一种钻机的智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钻机的智能控制系统，通过计算油缸驱动钻机所需的总功率，而后将其与电机组的输出功率相比较，根据第一计算公式进行判定，进而关停或开启对应数量的电机，实现了在满足电机组的输出功率可保证钻机的正常工作的前提下，最大限度的降低了电机组的功耗。且在钻机驱动单元中设置变频器，使钻机能够自由平滑的启动、正反转及无级变速，利于钻孔工作且可保护钻机。

【技术实现步骤摘要】
一种钻机的智能控制系统
本专利技术涉及钻机
，具体涉及一种钻机的智能控制系统。
技术介绍
现有的钻机多为通过电机组驱动液压泵，进而带动油缸驱动钻机工作。在这个过程中，电机组的输出功率为固定的，而钻机所需的总功率是根据不同土层和土质随时改变的。因此，为了满足钻机在任何时候都可获取足够的功率，人们常常将电机组的所有电机开启，使其达到最大输出功率。当钻机的所需功率降低时，此时电机组的总输出功率一直处于最大输出，输出功率远大于所需的总功率，导致能源的极大浪费。而现有技术中，为了降低功耗浪费，主要通过人工经验大致判断所需功率的大小，进而选择电机组的输出功率，这样的方法具有如下缺陷：第一，需要较强的经验对其进行判断，且判断结果不够精确；第二，需要人为操作，费时费力；第三，无法根据钻机的实施变化改变电机组的输出功率；第四，钻机的所需功率的变化不是由土质或土层的改变引起时，工作人员无法依据经验判断得出结果。
技术实现思路
为了解决因钻机所需功率发生变化导致的电机组输出功率浪费等问题，本专利技术提出了一种钻机的智能控制系统,包括：采集模块，用于采集油缸的有效工作面积和油缸的负载；计算模块，用于根据油缸的有效工作面积计算钻机所需的总功率N目标；调配模块，用于根据钻机所需的总功率调配电机组的总输出功率N输出并发出执行指令；所述调配模块实现调配功能包括步骤：S1、将油缸所需的电机总功率与电机组的总输出功率N输出进行比较，并根据第一计算公式：|N输出-N目标|＝xN均+y；式中，x为自然数，N均为电机的平均输出功率，y为大于等于零且小于N均的数；当N目标>N输出时,进入步骤S2；当N目标<N输出时,进入步骤S3；当N目标＝N输出时,则结束调配；S2、开启x+1台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；S3、关闭x台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；执行模块，用于根据调配结果执行指令；所述执行模块包括：钻机驱动单元；所述钻机驱动单元与电机组相连，用于将电机组的动力传输至钻机，所述钻机驱动单元设有变频器。进一步地，所述计算模块包括：压强计算单元，用于根据油缸的有效工作面积和油缸的负载获取油缸的平均工作压强；流量计算单元，用于根据油缸的平均工作压强获取油缸的流量；所需电机总功率计算单元，用于根据油缸的流量和油缸的平均工作压强获取油缸所需的电机总功率N目标。进一步地，油缸的有效工作面积的获取公式为：式中，油缸的有效工作面积A为油缸的无杆腔体的工作面积，D为油缸内直径。进一步地，获取油缸的平均工作压强的计算公式为：式中，n为油缸数量，p为n个油缸间的平均工作压强，F为n个油缸的总负载，A为单个油缸的有效工作面积。进一步地，获取油缸的流量的计算公式为：Q＝v×A×n；式中，v为油缸运行速度。进一步地，油缸所需的电机总功率N目标的计算公式为：式中，Q泄为系统泄露流量，ηb为液压泵的效率系数。进一步地，所述执行模块还包括：电气控制单元、阀门控制单元、监控单元及维护单元。进一步地，所述监控单元包括：位移传感器、倾角传感器、震动传感器、噪声传感器、扭转传感器、速度传感器及显示仪表。进一步地，所述维护单元包括远程控制块，与监控单元相连，通过区域组网并依据监控单元的反馈进行远程维护。进一步地，所述智能控制系统还包括选择模块，用于根据不同地质选择对应钻进参数，所述钻进参数包括：进尺速度、转速及扭矩。与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：(1)即使同一电机组内的各个电机的输出功率不一致，本专利技术也可根据电机组中一台电机的平均输出功率计算出所需关停或开启的电机数量，而后再进行重新计算判定，避免了因电机组中的各个电机的输出功率不一致而导致关停或开启后对应数量电机后仍存在电机组输出功率不足或过剩的情况，最大限度的降低了电机组的功耗。(2)可提供两种不同的启停方式：第一种为一次性开启x+1台或关闭x台电机，而后重新进行比较判定直至满足结束调配的条件，其工作效率高，可在短时间内对电机组中的多台电机进行调配；第二种为一次只启停一台电机，而后重新进行比较判定直至满足结束调配的条件，其效率较低，但可避免因一次开启或关停多台电机导致钻机获得的功率过高进而导致钻机损坏或钻机获得的功率过低进而导致钻机无法正常工作，工作人员可根据不同需求进行选择。(3)同时满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均时才可结束调配，即油缸所需总功率大于电机组的输出功率，但两者的差值小于电机组中一台电机的平均输出功率，即在满足了电机组的输出功率可保证钻机的正常工作的前提下，最大限度的降低了电机组的功耗。(4)可实时计算钻机的所需的总功率，进而对电机组进行调配，在钻机的所需功率的发生连续变化时，也可在第一时间对电机组进行调配，进一步降低电机组的功耗。(5)在钻机驱动单元中设置变频器，电机组的功率首先经过变频器而后传递至钻机，使钻机能够自由平滑的启动、正反转及无级变速，利于钻孔工作且可保护钻机。附图说明图1为实施例中智能控制系统的模块化结构示意图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。请参照图1，本专利技术公开了一种钻机的智能控制系统，包括：采集模块，用于采集油缸的有效工作面积和油缸的负载；计算模块，用于根据油缸的有效工作面积计算钻机所需的总功率N目标；调配模块，用于根据钻机所需的总功率调配电机组的总输出功率N输出并发出执行指令；所述调配模块实现调配功能包括步骤：S1、将油缸所需的电机总功率与电机组的总输出功率N输出进行比较，并根据第一计算公式：|N输出-N目标|＝xN均+y；式中，x为自然数，N均为电机的平均输出功率，y为大于等于零且小于N均的数；当N目标>N输出时,进入步骤S2；当N目标<N输出时,进入步骤S3；当N目标＝N输出时,则结束调配；S2、开启x+1台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；S3、关闭x台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；执行模块，用于根据调配结果执行指令；所述执行模块包括：钻机驱动单元；所述钻机驱动单元与电机组相连，用于将电机组的动力传输至钻机，所述钻机驱动单元设有变频器。在本实施例中，根据油缸的负载(即受力大小)这一个变量分步计算，最终得出油缸驱动钻机所需的总功率大小；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻机的智能控制系统,其特征在于，包括：/n采集模块，用于采集油缸的有效工作面积和油缸的负载；/n计算模块，用于根据油缸的有效工作面积计算钻机所需的总功率N

【技术特征摘要】
1.一种钻机的智能控制系统,其特征在于，包括：
采集模块，用于采集油缸的有效工作面积和油缸的负载；
计算模块，用于根据油缸的有效工作面积计算钻机所需的总功率N目标；
调配模块，用于根据钻机所需的总功率调配电机组的总输出功率N输出并发出执行指令；所述调配模块实现调配功能包括步骤：
S1、将油缸所需的电机总功率与电机组的总输出功率N输出进行比较，并根据第一计算公式：
|N输出-N目标|＝xN均+y；
式中，x为自然数，N均为电机的平均输出功率，y为大于等于零且小于N均的数；
当N目标>N输出时,进入步骤S2；当N目标<N输出时,进入步骤S3；当N目标＝N输出时,则结束调配；
S2、开启x+1台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；
S3、关闭x台或1台电机后判定是否满足N目标≥N输出且|N输出-N目标|<N均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；
执行模块，用于根据调配结果执行指令；所述执行模块包括：钻机驱动单元；所述钻机驱动单元与电机组相连，用于将电机组的动力传输至钻机，所述钻机驱动单元设有变频器。


2.根据权利要求1所述的一种钻机的智能控制系统，其特征在于，所述计算模块包括：
压强计算单元，用于根据油缸的有效工作面积和油缸的负载获取油缸的平均工作压强；
流量计算单元，用于根据油缸的平均工作压强获取油缸的流量；
所需电机总功率计算单元，用于根据油缸的流量和油缸的平均工作压强获取油缸所需的电机总功率N目标。


3.根据权利要求1所述的一种钻机的智能控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良夫，周志华，徐新战，毛伟，
申请(专利权)人：浙江中锐重工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33