基于ATO模式的煤矿井下多变幅履带钻机模块化平台开发

随着煤矿井下履带钻机客户定制化的不断普及,针对履带钻机产品种类及规格呈现精细化、多样化、复杂化等特点,成功开发了多变幅履带钻机模块化平台。分析了模块化平台研制过程中的4个关键环节：模块化平台的建设,模块化部件合理划分及开发,模块化部件的集成与开发,面向客户的模块化定制模式;提出了基于ATO模式（订单装配模式）的多变幅履带钻机产品模块化定制流程。应用效果表明：多变幅履带钻机模块化平台的建立,产品研发周期缩短了75%,降低了新产品开发成本,提升了快速应对市场需求的能力,方便了产品升级、售后和生产组织管理。     

煤矿井下坑道钻机产品数据管理模型与系统

有效的产品数据和设计过程管理是煤矿井下坑道钻机数字化开发的保障。结合企业批量定制的生产模式和钻机产品的变型开发特点,定义了钻机的产品数据管理需求;建立了钻机产品数据管理的各项功能模型,包括项目管理、文档管理、流程管理、BOM管理、零部件管理、组织权限管理和系统集成;给出钻机产品数据管理系统的总体结构、系统组成和拓扑构型,并采用Team Center Express软件予以实现。最后,结合ZDY6000L产品数据实例对该系统的有效性予以说明和验证,并予以了系统实现。     

岩心钻探设备的现状与发展

介绍了国内外岩心钻机的发展现状，并结合目前我国的实际应用状况，分别就机械传动钻机、液压传动钻机与当今主流钻探工艺的适应性进行了分析比较，认为全液压岩心钻机是发展方向。但是，两种传动型式的钻机会在较长时期内共存，全液压岩心钻机的系列研发与机械传动岩心钻机的改型、改进应处于并重的地位。并指出在产品研发和产业化制造过程中需关注的问题。     

3500m岩心钻探装备在油气井勘查中的示范应用

3500 m岩心钻探装备（YDX—6型钻机）是我国自主研发的深部矿产资源勘查技术装备,采用N级口径钻深可达3500 m,其最大特点是采用长油缸钻进和起下钻。本文主要介绍了该钻机在油气井勘查中生产试验情况,同时对矿区地层、钻孔结构、钻进过程、钻进效果、遇到的主要问题及解决办法等进行了介绍。     

煤矿井下坑道钻机数字化设计技术

结合企业批量定制生产和产品变型开发的特点,定义了坑道钻机的数字化设计流程;提出了坑道钻机数字化设计中的数字化建模、数字化仿真和数字化管理3项关键技术。数字化建模用于建立产品三维模型和装配分析;数字化仿真用于分析产品的动态特性;数字化管理则用于管理产品设计过程及其数据。进而建立了坑道钻机数字化设计平台,包括基础、平台和应用3个层次。结合千米定向钻机开发说明了该数字化设计技术的应用。     

新型SPT-600拖车钻机的研制

介绍了新型SPT-600拖车钻机的总体结构、系统工作原理、主要技术参数、主要部件的结构特点,钻机使用时需配套的相关钻具等,并分析了该钻机的性能特点及优势。最后总结出钻机研发中应注意的几个问题。     

大口径桩基工程钻机发展趋势初探

大口径桩基工程钻机因基础工程建设的蓬勃发展而获得迅猛发展,钻井技术和钻机应用水平达到了新的高度.通过对钻机技术的应用分析、钻机生产企业动向进行分析、研究钻机发展趋势,为机械厂桩基工程钻机的研发和产品结构布局提供建议.     

300米岩心钻机液压传动系统的改进设计及分析

我厂生产的300米岩心钻机是一种机械传动、液压给进和操纵的立轴式钻机。它的代表产品先后有XU300-2型、XU300-2A型和XY-2型钻机。它们的液压系统的主要区别在于：XU300-2型和XU300-2A型钻机的液压系统，是由定量的齿轮油泵供油，采用了调压溢流阀的旁路调压回路和多路换向阀（13—0）操纵的方向控制回路。它所采用的大部分液压元件与五十年代的产品基本一样，一直未加以改造。这种液压系统也是一直沿用下来，它存在着许多不合理的部分。XY-2型钻机，则是1982年底经部级鉴定，并于1984年起形成了     

一款可获取大直径冰芯的钻机——蓝冰钻

蓝冰钻（BID,Blue Ice Drill）是一款大直径、便携式钻机系统,由美国麦迪逊-威斯康辛大学冰钻设计与操作团队研发,可以从近地面的钻点快速获取直径241 mm、无污染的冰芯样品.蓝冰钻的主要组成部分如下：1）下井电机/齿轮减速器：带动冰芯钻刀和外管内的芯管旋转,以便高效运送切割下来的固态冰;2）变频驱动器及配套的控制箱,管理钻机的输入电源;3）安装在反扭杆两侧的把手,在地面以上时起到反扭作用;4）冰芯回收工具：回收冰芯不是通过钻头上的卡刀,而是由独立的冰芯回收工具完成;5）其他附属设备：所有的下井设备通过在绞车上运行的绳索,悬挂在一个可折叠的三脚架上.蓝冰钻系统最少可由两个人操作,并已成功在南极Taylor冰川蓝冰区完成两个工作季.本款钻机系统的升级版本——深蓝冰钻（BID-Deep）,目前已经完成设计,获取冰芯深度可至200 m.     

无卷扬机液压缸升降式钻机

目前,液压动力头岩心钻机大多采用液压缸给进,液压卷扬机提升。近年来,国外多个国家以液压技术见长的公司,研发了无卷扬机液压缸升降式钻机,它与传统钻机设计理念不同,液压缸不单是给进机构也作为提升机构。这种钻机取消了结构复杂而笨重的卷扬机、天车、游动滑车组。液压缸提升系统井架不承受提升载荷,井架尺寸小,轻便;整个设备体积小、质量轻、成本低、技术经济指标先进。它为研发液压动力头钻机提供了一种新机型。介绍了瑞典山特维克浅钻和挪威MH公司RamRig深孔钻机的结构和其他一些国家研发和应用情况。阐述了双液压缸提升和液压缸-钢丝绳倍速机构两种不同系统的工作原理及应用特点。     

ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机液压系统设计

提高全液压坑道钻机液压系统的技术水平,对于改善钻机整机性能及提高瓦斯抽采孔的成孔率具有重要意义。在对全液压坑道钻机液压系统现状分析的基础上,根据钻探工艺和液压传动控制系统节能的要求,设计了ZDY6000L型覆带式全液压坑道钻机液压系统,其功能主要包括行走回路、回转回路、给进回路和辅助回路。经型式试验和现场工业性试验表明,该液压系统设计合理、先进可靠,具备良好的机动性,且节能增效。     

4000 m地质岩心钻机在天津东丽区 地热资源调查中的示范应用

为了验证XD-40型钻机的性能参数,结合天津市东丽区地热井工程进行了示范应用。在钻进过程中φ311 mm口径钻深2258.83 m,超过了钻机额定钻深能力,提升系统、回转系统、液压系统、交流变频控制系统、数据及仪表参数监控系统、数据储存系统、钻机底座及钻塔等主要技术性能得到验证,并对钻机总体布置、控制系统程序、实用性设计进优化完善。XD-40型钻机机械化程度高,可以满足深孔钻探工艺要求,并可在地热、浅层油气勘探等领域进行应用拓展。     

基于嵌入式技术的全液压钻机参数监测软件设计

为降低矿用钻机监测诊断系统开发成本,实现监测诊断系统的通用性和可移植性,简化操作流程,面向国内主流全液压钻机设计了一款嵌入式参数监测软件。软件以STM32F407微处理器为运行环境,利用C语言在Visual Studio 2013环境下开发完成。在emWin Simulation上完成GUI仿真测试后,将该软件安置在ZDY4000LR钻机上,并进行了软件功能验证实验。实验表明：该软件运行稳定可靠,可实时监测钻机参数;并具有数据存取功能;软件配置灵活,移植方便,成本可控;适用于不同型号、不同监测需求的全液压钻机。     

RC350型空气反循环钻机的研制与工艺试验

RC350型空气反循环钻机是一种全液压、长行程进给的动力头式钻机,能满足多种钻进工艺方法、适于多种钻进用途,尤其适合于西部大开发和缺水地区找矿。着重介绍了RC350型空气反循环钻机的结构特点、研制情况、主要参数、设备试验和工艺试验等情况。     

煤矿井下自动化钻探技术概况与智能化发展前瞻

针对煤矿井下钻场人员需求大、安全隐患多、一人操作难以同时控制钻机动作并从全局视角知悉钻机运行状态等问题,引入了数字孪生技术,设计开发了钻机远程服务平台。该平台系统以ZDY25000LDK钻机为载体,融合了钻机远程控制系统、数字孪生模型和参数监测系统3方面技术,通过检测与执行层、数据传输层和远程集控层实现钻机远程控制、钻机运行全生命周期映射与参数监测。钻机远程控制系统实现了实时远距离控制钻机,数字孪生模型能够映射钻机各运动部件的运动状态,并能通过仿真实验为钻探施工提供先验参考,参数监测系统实现了对钻机状态参数和钻进参数的实时监测。基于该钻机远程服务平台,进行了平台的功能性和实时性验证。试验结果表明：钻机远程服务平台能够实现钻机远程控制,并从全局视角上映射和监测钻机运行状态和参数,通过数字孪生体仿真,得出钻机上扣过程中动力头回转速度和给进速度的最优比值为4.28,与实际上扣情况相符。平台操作方便、实时性高、可靠性好、人机交互友好,为煤矿井下钻探工作的减人增效和智能化升级提供了解决方案。

     

钻井机辅助操作平台研制

钻井机辅助操作平台主要用于对操作人员进行钻机装备的模拟训练,使操作员迅速熟悉钻机的操作和使用方法,全面掌握装备的性能和提高训练效果与水平。钻井机辅助操作平台,采用半实物仿真模拟开展项目研制,即采用仿实方案,操作结果通过电视或投影显示设备反馈给受训人员。实时仿真设备完成指令控制和效果显示,接口设备完成数据采集和通讯,仿真机实现虚拟钻机模拟训练。     

我国煤矿井下智能化钻探技术装备发展与展望

煤矿井下智能化钻探技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分,也是当前煤矿企业深入推进减人增效工作所急需的先进技术装备。系统总结了“十三五”期间我国煤矿井下智能化钻探技术装备所取得的阶段性成果,重点介绍了自动化钻机、随钻参数监测系统和旋转导向系统等关键技术装备的发展现状。全面分析了制约井下智能化钻探技术装备研发与应用的关键因素:钻机智能化水平较低、随钻探测数据类型少、多系统集成控制难。在此基础上提出深入推进数字化、网络化、智能化技术与传统坑道钻探技术结合,强化多学科融合和协同创新能力;并不断加强智能化钻探技术装备研发与应用人才的培养力度,以技术装备为支撑、以数字化平台为保障、以人才队伍建设为基础;在智能化钻机、高精度数据获取与传输技术、钻孔轨迹智能优化与控制技术、辅助关联设备集成控制技术、数字化钻进平台开展攻关,以实现煤矿井下钻孔全流程智能化施工作业。      

煤矿井下钻机变幅机构的发展现状与展望

钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数,即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点,总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求,提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标,即能够快速准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固可靠、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析,提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向,建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。     

环境取样钻机的关键技术及发展趋势研究

环境质量同生活品质密切相关,环境取样钻机在环境质量检测中扮演着不可或缺的角色。本文综述了直推式、声频振动式和回转式环境取样钻机的工作原理及发展历程,总结了国内外钻机在智能化、结构紧凑程度和外观造型上的差距,提出了环境取样钻机的关键能力,包括移动能力、钻进能力和样品保真能力,指出了环境取样钻机将朝着动力采用清洁能源、自动分析样品和适应多种场合的方向发展。