用于控制岩石钻孔设备中的压缩机的方法和系统以及岩石钻孔设备技术方案

本发明专利技术涉及一种控制岩石钻孔设备中的压缩机（8）的方法，所述岩石钻孔设备包括用于在岩石钻孔过程中驱动压缩机（8）的动力源，所述压缩机（8）设置成根据第一模式以及根据第二模式运转，其中，在所述第一模式中，由压缩机（8）产生的功设置成通过控制所述压缩机（8）的旋转速度来控制，并且其中，在所述第二模式中，由压缩机（8）产生的功设置成通过控制压缩机进气口处的气流来控制。该方法包括：确定表示对来自所述压缩机（8）的功的需求的参数值；当表示对来自所述压缩机（8）的功的需求的所述参数值超过第一需求时，根据所述第一模式控制压缩机（8）；以及当表示对来自所述压缩机的功的需求的所述参数值低于所述第一需求时，根据所述第二模式控制压缩机（8）。本发明专利技术还涉及一种系统以及一种岩石钻孔设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制压缩机的方法和系统，并且特别是涉及一种用于控制岩石钻孔中的压缩机的方法。本专利技术还涉及一种系统以及一种岩石钻孔设备。
技术介绍
在岩石钻孔期间通常使用诸如为钻头的钻具，钻头通常借助于由一个或更多个钻杆部件组成的钻柱连接到钻孔机器。钻孔能够以例如旋转钻孔的各种方式来完成，在旋转钻孔中，钻具被以高压力朝向岩石推动并随后压碎岩石。执行钻孔的另一方式是使用冲击钻孔机器，在该冲击钻孔机器中，钻柱设置有钻削钎尾，活塞击打到钻削钎尾上以将冲击脉冲经由钻柱传递到钻具，并随后进一步传递到岩石。冲击钻削通常与钻柱的旋转结合，以便获得钻头的球齿在每个行程中撞击新鲜岩石的钻削(钻削的效率可以通过使钻头的球齿避免撞击已经由先前的撞击产生的孔而得到提高。同时减小了钻头球齿的磨损)。上述钻孔方法的共同之处在于在钻孔期间形成的钻孔残留物，所谓的钻屑，必须从孔中排出，使得钻具总是能够紧靠新鲜岩石工作并且不会将能量浪费在已经压碎的岩石上。因此，通常使用诸如为压缩空气的冲洗介质来冲洗钻孔以冲洗压碎的岩石。压缩空气从压缩机中获得，该压缩机与岩石钻孔设备中存在的其他消耗装置类似，都由诸如为内燃机的动力源驱动。通常，各种不同的消耗装置由岩石钻孔设备中的同一动力源驱动，这导致动力源必须至少以最小速度被全时驱动，这取决于连接至动力源的消耗装置。动力源的速度必须足够高，以确保此刻具有最高需求的消耗装置将获得足够的动力来确保所需的功能。这种解决方案的优点在于能够将一个且同一个动力源用作用于存在于钻机中的诸如为压缩机、液压泵/马达、冲击机构等等的所有消耗装置的动力源。然而，该解决方案具有以下缺点即，许多时候，动力源的实际速度对所有消耗装置不是最佳的。例如，压缩机的动力需求(岩石钻孔设备对压缩空气的需求)可能小于冲击机构的动力需求(向冲击机构提供动力的液压泵)，这导致在钻孔期间消耗了比必须的动力更多的动力，使得消耗了大量的燃料并因而产生了热量和噪音。因此存在对一种岩石钻孔设备中的消耗装置的改进的控制的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制岩石钻孔设备中的压缩机的方法，该方法解决了上面所提到的问题。该目的通过根据权利要求1所述的方法而实现。本专利技术涉及一种用于控制岩石钻孔设备中的压缩机的方法，所述岩石钻孔设备包括用于在岩石钻孔过程中驱动压缩机的动力源，所述压缩机设置成根据第一模式以及根据第二模式运转，其中，在所述第一模式中，由压缩机产生的功设置成通过控制所述压缩机的旋转速度来控制，并且其中，在所述第二模式中，由压缩机产生的功设置成通过控制压缩机进气口处的气体流量来控制。该方法包括-确定表示对来自所述压缩机的功的需求的参数值，-当表示对来自所述压缩机的功的需求的所述参数值超过第一需求时，根据所述第一模式来控制压缩机，以及-当表示对来自所述压缩机的功的需求的所述参数值低于所述第一需求时，根据所述第二模式来控制压缩机。这具有以下优点总是能够以使得压缩机不消耗比实际所需动力更多的动力的方式来控制压缩机，使得能够减小多余的燃料消耗以及与其有关的热量及噪音的产生。根据本专利技术，压缩机被控制成使其精确地、或大致精确地产生目前所需的功，例如，所需的冲洗空气流量。根据本专利技术，这通过分别选择性地速度控制压缩机(动力源)以及控制(节制)压缩机进气口处的进气流量来实现，使得由压缩机产生的功(例如，传送的流量)能够设定在所需的水平。由压缩机产生的功因而通过控制压缩机的旋转速度和/或控制压缩机进气口处的气体流量来控制。这使得能够通过将压缩机进气口精确地节制到产生所需功需要的程度以给定的压缩机速度实现对所产生的功的精确控制。只要动力源的速度产生能够排出至少足够的压缩机流量的压缩机速度，对所产生的功的控制就同样能够独立于动力源的当前速度而执行。压缩机的做功模式能够在所述第一模式与所述第二模式之间连续地改变，以确保所需流量独立于其他因素被排出。例如，对冲洗空气流量的需求可以是基本不变的，而同时，连接到动力源的其他消耗装置被打开或关闭，由此动力源的旋转速度在运转期间可以变化，这使得需要控制压缩机以保持所需的流量。压缩机可被控制成使其在压缩机的高压力侧上产生确定的压力，在此，由压缩机排出的流量通过设定的压力来控制。然而，压缩机的高压力侧上的流量仍将例如根据冲洗空气在钻孔期间所受的限制而连续地变化。流量限制(节制)尤其取决于钻头、钻杆的类型、钻杆的数量以及钻头中的冲洗空气孔是否开始被堵塞。如果在钻孔期间产生的钻屑的量增大，则与所产生的钻屑的量相对较小的情况相比，在压力控制系统中，冲洗空气回路中的流量将减小。因此，这些系统具有不存在对流量的控制的缺点。该系统力图保持恒定的设定压力，因此压缩机被设定成连续地排出的流量将变化。给定第二压力所需的空气流量完全取决于随后系统展现的流量限制。这意味着一个且同一第二压力将导致变化量的冲洗空气。当已经达到设定控制压力时，冲洗空气流量将由于另外的钻杆被增加到钻柱上以及孔变深而减小，这能够导致压力增大，这又导致流量减小，使得增大了堵塞的风险。如果钻头中的冲洗空气孔开始堵塞，这种节制，以及由此的流量损失将增大，这导致压缩机系统减小流量，并且情况变得甚至更糟。因此，本专利技术的另一个目的是基于压缩机之后的主要压力水平来直接控制压缩机的流量，而不是控制由压缩机在岩石钻孔过程中排出的流量。这具有以下优点压缩机可被控制成带来对在钻孔期间出现在冲洗空气回路中的压力变化较不敏感的解决方案。这通过基于表示所需流量的信号控制压缩机来实现，其中所需流量独立于压缩机之后的压力。因而，只要冲洗空气回路中的压力没有超过最大压力值，则对冲洗空气流量的控制就独立于根据上文的压力变化，上述最大压力值例如可以由假定钻头已经被堵住并且钻孔因此应当停止时的值来表示。最大压力也能够表示不应当被超过的最大值，以便避免部件损坏的危险。通过分别控制压缩机进气口处的空气流量以及压缩机速度，冲洗空气流量可被独立于冲洗回路中占优势的实际压力来控制。这意味着压缩机载荷将根据压力而变化，而流量保持在所需水平(至少达到根据上文的系统的设定最大载荷)。这意味着所需的冲洗空气流量能够被非常精确地控制并且独立于载荷的变化，从而能够确保始终保持由压缩机排出的所需的冲洗空气流量。与压力控制系统相反，冲洗控制系统能够传送恒定的流量(在系统的压力限制内)，上述恒定的流量独立于钻柱部件等等产生的反压。这意味着冲洗空气流量将不会随着钻杆的数量或孔深度而变化(除非需要随着钻柱部件的增大的数量，即，增大的孔深度，而增大冲洗空气流量，在这种情况下这种增大可被设定)。因此，压力能够随着流量而变化，而流量不能随着压力而变化，这使得可以利用冲洗空气压力来判断是否出现任何问题，例如，钻头是否被堵塞。通过下面对示例性实施方式和附图的详细描述，本专利技术的另外的特征及其优点将变得明显。附图说明图1公开了一种能够有利地利用本专利技术的岩石钻孔设备。 图2a至图2b公开了根据本专利技术的一个示例性实施方式的用于控制图1的岩石钻孔设备中的空气压缩机的装置。图3示出了压缩机分别在被速度控制时以及在被通过控制压缩机进气口处的气体流量来控制时的效率。图4示出了根据本专利技术的示例性方法的流程图。具体实施例方式图1示出根据本专利技术的第一示例性实施方式的岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.26 SE 1000869-61.一种用于控制岩石钻孔设备中的压缩机(8)的方法,所述岩石钻孔设备包括用于在岩石钻孔过程中驱动第一消耗装置的动力源(9)，所述第一消耗装置为压缩机(8)并且所述压缩机(8)设置成根据第一模式以及根据第二模式运转，其中，在所述第一模式中，由所述压缩机(8)产生的功设置成通过控制所述压缩机(8)的旋转速度来控制，并且其中，在所述第二模式中，由所述压缩机产生的功设置成通过控制压缩机(8)进气口(32)处的气体流量来控制，所述方法包括 -确定表示对来自所述压缩机的功的需求的参数值， -当表示对来自所述压缩机(8)的功的需求的所述参数值超过第一需求时，根据所述第一模式来控制所述压缩机(8)，以及 -当表示对来自所述压缩机(8)的功的需求的所述参数值低于所述第一需求时，根据所述第二模式来控制所述压缩机(8 )。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一参数值表示压力或流量需求。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一参数值表示流量需求，所述流量需求独立于压缩机(8)之后的流路中的主要压力而确定。4.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述压缩机(8)之后的所述流路中的所述压力低于第一压力时，所述流量需求独立于所述压缩机(8)之后的所述流路中的所述主要压力而确定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述岩石钻孔设备包括由所述动力源(9)驱动的至少第二消耗装置(10、15)，其中，所述方法还包括确定用于所述至少一个第二消耗装置(10、15)的运转所需的所述动力源(9)的最低速度，其中，当所述第一参数值低于所述压缩机(8)以所述动力源(9)的所述确定的最低速度传送的功时，执行根据所述第二模式的控制。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述岩石钻孔设备包括由所述动力源驱动的至少第二消耗装置(10、15)，其中，所述方法还包括确定用于所述至少一个第二消耗装置(10、15)的运转所需的所述动力源(9)的最低速度，其中，当所述第一参数值等于或超过所述压缩机(8)以所述动力源(9)的所述确定的最低速度传送的功时，执行根据所述第一模式的控制。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在运转期间改变所述第一功需求。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述岩石钻孔过程包括至少子过程冲洗以及冲击和旋转中的至少一个。9.一种用于控制岩石钻孔设备中的压缩机(8)的系统，所述岩石钻孔设备包括用于在岩石钻孔过程中驱动第一消耗装置的动力源(9)，所述第一消耗装置为压缩机(8)，所述系统的特征在于，所述系统包括 -控制装置，所述控制装置用于根据第一模式以及根据第二模式来控制所述压缩机(8)，其中，在所述第一模式中，由所述压缩机(8)产生的功设置成通过控制所述压缩机(8)的旋转速度来控制，并且其中，在所述第二模式中，由所述压缩机产生的功设置成通过控制压...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·阿尔登，埃里克·阿尔斯特伦，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯凿岩设备有限公司，
类型：
国别省市：