專利名稱：全套管鉆機(jī)糾偏方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種全套管鉆機(jī)糾偏方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
擺動式全套管鉆機(jī)是一種成孔設(shè)備，如圖1所示為現(xiàn)有的擺動式全套管鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括套管al、輔助施工設(shè)備套管驅(qū)動器a2、旋挖鉆a3和如圖2所示的自動浮動控制系統(tǒng)b。該鉆機(jī)在工作中會將套管夾緊，整機(jī)提起，將整機(jī)的重量都加在套管上，再輔以搓動功能，將套管鉆入土層內(nèi)，然后通過外圍設(shè)備將套管內(nèi)的土取出，灌入混凝土，最后將套管拔出，即可形成一個樁。如圖1所示的鉆機(jī)占地面積小，沒有泥漿池，不使用泥漿，為干式作業(yè)，施工現(xiàn)場整潔無污染，適合大城市對施工環(huán)保的要求；而且可直接對抓挖土進(jìn)行觀察、取樣鑒定，對樁端持力層鑒定判別可靠，保證樁的質(zhì)量，孔壁無泥皮，樁側(cè)壁摩擦阻力大，有利于提聞單粧承載力。為了能夠很好地實現(xiàn)鉆孔打樁，圖1所示的擺動式全套管鉆機(jī)需要通過如圖2所示的自動浮動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制來實現(xiàn)在巖石層上的作業(yè)，浮動控制可以將套管微微撐起，讓套管前端的齒與巖層面輕微接觸，進(jìn)行搓管打孔，以保護(hù)套管前端的齒。圖2所示的自動浮動控制系統(tǒng)包括上卡盤bl、下卡盤b2、提升油缸b3、提升油缸b4、夾緊油缸b5和搓管油缸b6。上述現(xiàn)有技術(shù)擺動式全套管鉆機(jī)工作過程包括:先將旋挖鉆機(jī)動力頭上的套管驅(qū)動器a2與套管al連接,動力頭旋轉(zhuǎn)壓入套管al,讓旋挖鉆機(jī)先進(jìn)行鉆進(jìn)工作。由于隨著深度的增加扭矩增大，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到一定深度后，例如10米左右，動力頭扭矩將無法滿足鉆孔需求，如遇到較硬的地層，如巖石層，此時則需要在圖2所示的自動浮動控制系統(tǒng)控制下繼續(xù)進(jìn)行鉆孔打樁，此時旋挖鉆機(jī)動力頭上的旋挖鉆進(jìn)行孔內(nèi)取土工作，自動浮動控制系統(tǒng)的上卡盤bl舉起，夾緊套管al，然后將下卡盤b2提起，此時整機(jī)的重量都加在了套管al上邊，通過套管al的齒，將力加載到土層上，搓動后，即可打孔。上述自動浮動控制系統(tǒng)工作時，由于套管al的垂直角度無法獲得，同時打孔時也沒有角度的限制，通常是靠眼睛來觀察套管是否是垂直的，或者用一個水平尺來測量，這樣套管al很可能會傾斜，最終導(dǎo)致所成的孔也是傾斜的，不能時時保證孔的垂直度，且增加了施工工人的體力勞動；而樁孔合格的最重要的指標(biāo)之一就是成孔垂直度，當(dāng)套管al傾斜時，將對成孔的垂直度造成很大的影響，嚴(yán)重影響成孔的質(zhì)量。甚至可能由于成孔傾斜角度超過一定值，而導(dǎo)致成孔不能使用，被廢掉，造成很大的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種全套管鉆機(jī)糾偏方法、裝置及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的全套管鉆機(jī)成孔垂直度無法保證，導(dǎo)致程控質(zhì)量差的問題。本發(fā)明方法包括:本發(fā)明實施例提供一種全套管鉆機(jī)糾偏裝置，包括:糾偏桁架、固定圈、彈性部件、拉力傳感器和控制器；所述固定圈，可套在套管鉆機(jī)的套管上；在選定方向上設(shè)置的所述彈性部件，一端與所述拉力傳感器相連，另一端與所述固定圈相連；所述拉力傳感器，與所述糾偏桁架相連，用于檢測與自身連接的彈性部件所承受的拉力；所述糾偏桁架，用于支撐所述固定圈、彈性部件和拉力傳感器；所述控制器，用于接收所述拉力傳感器傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向。在本發(fā)明可選的實施例中，所述糾偏桁架，具體包括:設(shè)定數(shù)量的豎支撐桿，連接各豎支撐桿頂端的支撐圈、連接相鄰豎支撐桿中部設(shè)定位置的中部橫支撐桿、連接選定的相鄰支桿底端的底部橫支撐桿；所述拉力傳感器與所述支撐圈相連。在本發(fā)明可選的實施例中，所述固定圈上設(shè)置滑動槽，所述彈行部件與所述固定圈相連接的一端設(shè)置滑動球，所述滑動球可在所述滑動槽中滑動。在本發(fā)明可選的實施例中，所述彈性部件，具體包括成設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一彈性部件，以及設(shè)置在各第一彈性部件相反方向的第二彈性部件；相應(yīng)的，所述拉力傳感器，具體包括成設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一拉力傳感器，以及設(shè)置在各第一拉力傳感器相反方向的第二拉力傳感器。在本發(fā)明可選的實施例中，所述控制器，具體用于:當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整；當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。本發(fā)明實施例提供一種全套管鉆機(jī)糾偏系統(tǒng)，包括:驅(qū)動裝置和上述的全套管鉆機(jī)糾偏裝置；所述驅(qū)動裝置，用于在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對所述套管的垂直度調(diào)整。在本發(fā)明可選的實施例中，所述驅(qū)動裝置，具體包括設(shè)置在選定方向的定位油缸或提升油缸，所述驅(qū)動裝置具體用于在所述控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。本發(fā)明實施例提供一種全套管鉆機(jī)糾偏方法，通過上述的全套管鉆機(jī)糾偏裝置實現(xiàn)，包括:控制器接收所述拉力傳感器傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向；驅(qū)動裝置在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對所述套管的垂直度調(diào)整。在本發(fā)明可選的實施例中，所述根據(jù)所述各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向，具體包括:當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整；當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。在本發(fā)明可選的實施例中，所述在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，具體包括:在所述控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。本發(fā)明有益效果如下:本發(fā)明實施例提供的全套管鉆機(jī)糾偏方法、裝置及系統(tǒng)，通過包括糾偏桁架、定位圈、拉力傳感器、彈性部件和控制器的糾偏裝置，通過彈性部件在各個方向的受力情況實現(xiàn)檢測全套管鉆機(jī)上套管的傾斜情況，在套管發(fā)生傾斜時能夠及時檢測到，并自動反饋給控制器，從而可以實時的對套管進(jìn)行傾斜度調(diào)整，保證套管成孔的垂直度；該糾偏裝置能夠通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自動糾偏，使套管自動歸位，無需人工檢測和監(jiān)控，節(jié)約了人力資源成本，且保證了成孔具有較好的垂直度。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中全套管鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中自動浮動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏裝置的具體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖5為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏裝置的具體結(jié)構(gòu)主視圖；圖6為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏裝置的具體結(jié)構(gòu)左視圖；圖7為本發(fā)明實施例中固定圈和彈性部件的連接方式示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)套管受力分析示意圖；圖10為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)糾偏方法的流程圖；圖11為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)工作狀態(tài)主視簡圖；圖12為本發(fā)明實施例中圖11所示的工作狀態(tài)下套管左偏時的示意圖；圖13為本發(fā)明實施例中圖11所示的工作狀態(tài)下套管右偏時的示意圖；圖14為本發(fā)明實施例中糾偏裝置控制糾偏時的工作狀態(tài)主視簡圖；圖15為本發(fā)明實施例中全套管鉆機(jī)工作狀態(tài)左視簡圖16為本發(fā)明實施例中圖15所示的工作狀態(tài)下套管前/后偏時的示意圖；圖17為本發(fā)明實施例中糾偏裝置控制糾偏時的工作狀態(tài)左視簡圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中全套管鉆機(jī)成孔垂直度不能得到保證的問題，本發(fā)明實施例提供一種全套管鉆機(jī)糾偏裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括:糾偏桁架11、固定圈12、彈性部件13、拉力傳感器14和控制器。糾偏桁架11，包括按設(shè)定方式布置的設(shè)定數(shù)量的支撐桿111和設(shè)置在頂部的支撐圈112。如圖3所示的糾偏桁架11是一個底部為四邊形，頂部為圓形，整體成錐形的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，實際應(yīng)用中糾偏桁架11不限于圖中所示的結(jié)構(gòu)，只要能夠起到固定支撐拉力傳感器
14、彈性部件13和固定圈12的作用，使支撐圈112在套管傾斜時位置不發(fā)生傾斜即可，能夠使不同方向的彈性部件的受力發(fā)生變化能夠準(zhǔn)確地反映套管的傾斜程度。固定圈12，可套在套管鉆機(jī)的套管上。如圖3所示的，固定圈12可以套在套管上，與套管配合，形成一定的拉力，此處盡量使固定圈與套管的中心重合，在套管發(fā)生角度偏移或傾斜時，固定圈可以隨之偏移，使不同方向的彈性部件的受力發(fā)生變化。在選定方向上設(shè)置的彈性部件13，一端與拉力傳感器14相連，另一端與固定圈12相連。如圖3所示在四個方向設(shè)置了彈性部件13，其中設(shè)置的四個彈性部件13相鄰的兩個相互垂直，不相鄰的兩個受力方向相反，當(dāng)然在實際設(shè)置時，彈性部件可以根據(jù)需要設(shè)置，不限于圖3中所示的四個。彈性部件可以選用強(qiáng)力彈簧。拉力傳感器14，與糾偏桁架11包括的支撐圈112相連，用于檢測與自身連接的彈性部件13所承受的拉力。圖3所示的拉力傳感器可以選擇拉拉力傳感器，用于檢測彈性部件在套管傾斜時所受的拉力?？刂破?，用于接收所述拉力傳感器14傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向。優(yōu)選的，上述控制器，具體用于:當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整；當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。如圖9所示為圖3和圖4所示的設(shè)置四個彈性部件時的拉力傳感器的受力情況示意圖，其中四個方向的拉力傳感器所受拉力分別表示為F1、F2、F3和F4，F(xiàn)l和F2為兩個第一拉力傳感器所受的拉力，F(xiàn)3和F4為兩個第二拉力傳感器所受的拉力，F(xiàn)l和F3方向相反，F(xiàn)2和F4方向相反。具體的，上述糾偏桁架11，具體包括設(shè)定數(shù)量的豎支撐桿，連接各豎支撐桿頂端的支撐圈112、連接相鄰豎支撐桿中部設(shè)定位置的中部橫支撐桿、連接選定的相鄰支桿底端的底部橫支撐桿。上述糾偏桁架11的一個具體結(jié)構(gòu)示例如圖4、5和6所示，其中圖4為該糾偏桁架的俯視圖，圖5為該糾偏桁架的主視圖，圖6為該糾偏桁架的左視圖。如圖4、5和6所示的糾偏裝置，其糾偏桁架包括四根豎支撐桿111a，四根豎支撐桿Illa的底端可固定于地面上；四根豎支撐桿Illa的頂部連接支撐圈112 ;四根豎支撐桿Illa每相鄰的兩根的中部由一根中部橫支撐桿Illb連接，用于加固糾偏桁架的整體結(jié)構(gòu)；四根豎支撐桿Illa底部則僅設(shè)置了三根用于連接相鄰的豎支撐桿Illa的底部橫支撐桿111c，一邊留有缺口，以便跨越全套管鉆機(jī)而不會與套管發(fā)生干涉，從而使安裝更方便。該糾偏桁架可以采用鋼結(jié)構(gòu)，通過焊接的方式形成，也可以采用其他材質(zhì)的材料形成，只要能保證穩(wěn)定性即可。上述糾偏裝置中包括的彈性部件13，具體包括成設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一彈性部件，以及設(shè)置在各第一彈性部件相反方向的第二彈性部件；相應(yīng)的，拉力傳感器14，具體包括成設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一拉力傳感器，以及設(shè)置在各第一拉力傳感器相反方向的第二拉力傳感器。如圖3和4所示的包括兩個第一彈性部件和兩個第二彈性部件，其中第一彈性部件相互垂直。在實際應(yīng)用中，第一彈性部件不限于兩個。上述固定圈12和彈性部件13的連接，具體的可以采用如圖7所示的連接方式，其中，固定圈12上設(shè)置滑動槽121，彈性部件13與固定圈12相連接的一端設(shè)置滑動球131，滑動球131可在滑動槽121中滑動。這種方式可以有效的避免固定圈12和套管之間產(chǎn)生扭力，從而使得彈性部件的受力更準(zhǔn)確地體現(xiàn)套管的傾斜情況?；诮y(tǒng)一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種全套管鉆機(jī)糾偏系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)如圖8所示，包括:上述的全套管鉆機(jī)糾偏裝置I和驅(qū)動裝置3。驅(qū)動裝置3，用于在控制器的控制下，根據(jù)全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對套管的垂直度調(diào)整。優(yōu)選的，上述驅(qū)動裝置3，具體包括設(shè)置在選定方向的定位油缸或提升油缸，驅(qū)動裝置3具體用于在控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。基于統(tǒng)一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種全套管鉆機(jī)糾偏方法該方法流程如圖10所示,包括:步驟SlOl:控制器接收拉力傳感器傳遞的拉力信號。以圖3和圖4所示的糾偏裝置為例，控制器分別獲取四個拉力傳感器的拉力信號，以獲取四個拉力傳感器所受的拉力F1、F2、F3和F4，為了便于描述，在下邊的描述中認(rèn)為左方向的拉力為F3、右方向的拉力為Fl、前方向的拉力為F2、后方向的拉力為F4。步驟S102:根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向。確定全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向的過程具體包括:當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整；當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。沿用圖9所示的受力分析圖，將4個方向的拉拉力傳感器的拉力信號輸入控制器，該控制器可以選用PLC控制器。控制器經(jīng)過計算，得出各個方向的拉力值，即左方向的拉力F3、右方向的拉力Fl、前方向的拉力F2、后方向的拉力F4。根據(jù)圖9所示的受力分析圖可以看出:左右方向的合力為AFX=F1_F3，，根據(jù)AFX可以確定套管是否存在左右傾斜，當(dāng)存在時，根據(jù)是向左傾斜還是向右傾斜，確定套管調(diào)整方向；前后方向的合力為Λ FY=F2-F4,根據(jù)Λ FY可以確定套管是否存在前后傾斜，當(dāng)存在時，根據(jù)是向前傾斜還是向后傾斜，確定套管調(diào)整方向。步驟S103:驅(qū)動裝置在控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對套管的垂直度調(diào)整。控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作的過程具體包括:在控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。沿用上邊的例子，當(dāng)確定套管向左傾斜時，調(diào)整左方的提升油缸伸縮桿，使套管左邊提升，回歸中心位置；當(dāng)確定套管向右傾斜時，調(diào)整右方的提升油缸伸縮桿，使套管左邊提升，回歸中心位置；當(dāng)確定套管向前傾斜時，調(diào)整前方的定位油缸伸縮桿，使套管前邊提升，回歸中心位置；當(dāng)確定套管向后傾斜時，調(diào)整前方的定位油缸伸縮桿，使套管后邊提升，回歸中心位置。下面通過具體圖示說明套管的不同傾斜狀態(tài)的具體處理情況。如圖11所示為全套管鉆機(jī)工作狀態(tài)主視簡圖，圖11中顯示了全套管鉆機(jī)包括的套管4和驅(qū)動裝置，從圖11可以看到驅(qū)動裝置包括的上卡盤31、下卡盤32、左搓油缸33、右搓油缸34、左提升油缸35和右提升油缸36，定位油缸37和夾緊油缸38在圖11中未顯示，可以參見圖15所示。圖12為圖11所示的全套管鉆機(jī)套管左偏時的示意圖。圖13為圖11所示的全套管鉆機(jī)套管右偏時的示意圖。圖14為糾偏裝置控制糾偏時的工作狀態(tài)主視簡圖；從圖14中可以看到糾偏裝置的糾偏桁架跨越安裝在套管上。沿用圖9所示的受力分析圖，通過步驟S102和步驟S103的處理過程，將4個方向的拉拉力傳感器的拉力信號輸入控制器，該控制器可以選用PLC控制器?？刂破鹘?jīng)過計算，得出各個方向的拉力值，即左方向的拉力F3、右方向的拉力F1、前方向的拉力F2、后方向的拉力F4。根據(jù)受力分析圖可以看出:左右方向的合力為AFX=F1_F3。當(dāng)Λ FX>0時，說明此時套管的上端向左傾斜，此時控制左提升油缸35電磁比例閥的電流，將左提升油缸35的伸縮桿伸出，將上卡盤31的左端托起，使套管向中心位置靠近。當(dāng)AFX〈0時，說明此時套管的上端向右傾斜，此時控制右提升油缸36電磁比例閥的電流，將右提升油缸36的伸縮桿伸出，將上卡盤31的右端托起，使套管向中心位置靠近。如圖15所示為全套管鉆機(jī)工作狀態(tài)左視簡圖，從圖15可以看到驅(qū)動裝置包括的上卡盤31、下卡盤32、左搓油缸33、右搓油缸34 (在圖15中與左搓油缸33重疊)、左提升油缸35、右提升油缸36 (圖15中未顯示出來)、定位油缸37和夾緊油缸38。圖16為圖15所示的全套管鉆機(jī)套管前偏或后偏時的示意圖。圖17為糾偏裝置控制糾偏時的工作狀態(tài)主視簡圖；從圖14中可以看到糾偏裝置的糾偏桁架跨越安裝在套管上。
沿用圖9所示的受力分析圖，通過步驟S102和步驟S103的處理過程，將4個方向的拉拉力傳感器的拉力信號輸入控制器，該控制器可以選用PLC控制器。控制器經(jīng)過計算，得出各個方向的拉力值，即左方向的拉力F3、右方向的拉力F1、前方向的拉力F2、后方向的拉力F4。根據(jù)受力分析圖可以看出:前后方向的合力為AFY=F2_F4。當(dāng)Λ FY>0時，說明此時套管的上端向后傾斜，此時控制定位油缸37電磁比例閥的電流，將定位油缸37的伸縮桿桿縮回，通過左搓管油缸33和右搓管油缸34來將上卡盤31向前推動(圖15、圖16和圖17中箭頭方向)，使套管向中心位置靠近。當(dāng)AFY〈0時，說明此時套管的上端向前傾斜，此時控制定位油缸37電磁比例閥的電流，將定位油缸37的伸縮桿伸出，通過左搓管油缸33和右搓管油缸34來將上卡盤31向后拉動，使套管向中心位置靠近?？梢姡惭b上糾偏桁架之后，當(dāng)套管向左偏斜時，右邊的拉力傳感器的拉力增大，左邊的拉力傳感器的拉力減小，通過強(qiáng)力彈簧的拉伸作用，可有效檢測到套管左右傾斜的問題，可以通過控制各個油缸的動作，來保證擺動式全套管鉆機(jī)工作時，可以進(jìn)行自行糾偏，使套管處于垂直的位置，間接保證成孔的質(zhì)量。當(dāng)套管向右、前、后傾斜時，其原理也是類似的，因此可以防止套管向各個方向的傾斜，該方法只要擺動式全套管鉆機(jī)將套管夾緊后，安裝上此糾偏裝置，通過機(jī)械部分的糾偏歸位、拉力傳感器數(shù)據(jù)的輸入計算，邏輯控制左提升油缸、右提升油缸和定位油缸，即可進(jìn)行自動的糾偏功能，無需人工控制和監(jiān)控。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全套管鉆機(jī)糾偏裝置，其特征在于，包括:糾偏桁架、固定圈、彈性部件、拉力傳感器和控制器； 所述固定圈，可套在套管鉆機(jī)的套管上； 在選定方向上設(shè)置的所述彈性部件，一端與所述拉力傳感器相連，另一端與所述固定圈相連； 所述拉力傳感器，與所述糾偏桁架相連，用于檢測與自身連接的彈性部件所承受的拉力； 所述糾偏桁架，用于支撐所述固定圈、彈性部件和拉力傳感器； 所述控制器，用于接收所述拉力傳感器傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述糾偏桁架，具體包括: 設(shè)定數(shù)量的豎支撐桿，連接各豎支撐桿頂端的支撐圈、連接相鄰豎支撐桿中部設(shè)定位置的中部橫支撐桿、連接選定的相鄰支桿底端的底部橫支撐桿；所述拉力傳感器與所述支撐圈相連。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述固定圈上設(shè)置滑動槽，所述彈行部件與所述固定圈相連接的一端設(shè)置滑動球，所述滑動球可在所述滑動槽中滑動。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述彈性部件，具體包括成設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一彈性部件，以及設(shè)置在各第一彈性部件相反方向的第二彈性部件；相應(yīng)的， 所述拉力傳感器，具體包括成`設(shè)定角度設(shè)置的設(shè)定數(shù)量的第一拉力傳感器，以及設(shè)置在各第一拉力傳感器相反方向的第二拉力傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制器，具體用于: 當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整； 當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。
6.一種全套管鉆機(jī)糾偏系統(tǒng)，其特征在于，包括:驅(qū)動裝置和如權(quán)利要求1-5任一所述的全套管鉆機(jī)糾偏裝置； 所述驅(qū)動裝置，用于在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對所述套管的垂直度調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置，具體包括設(shè)置在選定方向的定位油缸或提升油缸，所述驅(qū)動裝置具體用于在所述控制器的控制下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。
8.一種全套管鉆機(jī)糾偏方法，通過如權(quán)利要求1-5任一所述的全套管鉆機(jī)糾偏裝置實現(xiàn)，其特征在于，包括: 控制器接收所述拉力傳感器傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向； 驅(qū)動裝置在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，實現(xiàn)對所述套管的垂直度調(diào)整。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向，具體包括: 當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第一拉力傳感器的方向調(diào)整； 當(dāng)根據(jù)檢測到的拉力信號，確定第一拉力傳感器檢測到的第一彈性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力傳感器檢測到的第二彈性部件所承受的拉力時，確定所述套管向第二拉力傳感器的方向調(diào)整。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述在所述控制器的控制下，根據(jù)所述要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)的油缸進(jìn)行動作，具體包括: 在所述控制器的控制 下，根據(jù)套管要調(diào)整的方向，控制相應(yīng)方向的定位油缸的伸縮桿動作來進(jìn)行定位調(diào)整或控制相應(yīng)方向的提升油缸伸縮桿動作來進(jìn)行提升操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全套管鉆機(jī)糾偏方法、裝置及系統(tǒng)，該方法包括糾偏桁架、固定圈、彈性部件、拉力傳感器和控制器；所述固定圈，可套在套管鉆機(jī)的套管上；在選定方向上設(shè)置的所述彈性部件，一端與所述拉力傳感器相連，另一端與所述固定圈相連；所述拉力傳感器，與所述糾偏桁架包括的支撐圈相連，用于檢測與自身連接的彈性部件所承受的拉力；所述糾偏桁架，用于支撐所述固定圈、彈性部件和拉力傳感器；所述控制器，用于接收所述拉力傳感器傳遞的拉力信號，根據(jù)各方向的拉力信號的大小，確定所述全套管鉆機(jī)中套管要調(diào)整的方向。該方法通過糾偏裝置保證鉆機(jī)工作時套管的垂直度，避免套管傾斜。
文檔編號E02D5/38GK103104195SQ20131003375
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者徐亞光, 毛彥淇, 肖文靜, 李昱, 何歡 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司