支持CAN总线交互的车载钻机控制系统,实时监测关键参数变化,在线反馈控制系统的异常状态,结果表明,该系统性能稳定可靠,故障率低,有较强的抗干扰能力和现场适应能力。 展开更多

关键词 煤层气 车载钻机 电控系统 PLC

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ZMK5530TZJ100型车载钻机的研制 被引量：31

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作者 凡东 常江华 +1 位作者 王贺剑 田宏亮 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第3期111-115,146,共6页

为解决车载钻机以往主要依赖进口,使用和维护成本高的问题,亟需研制高性价比且适宜于煤层气钻孔施工的国产车载钻机。在分析地面煤层气开发方式的基础上,总结出钻机应具备2 000 m深的钻进能力,在直井施工时应通过提高工艺适应性来提高... 为解决车载钻机以往主要依赖进口,使用和维护成本高的问题,亟需研制高性价比且适宜于煤层气钻孔施工的国产车载钻机。在分析地面煤层气开发方式的基础上,总结出钻机应具备2 000 m深的钻进能力,在直井施工时应通过提高工艺适应性来提高钻进效率,定向井应满足孔底钻具角度的精确控制。在此基础上研发了ZMK5530TZJ100型车载钻机,将柴油机动力系统、电液控制系统和钻进系统等集成于车辆底盘之上,结构紧凑;设计了主轴制动功能,实现孔底钻具角度的精确控制;采用伸缩式桅杆结构的给进机构,结构紧凑,行程长;设计了具有多种电液联动保护功能,系统冷却采用恒温闭式控制。ZMK5530TZJ100型车载钻机在晋城寺河矿进行工业性试验结果表明,最大钻孔深度1 675 m,钻机具有较好的工艺适应性和可靠性。 展开更多

关键词 车载钻机 全液压 动力头 地面煤层气抽采

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车载钻机伸缩桅杆的分析与研究 被引量：6

3

作者 吕晋军 《煤矿机械》 2017年第4期78-80,共3页

根据某型车载钻机相关技术要求,采用伸缩桅杆结构形式,分析了桅杆各关键结构及其工作状态。模拟桅杆实际工况,确定实际受载情况并进行相应的边界条件处理,运用有限元法分析了桅杆关键结构件-支撑架与滑动架的应力分布和位移变形情况,为... 根据某型车载钻机相关技术要求,采用伸缩桅杆结构形式,分析了桅杆各关键结构及其工作状态。模拟桅杆实际工况,确定实际受载情况并进行相应的边界条件处理,运用有限元法分析了桅杆关键结构件-支撑架与滑动架的应力分布和位移变形情况,为该型车载钻机的后续设计研究提供了理论依据,对同类型桅杆的分析研究具有一定的借鉴应用价值。 展开更多

关键词 车载钻机 伸缩桅杆 边界条件 有限元法

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修井机、车载钻机二级井架控制系统研究 被引量：1

4

作者 张斌 文永川 +4 位作者 崔凯 刘有平 龙涛 赵明建 雍欣 《石油机械》 北大核心 2012年第2期54-56,100,共3页

针对修井机、车载钻机二级井架在立放时是否伸出到位、二级井架承载块是否打开和收井架时承载块是否被钩住等问题,研制了一套用于油田修井机、车载钻机二级井架的控制系统。该系统可以根据监控情况做出相应的控制动作,对操作人员进行语... 针对修井机、车载钻机二级井架在立放时是否伸出到位、二级井架承载块是否打开和收井架时承载块是否被钩住等问题,研制了一套用于油田修井机、车载钻机二级井架的控制系统。该系统可以根据监控情况做出相应的控制动作,对操作人员进行语音提示,保证立放井架作业过程安全,同时提高作业效率。该控制系统在现场已使用了0.5 a,运行情况良好,既能安全生产,又能提高作业工效,具有明显的社会效益和经济效益。 展开更多

关键词 修井机 车载钻机 二级井架PLC控制 报警

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泡沫钻进车载钻机的设计 被引量：1

5

作者 燕南飞 冯达晖 《煤矿机电》 2006年第3期16-18,共3页

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。

关键词 车载钻机 泡沫钻进 设计

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GZY-50型车载钻机液压系统的改造

6

作者 方坤 徐辉雄 《西部探矿工程》 CAS 2005年第3期143-145,共3页

在保持GZY -5 0型钻机的机构的基础上 ,将它改造成水平钻机 ,特别是针对它的液压系统进行改造 ,使之液压系统的功能满足水平钻机的要求。主要是对钻机的回转回路。

关键词 GZY—50 车载钻机 液压系统 非开挖技术 回转回路

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车载钻机ATB260角齿轮传动箱的输出轴结构优化设计

7

作者 李峰 毛杰 梁存真 《河南科技》 2015年第5期60-63,共4页

车载钻机需要大功率、大转矩且高转速的输出,这就要求齿轮箱能够满足这样的要求,除对齿轮有严格的要求之外,还需对轴进行分析,轴的好坏直接关系着齿轮箱传动质量的好坏,而以往传统的ATB260车载钻机角齿轮箱直齿传动的输出轴,习惯性地设... 车载钻机需要大功率、大转矩且高转速的输出,这就要求齿轮箱能够满足这样的要求,除对齿轮有严格的要求之外,还需对轴进行分析,轴的好坏直接关系着齿轮箱传动质量的好坏,而以往传统的ATB260车载钻机角齿轮箱直齿传动的输出轴,习惯性地设计成在轴上有一段凹处,这就大大降低了轴的强度以及轴的安全系数,并且使轴的变形量增加,本文在Solidworks Simulation的环境下,对输出轴进行分析,对比传统设计上的轴和经过优化之后的轴在应力、合位移及应变上的区别。 展开更多

关键词 ATB260车载钻机 齿轮箱 优化设计 输出轴 有限元

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煤层气车载钻机电控系统设计 被引量：12

8

作者 赵良 《工矿自动化》 北大核心 2019年第8期101-104,共4页

针对传统机械仪表及液控方式不能满足煤层气车载钻机安全、精准、高效的施工需求问题,设计了一种煤层气车载钻机电控系统。该系统由传感器、副控台、控制箱、主控台组成:副控台采集柴油机参数并实现柴油机启停、油门调节和油门切换等控... 针对传统机械仪表及液控方式不能满足煤层气车载钻机安全、精准、高效的施工需求问题,设计了一种煤层气车载钻机电控系统。该系统由传感器、副控台、控制箱、主控台组成:副控台采集柴油机参数并实现柴油机启停、油门调节和油门切换等控制功能;控制箱通过驱动液压系统电磁阀进行逻辑控制;主控台用于司钻人员观察钻进参数和操作钻进作业。现场应用结果表明,该系统可实时、准确地监测并显示柴油机和钻机钻进参数,实现柴油机运行及钻机钻进逻辑控制,为辅助钻进施工及提升钻进质量提供了保障。 展开更多

关键词 煤层气开采 车载钻机 电控系统 钻进参数监测 钻进逻辑控制

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煤层气车载钻机的研制及应用 被引量：7

9

作者 王瑞泽 凡东 +2 位作者 田宏亮 常江华 鲁飞飞 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第8期146-151,共6页

为了满足地面煤层气抽采钻孔施工垂直井、L型井、水平对接井和羽状分支井等多种井型的需求,以及替代目前使用和维护成本较高的进口车载钻机,研制了ZMK5530TZJ60型与ZMK5530TZJ100型2款不同能力的煤层气车载钻机。车载钻机在车辆底盘上... 为了满足地面煤层气抽采钻孔施工垂直井、L型井、水平对接井和羽状分支井等多种井型的需求,以及替代目前使用和维护成本较高的进口车载钻机,研制了ZMK5530TZJ60型与ZMK5530TZJ100型2款不同能力的煤层气车载钻机。车载钻机在车辆底盘上集成了钻进系统、电液控制系统、以及柴油机驱动动力系统等部分。设计了大通孔式动力头,动力头主轴具有制动装置,可对孔底钻具钻进角度进行精确控制。钻机给进机构采用伸缩桅杆式结构,可在短机身上获得长行程。设置了多种电液联动保护系统,可避免误操作对钻机造成的损坏。钻机在山西寺河矿区进行了工业性试验,试验结果表明钻机具有较强的工艺适应性和可靠性。 展开更多

关键词 车载钻机 地面煤层气抽采 电液控制 动力头

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煤层气车载钻机远程电液控制系统研制及应用 被引量：8

10

作者 赵良 《煤炭工程》 北大核心 2019年第6期145-148,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 车载钻机 电液控制 CAN总线 CODESYS

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基于PLC的煤层气车载钻机控制系统设计 被引量：8

11

作者 李兰珍 李若冰 魏爱玲 《煤矿机械》 北大核心 2020年第9期190-192,共3页

对车载钻机的自动化控制是高效开采煤层气、从根本上消除瓦斯隐患、确保煤矿安全生产的重要手段。针对煤层气车载钻机机电液系统总体控制思路,采用Beckhoff CX8050 PLC设计了支持CAN总线交互的车载钻机控制系统。通过EtherCAT实时传输扩... 对车载钻机的自动化控制是高效开采煤层气、从根本上消除瓦斯隐患、确保煤矿安全生产的重要手段。针对煤层气车载钻机机电液系统总体控制思路,采用Beckhoff CX8050 PLC设计了支持CAN总线交互的车载钻机控制系统。通过EtherCAT实时传输扩展I/O的信号参数,由ARM9内核控制器CX8050 PLC高效处理监控数据,通过CAN总线或I/O输出控制柴油机和机电液系统,实时监测关键参数变化,在线反馈控制系统的异常状态。 展开更多

关键词 煤层气 车载钻机 控制系统 PLC CAN

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基于CAN总线的车载钻机远程故障诊断研究 被引量：6

12

作者 赵良 《煤矿机械》 北大核心 2019年第8期158-160,共3页

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。... 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。 展开更多

关键词 车载钻机 CAN总线 故障诊断 数据采集

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大直径钻孔用煤矿车载钻机研制及应用 被引量：5

13

作者 刘祺 《煤矿机械》 北大核心 2020年第2期152-154,共3页

为满足地面电缆孔和矿山地面救援孔等大直径深孔钻进的施工需要,对现有MDY-60型车载钻机结构进行分析研究,针对大直径深孔钻进对车载钻机的功能性要求,设计了大转矩回转器总成、大转矩卸扣装置和大开口孔口装置,最终形成了MDY-60A新型... 为满足地面电缆孔和矿山地面救援孔等大直径深孔钻进的施工需要,对现有MDY-60型车载钻机结构进行分析研究,针对大直径深孔钻进对车载钻机的功能性要求,设计了大转矩回转器总成、大转矩卸扣装置和大开口孔口装置,最终形成了MDY-60A新型钻机及配套装置,并完成了性能测试及工业性试验。试验结果表明,改型后的钻机转矩大,上、卸扣效率高,孔口大直径钻具通过性好,可适用于空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进和定向钻进等多种钻探工艺,为高效安全钻孔施工提供了设备保障。 展开更多

关键词 车载钻机 回转器总成 卸扣装置 大直径钻孔

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车载钻机底盘自动调平系统研究 被引量：5

14

作者 刘庆修 《煤矿机械》 北大核心 2014年第11期70-72,共3页

车载钻机底盘是大吨位钻机关键部件之一,具有支撑保证钻机稳定性的作用,由于车载钻机钻孔深度超过600 m,并且传统调平都是人工凭直觉手动操作,导致底盘水平度误差较大,影响到钻探安全,进而对钻进轨迹产生较大影响。以车载钻机为研究对象... 车载钻机底盘是大吨位钻机关键部件之一,具有支撑保证钻机稳定性的作用,由于车载钻机钻孔深度超过600 m,并且传统调平都是人工凭直觉手动操作,导致底盘水平度误差较大,影响到钻探安全,进而对钻进轨迹产生较大影响。以车载钻机为研究对象,在分析三支撑、四支撑优缺点的基础上,提出采用并联双支腿加独立双支腿的四支撑的方案。该方案在地面上实现了安全、高效、自动调平,彻底解决了四支撑"虚腿"问题。 展开更多

关键词 车载钻机 调平 四支撑 并联双支撑

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煤层气车载钻机配套换杆装置的研制及应用 被引量：4

15

作者 常江华 《煤矿机械》 北大核心 2019年第10期142-144,共3页

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... 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。 展开更多

关键词 车载钻机 换杆装置 提升架 液压系统 煤层气

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4000m低温车载钻机固控系统的研制 被引量：9

16

作者 柴占文 牟长清 +3 位作者 侯召坡 张杰 陈玲 王贵平 《石油机械》 北大核心 2011年第10期57-60,63,共5页

低温车载钻机固控系统在设计和制作方面的关键技术是保证所有部件能够在-45～50℃正常工作,车载固控系统的关键技术是车载罐体结构设计和固控系统流程设计。为此,对固控系统的容积和结构、钻井液罐体的结构、工艺流程、保暖和供暖系统... 低温车载钻机固控系统在设计和制作方面的关键技术是保证所有部件能够在-45～50℃正常工作,车载固控系统的关键技术是车载罐体结构设计和固控系统流程设计。为此,对固控系统的容积和结构、钻井液罐体的结构、工艺流程、保暖和供暖系统进行设计,并确定了低温材料的选择方法。现场应用表明,环境温度为-45℃时,固控区保温棚内部温度不低于10℃;在风力达7级的恶劣天气和大雪天,保温棚的结构可靠,密封严密,可确保钻井正常进行;牵引车的运行速度为60 km/h,刹车灵敏、可靠,能将罐体顺利地拖往新井位,完全满足快速移运要求。 展开更多

关键词 低温车载钻机 固控系统 钻井液罐 工艺流程 保暖和供暖系统

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车载钻机给进装置设计及关键部件优化 被引量：4

17

作者 张阳 《煤矿机械》 北大核心 2019年第5期117-120,共4页

设计了车载钻机给进装置的倍程机构,为满足GB 1589-2016对车载钻机质量的要求,采用拓扑优化理论对给进装置的托板进行了拓扑优化和减重设计,根据减重设计后的有限元分析结果,在特定区域焊接加强肋使托板最大等效应力降低了44.72%;基于... 设计了车载钻机给进装置的倍程机构,为满足GB 1589-2016对车载钻机质量的要求,采用拓扑优化理论对给进装置的托板进行了拓扑优化和减重设计,根据减重设计后的有限元分析结果,在特定区域焊接加强肋使托板最大等效应力降低了44.72%;基于遗传算法目标优化理论,采用MATLAB-Python-ABAQUS联合仿真和数据交互的方法,获得了给进装置二级桅杆方钢的最优结构参数,并使方钢质量减少了41.24%。 展开更多

关键词 车载钻机 给进装置 拓扑优化 目标优化

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煤层气车载钻机多功能液压卸扣器的研制 被引量：4

18

作者 王振亚 鲁飞飞 邹祖杰 《煤矿机械》 北大核心 2019年第6期115-117,共3页

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... 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。 展开更多

关键词 车载钻机 多功能 液压卸扣器 分体式

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车载钻机CAN总线数据记录仪设计 被引量：10

19

作者 赵良 翁寅生 田宏亮 《电子设计工程》 2015年第5期55-57,60,共4页

针对车载钻机在施工现场使用的需求,设计了一种基于CAN总线的数据记录仪。文中首先介绍了总体构成,然后详细设计了以单片机LPC1768为核心、以CAN和USB为通讯方式、以SD卡为数据记录存储单元的硬件电路,并以LabVIEW为平台详细开发了系统... 针对车载钻机在施工现场使用的需求,设计了一种基于CAN总线的数据记录仪。文中首先介绍了总体构成,然后详细设计了以单片机LPC1768为核心、以CAN和USB为通讯方式、以SD卡为数据记录存储单元的硬件电路,并以LabVIEW为平台详细开发了系统配置和数据处理软件,实现了对车载钻机作业参数的实时记录,方便后期的故障查询和分析。应用及试验结果表明,该记录仪满足车载钻机使用需要,实用性强、便携性好,同时具备良好的扩展性及应用前景。 展开更多

关键词 数据记录仪 CAN总线 车载钻机 设计

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煤矿车载钻机大扭矩回转器的设计与应用 被引量：3

20

作者 刘祺 《煤矿机械》 北大核心 2020年第5期149-151,共3页

针对现有煤矿车载钻机回转器在矿山地面救援孔、电缆孔等大直径钻孔施工中存在的扭矩能力不足、钻进工艺适应性差等问题,设计适用于大直径钻孔施工的大扭矩回转器。该回转器采用4个低速大转矩液压马达对称布局,通过一级齿轮减速箱带动... 针对现有煤矿车载钻机回转器在矿山地面救援孔、电缆孔等大直径钻孔施工中存在的扭矩能力不足、钻进工艺适应性差等问题,设计适用于大直径钻孔施工的大扭矩回转器。该回转器采用4个低速大转矩液压马达对称布局,通过一级齿轮减速箱带动主轴回转,扭矩达到30 000 Nm;采用大直径泥浆冲管总成,泥浆管路通径达φ150 mm。通过型式试验及现场工业性试验表明,该回转器回转扭矩大,泥浆管路通径大,可适用于多种钻探工艺,满足大直径深孔钻进施工要求。 展开更多

关键词 车载钻机 回转器 减速箱 反循环

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