DTR3205H型全套管全回转钻机讲解

DTR3205H型全套管全回转钻机介绍

刘可可、陈建海、金立源、张迅

（徐州盾安重工机械制造有限公司江苏徐州）

摘要：本文主要介绍徐州盾安重工机械制造有限公司自主研发的DTR3205H型全套管全回转钻机，主要包括其技术参数、机械部件、液压系统、电气系统和辅助机具的介绍。该机型主要适应于特殊地层和复杂环境下施工，其性能稳定可靠，施工效率高。

关键词：全套管全回转钻机；技术参数；机械部件；辅助机具

1 引言

随着城市化进程的加速，复杂地质环境施工项目日益增多，全套管全回转钻机以环保、可靠、高效的钻进技术优势应用范围越来越广，我国急需大型全套管全回转钻机。

全套管全回转钻机及其工法在国内应用时间不长，技术及应用上具有一定的挑战性。盾安全套管全回转钻机的成功研发填补国内技术空白，具有完全自主知识产权，替代进口，满足了国内市场需求。

为持续满足市场需要、完善产品型普、在行业中保持持续的领先优势，盾安重工自主研发了DTR3205H全套管全回转钻机，最大成孔直径达到3200mm，最大成孔深度达到了120m以上。

DTR3205H全套管全回转钻机安全保护措施齐全、操作方便、施工效率高，该机具有以下主要特点：

（1）原装美国康明斯发动机，动力强劲，性能稳定。

（2）日本原装川崎液压系统，可靠性高。

（3）与浙江大学国家电液控制工程技术研究中心合作开发的全套管全回转钻机电液压控制系统，性能稳定、可靠、操作简便。

（4）瞬间增强系统，碰到障碍物时，可瞬间加大起拔力和扭矩，清除障碍物。

（5）多套马达减速机可以提供足够的扭矩，传递给套管强大的回转力，可适应复杂地层及切削障碍物。

（6）该机型具有完全自主知识产权，突破发达国家的技术封锁，创造出多个国内和国际第一。 2 整机构成

DTR3205H 全套管全回转钻机是集全液压动力和传动，机电液联合控制于一体的新型转机。该钻机由主要结构和主要辅助机具设备组成，包括液压动力站、工作装置和辅助机具三大部分。

图1 DTR3205H 钻机主要部件示意图

顶层支架

底座

传动箱体

楔形副夹紧

走台护栏

减速机和马达

立柱

支腿油缸

快换接头

电器柜

应急系统 加油口

散热口

3技术参数

DTR3205H全套管全回转钻机的技术参数如表1所示。

表1 盾安DTR3205H全套管全回转钻机的技术参数

4 DTR3205H全套管全回转钻机的关键技术

4.1安全可靠的液压系统设计

DTR3205H全套管全回转钻机采用了自主研发设计的负载保护装置（专利号ZL 2012 2 0627579.0 图2），其包括置于液压油路中的液压驱动入口和电磁比例溢流阀，负载保护装置还包括感测来自液压油路压力并反馈至所述电磁比例溢流阀以实现溢流调压的压力传感器。通过液压系统压入管路上压力传感器实时反馈的负载大小，精确控制套管刀头的载荷，防止过载情况的发生。

B-CON刀头载荷系统（专利申请号CN201210482705.2，图3），可以使套管的压入力保持一定的数值，不随套管质量的增加而变化，通过维持适宜的压入力，防止刀头因超负荷而损坏；马达泄油的油路中带有超压自卸装置，使油路中的压力维持在设定压力之下，保护马达等硬件不受损伤。

由于采用安全稳定的新型液压系统，为钻机提供更稳定的输出，运行更平稳，安全性更高。

图2 负载保护装置 图3 刀头载荷系统

1-液压驱动入口;2-刀头负载入口;3-电磁比例溢流阀溢流口;4-御值调整装置。

4.2套管防回弹技术

全回转钻机在进行大扭矩高深度施工时，由于地质情况的不可预见性，随着深度的增加，套管所受的阻力随之加大，套管会由于阻力过大导致钢管弹性变形，此时如果停止回转，钢管会在短时间发生回弹，液压马达会被扭曲的钢管带动瞬间高速回转，极易导致马达报废。为了解决这一难题，采用专用液压阀（图4）使钢管弹性力缓慢释放，有效保护液压马达。

图4 钻机防回弹装置

4.3自动调平系统（专利号ZL 2012 2 0628282.6）

全套管全回转钻机在工作时，由于地基不平，造成套管的垂直度有偏差，而影响成孔垂直度，这将对施工带来非常大的危害，也对以后的工程质量带来隐患。为了保证全套管全回转钻机套管的垂直度，增加套管垂直度检测和调平系统（图5）。自动调平系统由安装于钻机工作装置上的角度传感器通过连接线与微处理器

专用液压阀

相连，同时微处理器又与水平显示仪表、调平控制开关和比例电磁阀相连。角度传感器通过电缆线将信息实时的传递到微控制处理器的信号采集口，同时受调平开关的控制，而将得出的数据显示在水平显示仪表上，并根据数据大小输出对应大小的电流去驱动比例电磁铁，由比例电磁铁推动比例液压阀而改变使伸缩油缸的状态，从而达到自动调平的目的。

自动调平仪

图5 调平系统

DTR3205H全套管全回转钻机，采用自主研发设计的一种全套管全回转钻机调平装置（图6），其包括驱动所述全套管全回转钻机工作的液压油路, 所述液压油路包括动力油路和调平油路以及将所述液压油路在动力油路和调平油路之间切换的电磁换向阀。新型调平装置在得电状态下，保证钻机调平功能的实现，在不得电的情况下来自恒压泵的油路同回转油路联通，提高了恒压变量泵输出能量使用效率。

图6 调平装置

图6说明如下：1 表示连接去往液压油箱的回油油路的油口；2 表示连接来自恒压变量泵出油口油路的油口；3 表示连接去往接头安装板快速接头端口油路的油口；4 表示连接去往回转电液阀块油路的油口；5 表示连接去往接头安装板快速接头端口油路的油口。

4.4套管楔形夹紧装置（专利号ZL201120273730.0）

本钻机采用自主研发设计的套管夹紧装置（图7），工作时，向夹紧油缸4 的无杆腔同步送入高压油，夹紧油缸4 的活塞杆伸长，缸体推动升降平台1 上移，连杆3 和楔块7 跟随升降平台1 上的上回转支承2 同步上移，此时楔块7 的斜面脱离大齿圈10 斜面的限制，变径隔套8 在自重作用下自动向外移动与套管12脱离。将套管12 放入六只变径隔套8 之间，向夹紧油缸4 的有杆腔同步送入高压油，夹紧油缸4 的活塞杆回缩，缸体拉动升降平台1、连杆3、楔块7 和变径隔套8 下移，在下行的过程中，楔块7 的斜面在大齿圈10 斜面的限制下和变径隔套8 同时内移，变径隔套8 内弧面逐渐接近套管12 外壁，直至达到设定的夹紧状态。由于六个楔块7 同时受力，保证套管12变形小，对中性好。，随着夹紧油缸4 供油压力的增大，压紧套管12 的夹紧力增大。

图7 DTR3205H钻机楔形夹紧结构示意图

本钻机工作装置底座创新性采用楔形副夹紧装置（图8），采用支腿油缸进行调平，具有更好的定位效果，进而提高了钻机的抗震性及稳定性，使得钻机作业更为稳定，故能够确保作业时的打桩精度及工作效率。