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HDD应知应会手册
营销代表应知应会产品知识手册
水平定向钻产品篇
北京三一水平定向钻项目组
二○○七年一月
目录
第一篇水平定向钻产品知识2
一、水平定向钻行业发展与未来趋势2
二、水平定向钻的主要用途3
三、三一水平定向钻产品型谱3
四、三一水平定向钻的主要配置4
五、三一水平定向钻各主要系统介绍6
六、三一水平定向钻的核心技术9
七、三一水平定向钻的可维修性分析10
第一篇水平定向钻产品知识
一、水平定向钻行业发展与未来趋势
1、水平定向钻行业的发展
国际：
美国凯斯公司（CASE）、沟神公司（DITCHWITCH）、威猛公司（VERMEER）、奥格公司（AUGERS）、德国PRIME公司、TT公司等。
这些主要厂家产品已全部系列化，是目前市场的主流，其技术含量高、性能可靠、自动化程度高等优点值得我们借鉴。
国内：
国内水平定向钻机的技术相对国外差距较大。
在“十五”期间，国内大、中、小水平定向钻机的系列产品有了很大发展。
主要有廊坊勘探技术研究所、中国地质装备总公司技术中心两大水平定向钻机设计中心，中联重科、徐工科技、连云港黄海、深圳钻通、廊坊华元机电、北京土行孙、南京地龙等设备制造公司。
其钻机回拖力一般在50t以内，控制系统为液控，自动化程度较低，生产效率低，人员劳动强度高。
今后小型机仍将继续占据主要份额，但价格越来越重要，处于低价竞争中，设备技术水平相对落后；中型机将有大的发展，设备技术水平要求较高，但直接面对的是国外产品在设备技术、生产制造、施工工艺、服务支持和经济上不争的优势；大型机基本上是国外引进设备和自产自用相结合。
2、水平定向钻行业的未来趋势
多功能：
一台钻机同时具备土壤和硬岩层钻进施工功能，能干、湿钻进，增强其适应性和作业能力。
集成化：
将动力系统、泥浆泵送系统、钻杆装卸、地锚系统、行走系统、监控系统等集成于一体，便于集中控制。
自动化：
提高钻机的自动化程度，将大大减轻工人的劳动强度，提高作业质量和作业效率。
主要体现在地锚自动安装与拆卸、自动润滑钻杆前后端丝扣、更换钻杆时钻液泵送系统自动起闭控制、自动钻进与回扩孔作业等。
安全保护系统：
实现无接触防触电报警，研究钻机遇电力、通讯等原有地下设施的预警系统。
开发由随钻跟踪探测仪向钻机远程发送紧急停机控制信号和控制钻机紧急制动技术，给钻进施工增加必要的自动化、智能化安全技术保障措施。
导向控制技术：
在中、大型钻机进行大型工程施工中采用卫星定位系统，将轨迹规划设计系统与钻机的自动钻进技术相结合，实现定向钻的自动导航，解决随钻跟踪监控方式与有缆监控方式的弊端。
二、水平定向钻的主要用途
主要用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖的条件下，进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油、污水排放等管线的铺设或更新。
三、三一水平定向钻产品型谱
1、三一水平定向钻型号的表示方法
水平定向钻机型号命名规则：
SD9999，SD99999，SD999999。
S——表示三一集团；
D——表示水平定向钻机；
当数字为四位时，前两位为最大扩孔直径，后两位为额定给进/回拖力；
当数字为五、六位时，前三位表示最大扩孔直径，其余为额定给进/回拖力。
2、三一水平定向钻的型谱；
三一拥有水平定向钻机有：
SD6020，SD7535，SD12065，SD200150。
四、三一水平定向钻的主要配置
1、关键部件的配置
SD系列钻机关键部件配置表
名称
SD6020
SD7535
SD12065
发动机
康明斯B3.9-125C
康明斯QSB5.9-240
道依茨BF6M1015C
导向仪
美国DCI
美国DCI
SHAREWELLAPSSYSTEM
动
力
头
推拉减速机
意大利RR
意大利RR
美国Firefield
回转减速机
美国EATON
德国Rexroth
美国Firefield
齿轮箱
20CrMnTi
20CrMnTi
20CrMnTi
夹持器
四油缸夹持
单油缸卸扣
四油缸夹持
两油缸卸扣
四油缸夹持
两油缸卸扣
锚固装置
自动
自动或人工
人工
支腿
两强力液压支腿
两带地锚强力液压支腿
四强力液压支腿
随车吊
——
2T/2.1m
3.2T/2m
钻杆钻卸
自动
自动或简易
——
底盘行走减速机
德国Rexroth
德国Rexroth
德国Rexroth
泥浆系统
BWF160
BWF400
3HS-150
2、液压系统的配置
SD系列钻机液压系统配置表
序号
名称
品牌（产地）
SD6020
SD7535
SD12065
1
泵站
LINDE（德国）
Rexroth（德国）
SAUER（美国）
2
多路阀
Rexroth（德国）
Rexroth（德国）
Rexroth（德国）
3
回转马达
LINDE（德国）
Rexroth（德国）
SAUER（美国）
4
推拉马达
EATON（美国）
DANFOSS（丹麦）
SAUER（美国）
5
行走马达
Rexroth（德国）
Rexroth（德国）
Rexroth（德国）
3、电控系统的配置
SD6020电控系统配置
序号
名称
产地
品牌
1
控制器
芬兰
Finland-EPEC
2
显示器
德国
INTER-CONTROL
3
操作手柄
德国
GESSMANN
4
触电报护器
德国
PAT
5
压力传感器
德国
WIKA
6
压力开关
德国
SUCO
7
接近开关
瑞士
CONTRINEX
8
手动开关
德国
HEILA
SD7535电控系统配置
序号
名称
产地
品牌
1
控制器
芬兰
Finland-EPEC
2
显示器
德国
INTER-CONTROL
3
操作手柄
德国
REXROTH
SD12065电控系统配置
序号
名称
产地
品牌
1
控制器PLC
德国
SIMENS
2
继电器
德国
WAGO
HELLA
五、三一水平定向钻各主要系统介绍
1、三一水平定向钻动力头性能
动力头由推拉机构和旋转机构组成。
给进/回拖系统采用马达链条或齿轮齿条传动，精确平稳，并具有高低双速功能。
动力头采用马达，减速机驱动，具有高低速旋转功能，推拉机构和旋转机构均带有制动器，有效控制工作装置状态。
动力头引入浮动装置，缓冲脉动冲击，减少钻杆和钻铤的损坏，有效保护钻铤和钻杆的丝扣。
钻机型号
最大给进/回拖力
（kN）
动力头行走速度
（m/min）
最大输出扭矩（Nm）
动力头输出转速
（rpm）
SD6020
200
0-16；0-32
7100
0-72；0-144
SD7535
500
0-9.6；0-19.2
20000
0-60；0-120
SD12065
650
0-10；0-20
33750
0-45；0-90
2、三一水平定向钻底盘性能
采用履带式液压驱动底盘，底盘结构设计结合有限元分析，既满足工作稳定性，又满足运输的方便性。
底盘为液压驱动,刚性连接式车架,主要包括车架及行走装置。
行走装置为左、右纵梁分别整体焊接,与整体焊接的车架用螺栓或电焊连接成为一个整体。
车架前后端有两个或四个支腿,左、右纵梁有导向轮、张紧装置、驱动轮及传动装置；行走减速机选用进口的内藏式行星减速机（包括马达），行走能够实现快慢双速，输出扭矩大、结构紧凑。
行走装置主要包括履带张紧装置、履带总成、驱动轮、导向轮、支重轮及行走减速机，马达等组成。
钻机型号
SD6020
SD7535
SD12065
行走速度（km/h）
0～2.4
0～2.4
0～3.0
爬坡能力（%）
48
32.5
32.5
3、三一水平定向钻钻架性能
在设计中充分考虑了结构焊缝焊接变形，并用有限元进行受力分析，对钻架的截面和结构形状进行了优化设计，在连接部位采用局部加强，从而保证了其足够的抗扭和抗弯能力。
4、三一水平定向钻测控导向系统
采用进口原装控向仪：
有线控向仪、无线控向仪。
无线控向仪由三部分组成：
探测器、地表手持式接收机和钻机旁同步显示器。
探测器装在钻头内，接收器根据探测器发出的信号来判断钻头的位置和方向，同步显示器则将接收的信息传递给钻机控制台。
有线控向仪主要由信号棒、遥显仪、探测仪、信号传输线组成。
信号棒装在特制的无磁钻具内，传输线与信号棒连接，向钻进控制台传输控向参数。
操作员以此操控钻杆以弧形路径或上或下，或左右绕避前进中的障碍。
有线控向参数不受空间电磁波的干扰，适合长距离，闹市区穿越。
5、三一水平定向钻夹持器
夹持器总成主要由定夹持器、动夹持器、导向装置组成.夹持器采用多个液压油缸控制，具有钻杆导向、夹紧、旋转卸扣、轴向移动功能，足够的夹紧力、旋转扭矩能轻松卸开钻杆之间的丝扣，适合不同凸起长度的钻杆，保证了整个施工过程的高效进行。
6、三一水平定向钻锚固装置
锚固装置位于钻架体的前端，其与钻架前端采用铰接方式，可以旋转一定的角度，便于钻架体的角度调整，其组成有底座和锚杆自动加载装置组成，其中后者可以作为选配装置定制，其可以自动向地下压入多根锚杆，另外在底座上还有四个孔可供人工下桩用，充分保证了整个钻机的稳固。
7、三一水平定向钻钻杆自动装卸装置
主要由钻杆箱、支架和钻杆传送梭臂等组成，钻杆箱可同时容纳4列3层共12根钻杆，支架可同时承载两个钻杆箱共24根钻杆，可通过支架中钻杆支撑的升降和梭臂的伸缩来完成对钻杆的选择、送出和收入，取代了人工装卸钻杆，保证了施工的速度。
另外还可配置简易钻杆装卸装置以及随车起重机系统，减轻操作者的劳动强度，提高劳动效率及生产的安全性。
8、液压系统
通过发动机驱动，钻机分别采用Linde、Rexroth、SAUER泵站系统向各执行元件供油，经过各控制阀，形成无级电比例控制、恒功率控制、负反馈控制、各支路负荷敏感系统，实时调节系统压力、流量，实现无级调速，高效节能。
关键动作控制机构备有电液和手动双路控制，提高系统的安全可靠性。
实行电液结合，使操作灵活、安全、舒适、精确。
液压泵、液压马达、液压阀、及管接头全部采用进口知名品牌，实现了系统的高可靠性。
9、电控系统
水平定向钻的电气系统主要分为发动机控制、钻机行走控制、动力头给进/回拖控制、动力头旋转控制、泥浆泵控制、夹持器控制、钻杆的自动装卸控制、自动钻进/回扩控制、动力头双速控制以及发动机的状态监控、电气系统控制、液压系统监控等功能，系统设有功能互锁、操作提示、故障查询、液晶显示，使钻机的操作和维护更为简单；系统设有触电保护装置控制，确保整个施工过程安全，减少不必要的损失和危险。
控制系统为模块化设计，您可以根据需要，选择合适的功能模块。
电气系统部件均采用进口品牌产品。
10、三一水平定向钻泥浆系统
泥浆系统由泥浆拌合系统、动力系统、泥浆泵和泥浆控制系统等组成。
泥浆拌合系统的功能主要是利用一个泥浆混合泵，拌和特殊的膨润土或聚合物，为钻进过程及时提供足够的钻进液。
这种钻进液，在钻进和反向扩孔的过程中，起着制造泥浆、稳定钻道，润滑钻具、冷却钻头等关键作用。
制造泥浆一方面使钻屑排出钻道，为管线铺设提供足够的空间，另一方面流动的泥浆为管线提供悬浮力以减少拖动的阻力；稳定钻道是通过使钻孔周围松动的泥土或碎石迅速凝固达到固孔的功能；润滑作用使钻具经久耐用；冷却功能可有效延长定位探棒的寿命。
动力系统可由钻机本身提供，如SD6020,SD7535；也可自配泥浆动力站，如SD12065。
泥浆泵的功能是提高泥浆压力，提高泥浆的压力势能。
泥浆控制系统功能是调节输出泥浆压力和流量。
钻机型号
泥浆泵型号
最大输出压力（bar）
最大输出流量（L/min）
SD6020
BWF160
100
160
SD7535
BWF400
100
400
SD12065
3HS-150
250
1200
三一SD系列钻机采用可以调速变量的泥浆泵，适合在变化的地层中施工，扩大作业范围。
自动搅拌泥浆罐系统可以将膨润土和水快速混合搅拌均匀，泥浆混配罐储备泥浆容量大，满足复杂工程需要。
泥浆流量瞬间加大功能可有效保证泥浆及时充分供应到钻进孔底，节约施工时间。
泥浆泵自润滑系统提高泥浆泵的使用寿命。
六、三一水平定向钻的核心技术
1、柴油机控制技术
SD6020:
采用步进电机控制油门的开度;
SD7535:
采用CAN总线控制发动机;
SD12065:
采用直流电机控制发动机。
2、液压系统
恒功率控制技术;
电液比例控制技术;
负荷敏感控制技术。
3、控制系统
EPEC专用控制系统技术；
故障诊断和监控系统技术；
总线控制技术和虚拟仪表技术；
PLC控制和多种逻辑控制技术。
七、三一水平定向钻的可维修性分析
在机械方面：
夹持器、锚固装置、电控箱、钻杆自动装卸、动力头、钻架、底盘等均暴露在外面，可以直接观察，并做出判断进行维护。
SD6020钻机机罩可轻松掀起，SD7535、SD12065钻机机罩均开有前后门，并由气弹簧支撑，机罩内零部件伸手可及，使用简易的随车工具均可进行维修。
整机分为多个部件，功能明确，卸开连接处，可在地面或工作台上进行维修。
在液压方面：
油管布局合理，线路清晰，管接头伸手可及。
各接头，阀块处均留有足够的扳手空间，拆装方便。
在电气方面：
电气系统通过各个传感器，实时监测发动机、电气系统、液压系统的运行状态，液晶显示，并提示操作者进行维护和修理。
电气系统划分为若干个功能模块，当某个功能出现故障时，直接更换就可以，简单方便。
电气系统中枢集中安装在电控箱中，方便监测及维修。
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