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我国坑道钻探领域有哪些实验室平台?

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匿名 提出于2020-05-12 09:03
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  实验室平台建设为坑道钻探技术与装备研究提供基础条件,经过多年的发展,我国在钻探工艺、钻机、钻头、钻具、仪器与控制实验室建设方面也取得了一定的成绩。

  一、钻探工艺实验室

  液动冲击回转钻进实验室

  20世纪80年代,西安研究院建成了液动冲击回转钻进实验室,主要用于全尺寸液动冲击器、钻头、其他钻具的室内钻进试验和50 m孔深模拟测试及钻进试验,实验设备采用微机控制,可自动调整钻机转速、钻压和泥浆泵泵量和泵压等参数;选用应力应变法测定在不同流量与压力下,液动冲击器的冲击功、冲击频率等参数,为液动冲击器的研制和参数调整提供依据,能进行钻具结构改进、参数调整的性能测试工作,并进行不同岩石不同工艺参数的钻进试验。

  微机控制托拉姆钻机的工艺实验台

  托拉姆实验台1981年建成,是全尺寸钻进工艺实验台,主要用于人造金刚石胎体配方、物理机械性能、钻头结构等方面研究,为人造金刚石钻头及其钻进性能研究服务,配备一台托拉姆全液压钻机及测量系统等设备。20世纪90年代,对托拉姆实验台进行信息化改造,改建为微机管理的钻进实验台,具有20世纪90年代较高水平。钻进实验台在加载系统中采用两级增速的方法,扩大了实验台的适用范围,在测试系统中增加了被测参数的数量,并且对测试数据进行上、下位微机两级管理,在实验台建设和测试仪器的选型上兼顾经济及现代化的要求。

  二、钻机实验平台

  液压元件实验台

  20世纪90年代末期,西安研究院建成了液压元件实验台,主要由平台、油箱、动力及传动装置、控制阀、测试系统组成,主要用于测试钻机上使用的油泵、油马达、油缸和阀类元件的性能。可检测液压泵、液压马达和阀类等多种元件。使用实验台对油泵与油马达在工作压力下的排量/转速及效率,油缸的最低启动压力、内/外泄漏、效率,阀类元件的稳态压力/流量特性、内/外泄漏,液压阀的控制压力等进行了测试,有效地控制了液压元件的质量,为钻探装备的研制与生产提供了技术支撑。

  钻机综合检测检验实验台

  钻机综合检测检验实验台的建设是一个持续进行的过程,西安研究院对此经历了多个时期建设。

  1992年建成的试验台主要用于500 m以内孔深的全液压动力头式坑道钻机的综合性能检测和进行钻机结构研究用的基本参数检测,为其他行业同类钻机提供性能测试检测服务,可测试钻机转矩6 000 N·m,配备有2 000 N·m转矩转速传感器,CW150型电涡流测功机,EQ-140型东风载重汽车的变速器、增速器和拉压力传感器,以及液压缸等仪器设备。可对研制生产的钻机进行性能检测与试验,并根据检测检验的数据和结果等制定出相应的标准,有效地保证了钻机质量。

  1997年西安研究院承担科技部 “钻探综合检测检验实验室更新改造”项目。在钻机综合检测检验室,首次增加了计算机控制测试系统,可对需要测试的钻机回转、给进、液压泵、液压马达、油缸、阀、泥浆泵和钻进工艺等各种物理参数,进行自动巡检、采集、分析、显示、数据存储、报表输出和曲线拟合,系统结构简单,功能多样,测试直观,操作方便;对原配备的增速器进行了重新设计加工、布置方式由卧式变为立式,钻机综合检测检验实验台性能检测能力明显提升,主要用于转矩6 000 N·m以下钻机的检测。

  2006年,建成15 000 N·m坑道钻机试验台,主要用于西安研究院钻机产品的检测试验,作为国家级检测检验机构承担全行业钻机产品检测检验任务,其中一些检测检验结果作为技术标准的基础数据,有效地控制了坑道钻机的质量,配备有2 000 N·m转矩转速传感器、5 000 N·m转矩转速传感器、DW250型盘式电涡流测功机、300 kN拉压力传感器、150 kN拉压力传感器及液压缸、变速器和增速器仪器等仪器设备。2011—2014年,对15 000 N·m坑道钻机实验台配电系统多次升级,增大配电柜供电功率,满足了承担全行业钻机产品检验的需要,该实验室已完成了西安研究院及其他行业内10 000多台钻机的试验和检测检验任务,检测检验的结果作为技术标准制定的重要基础数据,为保证钻机的质量起到了重要作用。目前,西安研究院已建成30 000 N·m坑道钻机试验台。

  三、钻具实验室

  钻杆实验台

  2011年,建成钻杆实验台,主要用于开展钻杆在不同受力状态下的疲劳失效规律研究;进行钻杆[JP3]的使用性能实验和物理性能检测,配备有100 kN·m[JP]微机数控扭转试验机、15 kN·m钻杆弯扭复合疲劳试验机、往复扭转疲劳试验机等设备仪器。100 kN·m微机数控扭转试验机,由高强度负载机架、交流伺服电机、齿形带传动机构、行星摆线针轮减速器构成的传动系统与计算机监测系统组成,具有手调微动给进和正反转加载功能,主要进行扭断试验和定转矩试验。15 kN·m钻杆弯扭复合疲劳试验机,采用步进电机驱动施加转矩,电液伺服系统施加轴向载荷,数字全闭环伺服系统施加横向载荷,最大转矩15 kN·m,轴向力5~150 kN,试验转速0~800 r/min,最大试验长度9 500 mm,设备负载力矩、径向载荷和试验转速等多种参数可调,可模拟多种施工工况,进行钻具疲劳寿命试验,为国内第一台矿用地质钻杆弯扭复合试验机。往复扭转疲劳试验机,由床身、导轨、主轴箱、测量箱体、电气控制和计算机控制系统组成,用于进行定转矩或定角度的往复扭转疲劳试验。最大测试转矩15 kN·m,最大摆幅12°,最大频率10 Hz,适用工件尺寸范围40~127 mm。

  小直径螺杆钻具性能测试台

  2011年,建成小直径螺杆钻具性能测试台,主要包括机械装置平台和数据测试系统,加载转矩为0~2 000 N·m;转速测量范围为0~450 r/min;压力测量范围为0~10 MPa;流量测量范围为0~800 L/min,主要用于小直径螺杆钻具性能测试。建成后,主要进行了73~95 mm的煤矿井下小直径螺杆钻具的入厂检验、故障诊断、维修和性能测试。在测试过程中,测试台模拟孔底工况,通过测控柜控制试验台的运行,综合测试螺杆钻具的转矩、转速、流量和压力等性能参数。测试结果可为检测螺杆钻具性能、故障诊断和新产品开发提供可靠依据。

  钻头微钻实验台

  2013年,建成钻头微钻实验台,主要用于金刚石复合片锚杆钻头的钻进效率、复合片抗冲击性能、钻进效率衰减程度等测试,配备的移动式可视化操作台,可有效监测钻压、转速、泵量等多个参数,为钻头性能测试提供基础试验条件。

  四、钻孔测量仪器实验室

  2011年,建成钻孔测量仪器实验室,主要用于钻探用测量仪器测量精度的研制设计、出厂标定和检测检验,包括煤矿井下定向钻进用随钻测量装置及探管、煤矿井下常规钻进用存储式测斜仪、地面钻井用测斜仪等仪器,配备有HKJZ-A型测斜仪自动校准系统、JJG-2型测斜仪校验台、数字示波器、耐压测试仪、直流稳压电源和万用表等,可人工或自动读数与校准测量仪器的倾角、方位角和工具面向角等参数,其中倾角测量范围0°~180°,测量精度±0.08°;方位角测量范围0°~360°,测量精度±0.1°;工具面向角测量范围0°~360°,测量精度±0.2°。

  目前,钻孔测量仪器实验室对YHD1-1000、YHD1-1000(A)、YHD2-1000、YHD2-000(A)、YHD3-3000、YHD4-1000和 YHD5-1000等型号的随钻测量和地质导向钻进系统,以及YHZ200/1000型孔深及通缆式钻杆导电性故障检测仪进行了出厂检测。

参考文献:《我国煤矿井下坑道钻探技术装备40 年发展与展望》

发布于 2020-05-12 09:11
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