概況
云南滇東煤電一體化項目是響應國家.西部大開發(fā)".西電東送"的號召,按照云南省委、省政府確定的.云電入粵"發(fā)展戰(zhàn)略,于國家.十五"期間開發(fā)建設的特大型煤電項目。滇東第一發(fā)電廠煤電一體化工程4x600Mw燃煤發(fā)電機組已于2007年5月全部投產發(fā)電,配套建設年產300萬t煤礦。滇東第二發(fā)電廠煤電一體化工程一期2×600Mw燃煤發(fā)電機組已于2010年2月全部投產發(fā)電,配套建設年產300萬t煤礦。
云南滇東能源有限責任公司礦業(yè)分公司負責所有礦井的建設和運營管理,規(guī)劃未來五年在云南省老廠礦區(qū)建設5對礦井,總產能達1260萬t/年。在鉆桿使用過程中,由于操作失誤或其他原因,容易導致鉆桿丟失。因此,本文研究改造了一種收納式鉆桿自動打撈裝置,能夠解決傳統(tǒng)打撈器存在的弊端,實現(xiàn)精確對位,提高打撈成功率,并在云南滇東能源有限責任公司下屬煤礦得到了實際應用。
2收納式鉆桿打撈器設計
2.1設計思路
（1）鉆桿打撈動作在鉆孔內完成,動作準確。（2）收納結構為剛性結構,保證運行穩(wěn)定牢固。（3）收納鉆桿的中心設計在傳統(tǒng)鉆桿上,保證收納鉆桿前端和后面在一根軸線上。（4）收納打撈動作在鉆孔內自動實施對接。（5）結構簡單可靠,能實現(xiàn)對鉆、上絲、退鉆自動化操作,使用靈活方便,性能穩(wěn)定。
2.2結構說明
收納式鉆桿打撈器主要由鉆桿1、套筒2、鉆頭3、感應器4和感應器信號線5組成,如圖1所示。
圖1收納式鉆桿打撈器結構圖
（1）鉆桿1距頂端200mm處焊接套筒2,套筒2直徑105mm,鉆桿直徑75mm。（2）鉆頭前端安裝感應器。（3）感應器信號
線在鉆桿中孔穿過。
3感應器激發(fā)觸動設計
3.1設計思路
感應裝置結構如圖2所示。
（1）當傳感器的輸入和輸出完全形成線性關系時,就是一個理想傳感器。（2）適用于靜態(tài)、非連續(xù)旋轉的扭矩力值的測量與控制,檢測精度高,穩(wěn)定性好,抗干擾性強,只受被測因素影響。（3）體積小,重量輕,易于安裝:無需反復調零即可連續(xù)測量正反向扭矩:測量彈性體強度大,可承受100%過載。（4）本型號適用于中小扭矩的測量,傳感器本身不會影響被測因素。
3.2工作原理
由電工學得知,線圈自感量L為:
式中,N為線圈匝數:Rm為磁路總磁阻。
如空氣氣隙δ較小,而且不考慮磁路的鐵損時,則總磁阻:
式中,1為鐵芯導磁長度:8為鐵芯磁導率:A為鐵芯磁導截面積:δ為氣隙長度:80為空氣磁導率,取4m×10-7H/m:A0為空氣氣隙導磁截面積。
因鐵芯磁阻與空氣氣隙的磁阻很小,計算時可以忽略,故:
代入式（1）,則:
由式（4）可知,自感量L與氣隙δ呈反比,而與氣隙導磁截面積A0呈正比。當A0固定、δ變化時,L與δ呈非線性關系,此時傳感器的靈敏度:
由式（5）可知,靈敏度S與氣隙長度的平方呈反比,δ愈小,靈敏度愈高。由于S不是常數,故會出現(xiàn)非線性誤差。為了減少這一誤差,通常規(guī)定在較小間隙變化范圍內工作。假設間隙變化范圍為（δ0,δ0＋Aδ）,一般實際應用中,取Aδ/δ0≤0.1。這種傳感器適用于較小位移的檢測,一般約為0.001～1mm。
由于磁性材料和磁導率不同,當壓力作用于銜鐵時,氣隙大小發(fā)生改變,氣隙的改變影響線圈電感的變化,放大電路處理后可以把這個電感變化轉化成相應的信號輸出,從而達到測量壓力的目的。
4實施方式
鉆桿打撈器組裝示意如圖3所示,主要由鉆桿1、套筒2、鉆頭3、丟失鉆桿4、鉆孔5、鉆機6、夾持器7、動力頭8組成。
4.1操作步驟
（1）本裝置穿過鉆機6上面的動力頭8和夾持器7。（2）啟動鉆機6,利用動力頭8和夾持器7將鉆桿1送入鉆孔5內。(3）動力頭8到達極限位置時,啟動夾持器7,固定鉆桿1。(4）松開動力頭8,動力頭8歸位,重復步驟2。(5）當鉆桿1上面的套筒2到達丟失鉆桿4位置,持續(xù)鉆進,利用套筒2內徑大于丟失鉆桿4的直徑,將丟失鉆桿收納至套筒內,實施打撈。
4.2實施原理
利用套筒內徑大于丟失鉆桿的直徑,將丟失鉆桿收納到套筒內,當丟失鉆桿觸發(fā)感應器時,感應信號到達接收裝置時,發(fā)出信號實施打撈。
5使用注意事項
5.1檢查工作
(1）檢查鉆機是否平穩(wěn),鉆桿安裝是否穩(wěn)固,感應裝置是否有損壞現(xiàn)象,感應器信號線是否中斷等。(2）檢查鉆桿是否完好,各部位螺絲是否有亂絲現(xiàn)象,鉆機操作臺控制桿是否靈活可靠,鉆機卡瓦等部位是否靈活可靠等。
5.2具體操作
(1）打撈裝置的感應器必須裝平到位,否則會造成上接頭的連接螺紋擰不到位,導致螺紋絲對接不上。(2）當卡瓦、鉆桿、操作臺等和鉆桿打撈器連接安裝好后,必須檢查卡瓦和鉆桿打撈器行程,要求上下運動靈活。(3）啟動鉆機,當鉆機的鉆桿打撈器到達丟失鉆桿位置時,首先旋轉鉆桿,使丟失鉆桿進入筒體,待丟失鉆桿前端收納到收納體內時,觸發(fā)感應器,強迫丟失鉆桿進入卡瓦,然后鉆機加壓,丟失鉆桿即被抓住。(4）抓住丟失鉆桿后,應加壓旋轉離開孔底0.5～1m,猛剎車2～3次,檢查丟失鉆桿是否抓牢,使丟失鉆桿抓得更緊,起鉆時不要卸扣。(5）釋放丟失鉆桿時,應反轉鉆桿施加壓力,使卡瓦處于筒體的寬鋸齒形螺紋大錐端,這樣卡瓦和筒體就產生了間隙而松動,正轉撈柱,井內丟失鉆桿即可釋放。
6結語
本裝置經過礦業(yè)分公司下屬煤礦雨汪煤礦和白龍山煤礦的現(xiàn)場實踐應用,增強了其安全性,消除了鉆桿丟失造成的安全隱患,提高了丟失鉆桿回收率,安全效益和經濟效益明顯。
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