1、2200m全液压岩心钻机方案,中国地质装备总公司,一、深孔取心钻进对钻机的要求,1、升降系统 2、回转系统 3、给进系统 4、卡夹系统,2019/1/10,2,深孔岩心钻机方案,1、升降系统,1、大钩能力不小于240kN 2、立根长度18m 3、提升功率回转功率 4、功率特性软,2019/1/10,3,深孔岩心钻机方案,2、回转系统,1、最高转速不低于1000r/min 2、输出功率50-80kw 3、最低转速150r/min左右 （满功率输出） 4、扭矩特性硬,2019/1/10,4,深孔岩心钻机方案,3、给进系统,1、起拔能力200kN 2、给进行程尽可能长 3、给进方式钻压控制和速度控制
2、结合 4、低速平稳性好,2019/1/10,5,深孔岩心钻机方案,4、卡夹系统,1、卡夹能力200kN 2、卡盘型式常闭式 3、夹持器常开式,2019/1/10,6,深孔岩心钻机方案,二、国内现有深孔岩心钻机,目前国内深孔钻机都是立轴式，有以下几种机型： 1、HXY-8（8B） （黄海） 2、XY-3000 （天明） 3、HXY-6B （黄海） 4、XY-6B （张探）,2019/1/10,7,深孔岩心钻机方案,1、HXY-8（8B）,结构特点： 立轴+转盘 卷扬机横置 其中： HXY-8B带转盘 HXY-8不带转盘,2019/1/10,8,深孔岩心钻机方案,HXY-8(8B)主要技术参数,立
3、 轴 转速范围 79、136、212、363、220、397、589、1011 反51、142 给进行程 1000mm 最大起重力 300KN 最大加压力 141KN 最大回转扭矩 9300Nm 通孔直径 118mm,2019/1/10,9,深孔岩心钻机方案,HXY-8(8B)主要技术参数,转 盘 转速 27、46、72、124、75、136、201、345 反17、48 通孔直径 395mm 卷扬机 单绳一层提升力 125KN 钢丝绳直径 21.5mm 卷筒容绳量 120m,2019/1/10,10,深孔岩心钻机方案,HXY-8(8B)主要技术参数,移动装置 移动油缸行程 690mm 离开孔
4、口中心距离 415mm 钻机动力 电机 90KW 柴油机 134KW 外形尺寸 390516922603 钻机重量 4850kg,2019/1/10,11,深孔岩心钻机方案,2、XY-3000,结构特点：立轴式卷扬机横置,2019/1/10,12,深孔岩心钻机方案,XY-3000主要技术参数,转速范围 给进行程 1150mm 最大起重力 300KN 最大加压力 150KN 最大回转扭矩 8300Nm 通孔直径 118mm 卷扬机单绳一层提升力 80KN 动力机 电机75kw 柴油机 112kw 重量 6600kg,2019/1/10,13,深孔岩心钻机方案,3、HXY-6B,结构型式：传统立轴
5、式,2019/1/10,14,深孔岩心钻机方案,HXY-6B主要技术参数,最大扭矩 7800N.m 立轴行程 600mm 立轴内径 118mm 立轴最大起重力 200kN 立轴最大加压力 150kN 卷扬机最大提升力 85kN 动力 电动机75kW 柴油机85kW 重量（不含动力） 3800kg,2019/1/10,15,深孔岩心钻机方案,4、XY-6B,结构型式：传统立轴式,2019/1/10,16,深孔岩心钻机方案,XY-6B主要技术参数,立轴通径 96 mm 立轴转速 正转：80-1000 反转：62、170 起拔/给进力 200/150kN 给进行程 600mm 卷扬单绳提升力 60k
6、N 动力 电动 55kW 柴油 100HP 主机重量 3800kg （不含动力） 外型尺寸 3450x1500x2250mm,2019/1/10,17,深孔岩心钻机方案,三、国外深孔岩心钻机,国外深孔岩心钻机都采用全液压驱动，如以下几种机型： 长年 LF230 澳大利亚 UDR1200HC 阿特拉斯 CS4002,2019/1/10,18,深孔岩心钻机方案,长年LF230,钻深mBQ 3050 NQ 2350HQ 1585 PQ 1045 主卷扬提升力 kg 18144 绳索卷扬容绳量 m 2000 给进行程 m 3.35 推进力 kg 11788 起拔力 kg 22330 钻探角度 90-4
7、5 发动机功率 kw 194 动力头四档转速 rpm 144-1250扭矩 Nm 5322-610 卡盘通径 mm 122.24,2019/1/10,19,深孔岩心钻机方案,UDR1200HC,2019/1/10,20,深孔岩心钻机方案,1200HC主要技术参数,钻深能力m绳索取心钻进NQ 2500 HQ 1585PQ 1045反循环钻进4-1/2“钻杆 5503-1/2“钻杆 1000主卷扬提升力 kN 216 绳索卷扬容绳量 m 2400 给进行程 m 9 ?,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,21,推进力 kN 113 起拔力 kN 226 钻探角度 90-45 发动机功率 kw 2
8、35 动力头两档转速 r/min0-73-198-550-1500扭矩 Nm 14324-923 卡盘通径 mm 122.24 泥浆泵 FMC 246L/min 12.4MPa,2019/1/10,22,深孔岩心钻机方案,2019/1/10,23,深孔岩心钻机方案,CS4002,2019/1/10,24,深孔岩心钻机方案,CS4002 主要技术参数,钻进能力 2,000 米 N-规格 发动机 196 kW 康明斯柴油发动机 给进行程 3.35 米 钻杆处理能力 滑橇式 9米 车载式 6米 或 9米 主卷扬单绳拉力 178kN 钻进角度范围： 45 - 90 度,2019/1/10,25,深孔岩
9、心钻机方案,四、立轴钻机的适用性分析,1、升降能力 采用有塔方案，能拉较长立根，提大钻效率高，6型以上立轴钻机能满足要求。 2、回转能力 转速基本都能满足；电机功率75kw即可满足使用要求；绳索取心钻进时的扭矩不易控制。须引起重视增加限扭装置？ 扭矩显示？ 3、立轴起拔能力 6型以上立轴钻机基本满足要求。 4、卡盘夹持能力 6型钻机实际使用中夹持力不足，孔深超过1500m需下卡盘辅助。 5、 给进行程短，受结构型式所限，无法弥补。,2019/1/10,26,深孔岩心钻机方案,五、国外全液压钻机适用性分析,1、钻具升降能力 由于采用桅杆结构，单绳提升，立根短，提大钻效率低，处理事故能力差。 2、
10、动力头回转能力 功率配备合理，转速、扭矩范围宽，工艺适应性好。 3、动力头起拔能力 满足要求。 4、给进行程长，工艺适应性好。 5、其他搬迁方便、斜孔施工方便。,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,27,六、全液压深孔有塔钻机方案,根据深孔岩心钻探的特点，结合全液压驱动钻机良好的工艺适应性，提出以下全液压深孔有塔钻机方案，请大家讨论。,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,28,机械立轴式岩心钻机优缺点,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,29,全液压动力头式岩心钻机优缺点,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,30,两种机型的共性分析,我们还应该注意到机械传动立轴式岩心钻机和全液压动力头
11、式岩心钻机有很多共性的东西，或者说全液压动力头式岩心钻机在开发过程中继承了的许多机械传动立轴式岩心钻机的成熟结构与成熟部件。从总体技术路线上讲，都采用了带有中心通孔的回转机构、常闭式液压卡盘，采用卷扬机滑轮装置作为钻机的主升降系统；从模块来说，甚至采用完全相同的部件（如卡盘）。,2019/1/10,深孔岩心钻机方案,31,方案的主要技术参数,1、钻深能力(m)BQ 3000NQ 2200HQ 1500PQ 900,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,32,2、动力机(kw/rpm),两种驱动方案电动机 132/1480柴油机 194/2200(含泥浆泵驱动),2019/1/10,200
12、0m岩心钻机方案,33,3、钻塔,24米加重管子钻塔立根长度(m) 18额定负荷(kN) 400,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,34,4、主提升系统,主卷扬单绳提升力(kN) 150/90主卷扬最大绳速(m/s) 120大钩负荷(kN) 300/180(2倍率),2019/1/10,2000m岩心钻机方案,35,5、动力头,两个机械档（速比 5.1:1；1.56:1）主轴通径(mm) 117转速(r/min) 扭矩(Nm)0-185 6020185-370 6020-3010370-600 2000600-1200 2000-1000,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,
13、36,6、给进系统,油缸链条倍速机构给进行程(mm) 4800额定提升力(kN) 220额定给进力(kN) 100,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,37,7、绳索卷扬,最大提升力(kN) 16提升速度(m/min) 150-400容绳量(m) 5-2360,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,38,8、液压系统,柴油机驱动时：最大流量(l/min) 最高压力(MPa) 一泵 286 30 二泵 99 25 三泵 61 14,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,39,电动机驱动时：最大流量(l/min) 最高压力(MPa) 一泵(双联) 2102 32 二泵 39 3
14、0,9、泥浆泵,型号 BW320A 最高压力 (MPa) 12最大流量 (l/min) 320,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,40,方案的总体结构,1、全液压驱动 2、有塔方案提高深孔起下大钻速度，降低劳动强度 3、卡、夹、拧卸、摆放机械化程度高 4、长行程给进提高深孔钻探工艺的适应性 5、主机、动力站、泥浆泵分体设计便于钻机搬迁 6、两种动力配置方案供讨论 7、两套液压系统方案供讨论 8、造价较低，性能价格比高,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,41,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,42,总体布局,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,43,平面布置
15、,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,44,正面布局,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,45,侧面布局,主要部件结构,1、动力头 2、卡盘 3、夹持器 4、卷扬机 5、动力站 6、绳索卷扬 7、泥浆泵,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,46,动力头内部结构,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,47,动力头外观,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,48,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,49,动力头结构,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,50,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,51,卡盘结构,2019/1/10,2000m
16、岩心钻机方案,52,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,53,夹持器,夹持器样机,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,54,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,55,主卷扬,主卷扬方案2,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,56,主卷扬减速机结构,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,57,动力站(电动机方案),2019/1/10,2000m岩心钻机方案,58,动力站(柴油机方案),2019/1/10,2000m岩心钻机方案,59,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,60,绳索卷扬,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,61,泥浆泵,BW32
17、0A泥浆泵,2019/1/10,62,2000m岩心钻机方案,液压系统设计思路,希望的液压系统特性: 升降系统：利用最大功率 恒功率 液压泵恒功率 液压马达自动变量 回转系统：升降功率-泥浆泵功率 硬特性 液压泵负载敏感+压力切断 液压马达液控变量,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,63,两种控制方案探讨,一、力士乐负载敏感系统（LS和LUDV）二、日韩挖掘机负流量控制系统,2019/1/10,64,2000m岩心钻机方案,LRDS液压泵,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,65,液压泵特性曲线,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,66,LS原理,2019/1/10,
18、2000m岩心钻机方案,67,LUDV原理,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,68,液压马达HA控制,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,69,HA2控制,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,70,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,71,LS方案,负流量控制变量泵系统,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,72,它也是一种型式的负荷传感控制系统，通过监测主阀回油量的变化，可根据主机负载要求自动改变变量泵流量以达到节能目的。目前日本、韩国和我国的独资合资生产厂生产的挖掘机广泛采用这种系统。,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,73,负流量方案,谢
19、 谢,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,74,项目的研发基础,1、FDP-30(36)非开挖钻机2、GZX-12旋挖钻机3、HCD-5U全液压岩心钻机4、HCD-6U全液压岩心钻机,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,75,1、FDP-30(36)非开挖钻机,主要继承点： 负载敏感系统的成功应用 大吨位油缸链条倍速机构,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,76,2、GZX-12旋挖钻机,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,77,主要继承点： 改造挖掘机液压系统，使之适用于钻掘机械 大吨位卷扬机及其控制,3、HCD-5全液压岩心钻机,2019/1/10,2000
20、m岩心钻机方案,78,主要继承点： 低成本高可靠性液压系统 结构简单可靠的双速动力头 夹持器 卡盘 ,HCD-5主要技术参数,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,79,HCD-5平面布置,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,80,HCD-5运输状态,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,81,HCD5后视图,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,82,HCD-5U型钻机,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,83,行走状态,HCD-5U型钻机,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,84,现场施工,4、HCD-6U全液压岩心钻机,大部分部件、元件可以通用和互换,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,85,HCD-6U主要技术参数,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,86,HCD-6U平面布置,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,87,HCD-6U运输状态,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,88,谢 谢,2019/1/10,2000m岩心钻机方案,89,
