水平定向钻机备课讲稿Word格式.docx
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为目前国内技术最先进，自动化程度最高的钻机。
中国地质科学院勘探技术研究所、连云港黄海机械厂、北京土行孙非挖技术有限公司生产的DDW80、DDW100、DDW200系列水平定向钻、中联重科、深圳钻通公司生产的ZT10，ZT12、ZT15、ZT20系列水平定向钻。
在以上的国内钻机中目前以徐工的ZD系列水平定向钻机的配备为最好，该系列产品在国内首次采用了电液比例控制技术、机电液一体化PLC控制技术、动力头闭式回路节能、防触电报警等多项先进技术。
在钻杆自动装卸钻杆、自动锚固、自动润滑、自动钻进和回拖、触电保护等方面领先，主要技术性能指标达到了国外同类产品的先进水平，在提高工作效率，安全防护，减轻劳动强度等方面居国内同类型产品的领先水平。
国外的DitchWitch公司是世界上生产非开挖定向钻机较先进的公司，具有先进的控制技术和良好的通讯设备，技术性能先进、操作性能良好，目前生产的系列产品有JT520、JT920L、JT1720MI、JT4020MI、JT7020MI和广普型钻机JT2720AT、JT4020AT等中小型钻机。
DitchWitch的钻孔资料处理系统，可进行钻孔轨迹设计，进行相关钻孔数据的记录。
其中DitchWitch公司JT2720/JT2720M、JT4020/JT4020M型定向钻是其在我国销售的主导产品。
VERMEER公司是世界上另一非开挖设备的著名生产厂家，其水平定向钻机从迷你型钻机到大型钻机有多种型号，主要有：
PL8000、D7*11A、D10*15A、D16*20A、D18*22、D24*26、D24*40、D33*44、D40*40、D50*100、D80*120、D100*120、D150*300、D200*300、D300*500等；
美国CASE公司生产的60系列五种型号，美国凯斯公司是发展水平定向钻产业较晚的公司，产品有凯斯6010、凯斯6030等型号的新型定向钻，但生产的产品性能先进，尤其是在PLC控制，自动更换钻杆等方面有其独特的先进性和优越性。
其中凯斯6030型定向钻是其在我国销售的主导产品，主轴最大扭矩5423N.m，主轴三速旋转，最大进给力与回拖力均为13.6T，满载钻杆整机重量7.8T，可满足一般施工工程的需要。
典型的施工工程有上海信息港工程、黄埔江工程等。
另外，生产水平定向钻机的国外公司还有美国的AUGERS公司，INGERSOLL—RAND公司，德国的FLOWTEX、HUTTE公司，英国的POWERMOLE、STEVEVICK公司，瑞士的TERRA公司，加拿大的UTILX公司和意大利的TECNIWELL公司等。
目前国外水平定向钻的产品大都具有以下几个技术特点：
主轴驱动齿轮箱采用高强度钢体结构，传动扭矩大，性能可靠；
全自动的钻杆装卸存取装置；
大流量的泥浆供应系统和流量自动控制装置；
先进的液压负载反馈，多种电气逻辑控制系统，高质量的PLC电子电路系统确保长时间地工作可靠性；
高强度整体式钻杆以及钻进和回拖钻具；
快速锚固定位装置；
先进的电子导向发射和接收系统。
综合国外水平定向钻机的特点，主要有：
1）中小型定向钻机多采用橡胶履带底盘，具有自行走功能，减小对人行道和草坪的损坏。
带钻杆自动装卸装置，可方便地装卸钻杆，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率；
大型钻机带随车吊，便于吊装钻杆；
2）系列化程度高，从2T到600T，适合不同口径和长度，各类地层的施工；
具有多种硬岩施工方法，如泥浆马达、顶部冲击、双管钻进，能进行软、硬岩层的施工。
3）液压系统采用电液比例控制技术，或负荷传感系统，液压元件采用了国际先进成熟的产品；
4）应用先进的PLC控制和电液比例控制技术，主要实现四个方面的自动控制功能：
自动钻进，自动回拖、自动锚固，和行走时的无级变速控制和转向控制，自动化程度高。
5）作业安全和舒适，具有驾驶室，具有无线（或有线）导向控制系统、地下电缆与管道探测技术、防触电安全保护技术、远程控制紧急停机技术等安全措施，确保机器和人员的安全。
6）先进的钻进规划设计软件：
如VERMEER公司的ATLASBOREPLANNER软件和美国十方公司的DRILLSMART软件等，专为HDD（水平定向钻进）施工而开发，可根据施工要求和资料，模拟生成设计施工路线和报告。
国内外同类技术及厂家比较表如表1、表2下：
表1国内外同类技术比较表
CASE6030
沟神JT2720
威猛D24×
40A
廊坊GPS10
徐工ZD1245
最大回拖/进给力（KN）
136/136
120/120
108/108
150/70
122/108
动力头最大扭矩（Nm）
5423
3660
5415
6000
4500
主轴最大转速（r/min）
三速
215
260
80
210
自动装卸钻杆
有
无
最大钻进长度（m）
300
自动锚固
表2国内外同类厂家比较表
企业
主要产品
目前的规模
特点
北京土行孙公司
DDW80、DDW100、DDW150、DDW200、DDW250、DDW320
已形成系列化、批量化，年产量已达160余台
拖式、自行走式均有，液控，钻杆手工装卸，无自动化
深圳钻通
ZT-8、ZT-10、ZT-15、ZT-20、ZT-25
已形成系列化，批量化，年产量已达130余台
中联重科
KSD15、KSD25
已批量生产，年产量达20余台
自行走，动力系与主机两单元体，干湿两用，全负荷敏感控制，英国技术，回拖力15~25吨
连云港黄海机械厂
回拖力8~36吨
已形成系列化，批量化，年产量已达50余台
廊坊华元机电
HY-3000、HY-2000、HY-1300、HY-800
主要从事大型定向钻机的生产，已形成小规模
行走方式拖式，液压系统进口，动力系统与主机两单元体，回拖力在80~300吨
凯斯（美国）
CASE6010、CASE6030、CASE6060、CASE6080、CASE60100、CASE60120
批量进口，年销量20~30台
电子控制，自动化程度高，动力强劲，可靠性高。
DitchWitch（美国）
JT920、JT1720、JT2720、JT4020、JT7020
电子控制，自动化程度最高，动力强劲，可靠性高；
钻岩技术先进，注重人身保护
VERMEER公司
PL8000、D7*11A、D10*15A、D16*20A、D18*22、D24*26、D24*40、D33*44、D40*40、D50*100、D80*120、D100*120、D150*300、D200*300、D300*500
德国海瑞克
回拖力100~600吨
进口数台
成熟技术，底盘分模块式、拖式、履带式多种
1.2水平定向钻机分类
按照水平定向钻机所提供的推拉力和扭矩的大小，可将定向钻机分为大、中、小型三大类。
各类钻机的主要性能参数和应用范围见表3
表3水平定向钻机分类
分类
小型
中型
大型
推拉力（KN）
<
100
100~450
>
450
扭矩（KN·
m）
3
3~30
30
功率（KW）
100~180
180
钻杆长度（m）
1.5~3.0
3.0~9.0
9.0~12.0
铺管直径（mm）
50~350
350~600
600~1200
铺管长度（m）
300~600
600~1500
铺管深度（m）
6
6~15
15
1.3水平定向钻的关键技术
1.3.1中空动力头
中空动力头的设计的实现：
中空动力头是水平定向钻的关键作业部件，其可靠性及质量的好坏将直接影响整机的正常使用，该部件应实现钻进和输送泥浆的功能，同时要考虑齿轮的润滑，泥浆输送系统的密封等。
动力头一般由低速大扭矩马达驱动减速机，由减速机驱动减速箱机构，由减速箱输出轴驱动钻杆转动，输出轴中空，输出轴一端接有旋转接头，通过旋转接头注入泥浆。
另外目前在国内市场上12到15吨级的水平定向钻机，进口的主要有美国凯斯公司的6030、威猛公司的D24X40A、沟神公司的JT2720，国内厂家有北京土行孙的DDW-150、连云港黄海的FDP-15、深圳钻通的ZT-15、徐工集团的ZD1245等。
其国内外动力头性能参数对比见表4：
从上面的动力头的性能参数对比来看，国内动力头在推拉力、旋转扭矩、转速及泥浆通流量等参数基本相同，国外各厂家为了适应不同的用户市场，主要参数各有所差别，有的侧重于大的旋转扭矩，有的侧重于大的推拉力。
一般而言，最大输出扭矩的多少决定了钻机扩孔能力的大小，最大拉力的大小决定了拖拉管道的长度。
事实上如果扩孔质量好，钻机不需要很大的拉力就能将管线拉动。
还应清楚动力头采用的中、低速液压马达驱动，驱动方式；
目前主要有三种：
选用通孔式低速大扭矩马达直接驱动，泥浆直接从中间通孔输入，输出轴直接连接钻具。
此种方式受液压马达的限制，仅限于小型钻机中应用；
选用低速大扭矩液压马达经齿轮箱驱动，根据回转扭矩的需要可以由一个液压马达驱动，也可以由两个、甚至是三个液压马达驱动。
液压马达可以在齿轮箱的前后对称，也可以环绕输出轴成环形或扇形布置。
马达有选用法国波克兰公司的径向柱塞马达，如CASE、威猛的钻机；
由于摆线马达价格较低，国内厂家多选用摆线马达。
齿轮箱一般需一级齿轮减速。
此种方式应用较普遍；
液压马达通过减速机再经齿轮减速箱驱动。
液压马达为高速马达，可以是一个或两个，减速机选用行星齿轮减速机。
齿轮箱一般
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