钻机打钻深度测量仪及使用该测量仪的钻机

摘要

本发明公开了一种钻机打钻深度测量仪及使用该测量仪的钻机，钻机包括机身，机身上装配有动力头，还包括用于测量钻机打钻深度的测量仪，测量仪包括用于磁化由动力头驱动的钻杆的永磁励磁装置和在钻机的动力头往复移动方向上布置在动力头前方的与磁化后的钻杆对应以测量钻杆内部磁通量变化的磁感应传感器，测量仪还包括随钻机的动力头往复移动的用于检测动力头前进、后退状态的加速度传感器，测量仪还包括与磁感应传感器的信号输出端及加速度传感器的信号输出端连接的用于对动力头往复运动周期进行计数的处理器。钻机上安装有测量仪，由测量仪对动力头的往复运动次数进行计数，并可避免卡杆时仍然进行计数的问题，结构简单，测量精度高。

说明书

技术领域

本发明属于钻机技术领域，具体涉及一种用于在钻机打钻过程中测量钻机打钻深度的深度测量仪及使用该测量仪的钻机。

背景技术

当前在国内许多行业涉及到打钻应用，如煤矿抽采钻孔、建筑钻井等，其应用都涉及到对打钻深度的测量。

传统测量方法为人工统计打进的钻杆数量，将钻杆数量乘以钻杆长度来计算打钻深度，这种传统测量方法存在人为误差，测量不准确。

现有的也有通过检测钻机往复次数来确定打入的钻杆数量进而确定打钻深度的，但这种测量方法在遇到钻机卡杆即钻机正常往复移动而钻杆出现卡滞的情况时，将继续计数，也会影响对打钻深度的正常测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻机打钻深度测量仪，以解决现有技术中通过检测钻机往复运动次数以确定打入钻杆数量时存在钻机卡杆仍然计数的技术问题；本发明还提供一种使用上述测量仪的钻机。

为实现上述目的，本发明所提供的钻机打钻深度测量仪的技术方案是：钻机打钻深度测量仪，包括用于磁化由动力头驱动的钻杆的永磁励磁装置和用于在钻机的动力头往复移动方向上布置在动力头前方的与磁化后的钻杆对应以测量钻杆内部磁通量变化的磁感应传感器，测量仪还包括用于随钻机的动力头往复移动以检测动力头前进、后退状态的加速度传感器，测量仪还包括用于与磁感应传感器的信号输出端及加速度传感器的信号输出端连接的用于对动力头往复运动周期进行计数的处理器。

所述的磁感应传感器为用于布置磁化后的钻杆外周的线性霍尔传感器。

本发明所提供的钻机的技术方案是：钻机，包括机身，机身上沿前后方向往复移动装配有用于驱动钻杆旋转打孔的动力头，所述的钻机还包括用于测量钻机打钻深度的测量仪，测量仪包括用于磁化由动力头驱动的钻杆的永磁励磁装置和在钻机的动力头往复移动方向上布置在动力头前方的与磁化后的钻杆对应以测量钻杆内部磁通量变化的磁感应传感器，测量仪还包括随钻机的动力头往复移动的用于检测动力头前进、后退状态的加速度传感器，测量仪还包括与磁感应传感器的信号输出端及加速度传感器的信号输出端连接的用于对动力头往复运动周期进行计数的处理器。

所述的加速度传感器固设在动力头上。

所述的永磁励磁布置在动力头后侧。

所述的磁感应传感器为用于布置在由磁化后的钻杆外周的线性霍尔传感器。

本发明的有益效果是：本发明所提供的钻机打钻深度测量仪工作时，永磁励磁装置将由动力头送入钻孔或从钻孔中抽出的钻杆的磁化，加速度传感器与动力头固定在一起来判断动力头的前进或后退的移动状态，当动力头钻进时，动力头连通加速度传感器推动钻杆3向前移动，钻杆由永磁励磁装置磁化，因为钻杆具有磁滞性，当钻杆快速接近线性霍尔传感器时，线性霍尔传感器可以检测到钻杆内部磁通量由弱变强，线性霍尔传感器将所检测到的信号输送给处理器，同时，加速度传感器将向处理器输出表示钻机处于钻进状态的正信号。而当动力头回退时，动力头连同加速度传感器后退，线性霍尔传感器所检测到的钻杆内的磁通量将由强变弱，线性霍尔传感器将所检测到的信号输送给处理器，同时，加速度传感器将向处理器输出表示钻机处于回退状态的负信号。这样通过磁感应可以感应到钻杆内部磁通量的强弱变化，再结合加速度传感器所检测到的动力头前进或后退状态判断当前钻机的工作状态以对钻机往复次数进行计数。而当出现卡杆时，此时，动力头将带着加速度传感器继续往复移动，加速度传感器将向处理器输出信号，但因为卡杆时钻杆不动，此时线性霍尔传感器所检测到的钻杆内的磁通量不变，此时，线性霍尔传感器不向处理器输出信号，用于记录动力头往复次数的处理器可将此次动力头往复视为无效，不予记录。这样就可以有效避免卡杆时仍然计数的问题，进而可提高测量仪的测量精度。

本发明所提供的钻机上安装有测量仪，测量仪可对动力头的往复运动次数进行计数，并可避免卡杆时仍然进行计数的问题，其结构简单，测量精度高。

附图说明

图1是本发明所提供的钻机打钻深度测量仪一种实施例的结构原理图；

图2是图1所示测量仪的工作原理图；

图3是测量仪测量打钻深度的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，一种钻机打钻深度测量仪的实施例，该实施例中的测量仪包括用于在钻机的动力头2往复移动方向上分置于动力头2前后两侧的用于磁化由动力头2驱动的钻杆4的永磁励磁装置1和用于与磁化后的钻杆4对应以测量钻杆内部磁通量变化的磁感应传感器，此处的磁感应传感器为用于布置在磁化后的钻杆外周的线性霍尔传感器5。测量仪还包括用于固设在钻机的动力头2上以测量动力头前进或后退的移动状态的加速度传感器3，测量仪还包括用于与线性霍尔传感器5的信号输出端及加速度传感器3的信号输出端连接的用于对动力头往复运动周期进行计数的处理器，处理器的信号输出端连接有显示电路。

图2所示为测量仪的工作原理图，当动力头2带着钻杆4快速接近线性霍尔传感器5时，线性霍尔传感器5检测到磁化后的钻杆内的磁通量由弱变强。而当动力头快速离开线性霍尔传感器时，线性霍尔传感器检测到钻杆内部的磁通量由强变弱。

本实施例中，永磁励磁装置和磁感应传感器分置于动力头两侧，在其他实施例中，永磁励磁装置也可以布置在动力头的前侧。

本实施例中，用于检测磁化后的钻杆内部磁通量的变化的磁感应传感器为线性霍尔传感器，在其他实施例中，磁感应传感器还可以为多组检测线圈，被磁化的钻杆在通过相应线圈时，变化的会导致线圈产生电流，可以对检测线圈上的电流进行检测。

本发明还提供一种钻机的实施例，该实施例中的钻机的结构与现有技术中的钻机的结构大致相同，其区别主要在于在钻机上设有用于测量钻机打钻深度的测量仪，钻机包括机身，机身上往复移动装配有用于驱动钻杆旋转打孔的动力头2，所述测量仪采用如图1所示的结构，在此不再赘述，将测量仪的永磁励磁装置1和线性霍尔传感器5分置于动力头2的前后两侧，同时，将加速度传感器3固设在动力头2上并随动力头2一同往复移动。

本实施例中，永磁励磁装置和线性霍尔传感器分置于动力头的前后两侧，在其他实施例中，也可以将永磁励磁装置和线性霍尔传感器均放置于动力头的前侧。

当动力头2钻进时，动力头2连通加速度传感器3推动钻杆4向前移动，钻杆4由永磁励磁装置5磁化，因为钻杆具有磁滞性，当钻杆4快速接近线性霍尔传感器5时，线性霍尔传感器5可以检测到钻杆内部磁通量由弱变强，线性霍尔传感器5将所检测到的信号输送给处理器，同时，加速度传感器将向处理器输出表示钻机处于钻进状态的正信号。

当动力头2回退时，动力头2连同加速度传感器3后退，线性霍尔传感器5所检测到的钻杆内的磁通量将由强变弱，线性霍尔传感器4将所检测到的信号输送给处理器，同时，加速度传感器将向处理器输出表示钻机处于回退状态的负信号。

而当出现卡杆时，此时，动力头2将带着加速度传感器3往复移动，加速度传感器3将向处理器输出信号。卡杆时钻杆不动，此时线性霍尔传感器5所检测到的钻杆内的磁通量不变，此时，线性霍尔传感器5不向处理器输出信号，用于记录动力头往复次数的处理器可将此次动力头往复视为无效，不予记录。

在具体使用测量仪测量打钻深度时，在打入过程测量时的具体流程如图3所示。测量时，将动力头完成一个钻进工作状态和一个回退工作状态作为一个往复周期，计数一次，当线性霍尔传感器不向处理器输出信号时，即将动力头往复视为无效而忽略不计。假设动力头的钻进行程l，动力头的钻进次数为n，那么钻机打钻深度则为L=l*n。