一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统的制作方法

1.本发明涉及钻头技术领域，具体为一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统。


背景技术：

2.钻机是一种用于钻掘地下空间的工程机械，普遍用于工程勘察、石油勘察与开采、矿产勘察、市政工程施工、地质勘探、新能源开采等领域，在钻机使用时，需要和钻头相配套使用，钻机是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层深部钻进，并通过钻机上的升降视来完成起下钻具和套管、更换钻头等辅助工作。钻机可以是大型户外的水井、油井、天然气井钻探设备，或者是单人可移动的小型设备。
3.但是目前的钻机在工作时，钻头会在各种条件下进行工作，而现有钻机上的钻头没有设置监测装置，进而当钻头发生异常时，不能及时的对钻头进行相应的控制，进而会影响了钻头的使用寿命。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统，解决了目前的钻机在工作时，钻头会在各种条件下进行工作，而现有钻机上的钻头没有设置监测装置，进而当钻头发生异常时，不能及时的对钻头进行相应的控制，进而会影响了钻头的使用寿命的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统，包括中央处理器，所述中央处理器与数据采集模块之间通过无线模块传输连接的，所述数据采集模块的输入端通过导线分别与压力传感器和振动传感器、温度传感器以及倾斜角度传感器的输出端电性连接，所述中央处理器与数据处理单元之间通过导线实现双向连接，且中央处理器的输出端通过导线分别与控制系统和预警系统的输入端电性连接。
6.所述数据处理单元包括有数据接收模块，所述数据接收模块的输出端通过导线与数据对比模块的输入端电性连接，所述数据对比模块的输出端通过导线与数据确认模块的输入端电性连接，且数据对比模块的输入端通过导线与阈值设置模块的输出端电性连接。
7.所述控制系统包括有控制模块，所述控制模块的输出端通过导线分别与电源模块和冷却系统的输入端电性连接，且控制模块的输出端通过导线与变频模块的输入端电性连接。
8.所述冷却系统包括有储液筒，所述储液筒的下方一侧转动连接有出液管，且储液筒的下表面转动连接有电动推杆，所述电动推杆的输出轴转动连接于出液管的一端侧面，所述储液筒的内部下表面设置有泵体，所述泵体的出水端固定连接有输送管，所述输送管的一端穿过储液筒的内部一侧面并与出液管的上端固定连接。
9.优选的，所述压力传感器和振动传感器、温度传感器以及倾斜角度传感器均固定
连接于钻头的内壁。
10.优选的，所述阈值设置模块包括有正常阈值模块和极限阈值模块，所述阈值设置模块为钻头工作的参数正常范围值，所述极限阈值模块为钻头工作的参数极限范围值。
11.优选的，所述数据接收模块的输出端通过导线与图表显示模块的输入端电性连接，且数据接收模块的输入端通过导线与时间模块的输出端电性连接。
12.优选的，所述电源模块为钻头工作时的输出电源，所述变频模块为钻头工作时电压频率值。
13.优选的，所述储液筒的内部设置有冷却水，所述输送管是一种弹性材质构件。
14.优选的，所述预警系统包括有角度计算模块，所述角度计算模块的输出端通过导线与差值计算模块的输入端电性连接，所述差值计算模块的输入端通过导线与定位阈值模块的输出端电性连接，且差值计算模块的输出端通过导线与比较模块的输入端电性连接，所述比较模块的输出端通过导线与警报模块的输入端电性连接。
15.优选的，所述定位阈值模块为钻头工作时所需偏移角度的正常范围值。
16.有益效果
17.本发明提供了一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
18.1、该具有压力传感器的钻头工况智能控制系统，通过数据接收模块的输出端通过导线与数据对比模块的输入端电性连接，数据对比模块的输出端通过导线与数据确认模块的输入端电性连接，且数据对比模块的输入端通过导线与阈值设置模块的输出端电性连接，控制模块的输出端通过导线分别与电源模块和冷却系统的输入端电性连接，且控制模块的输出端通过导线与变频模块的输入端电性连接，当钻机带动钻头工作时，能够对钻头工作时的各种参数进行在线监测，当钻头发生异常时，能够及时的发现，并且切断电源，调整电压的频数，同时对钻头进行冷却工作，防止钻头的温度过高而发生损坏，在对钻头冷却时，能够对出液管的角度进行调整，进而方便对钻头不同的位置进行冷却降温工作，延长了钻头的使用寿命。
19.2、该具有压力传感器的钻头工况智能控制系统，通过角度计算模块的输出端通过导线与差值计算模块的输入端电性连接，差值计算模块的输入端通过导线与定位阈值模块的输出端电性连接，且差值计算模块的输出端通过导线与比较模块的输入端电性连接，比较模块的输出端通过导线与警报模块的输入端电性连接，当钻头在工作的过程中，能够对钻头的偏移角度进行实时监测，若偏移的角度超出正常范围值时，能够及时的发出预警来提醒人员，使人员将钻头的位置给纠正过来，防止钻头打偏。
附图说明
20.图1为本发明的原理框架图；
21.图2为本发明数据处理单元的原理框架图；
22.图3为本发明控制系统的原理框架图；
23.图4为本发明冷却系统的结构示意图；
24.图5为本发明预警系统的原理框架图。
25.图中：1、中央处理器；2、数据采集模块；3、无线模块；4、压力传感器；5、振动传感
器；6、温度传感器；7、倾斜角度传感器；8、数据处理单元；81、数据接收模块；82、图表显示模块；83、数据对比模块；84、数据确认模块；85、时间模块；86、阈值设置模块；861、正常阈值模块；862、极限阈值模块；9、控制系统；91、控制模块；92、电源模块；93、冷却系统；931、储液筒；932、出液管；933、电动推杆；934、泵体；935、输送管；94、变频模块；10、预警系统；101、角度计算模块；102、差值计算模块；103、定位阈值模块；104、比较模块；105、警报模块。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种具有压力传感器的钻头工况智能控制系统，包括中央处理器1，中央处理器1与数据采集模块2之间通过无线模块3传输连接的，数据采集模块2的输入端通过导线分别与压力传感器4和振动传感器5、温度传感器6以及倾斜角度传感器7的输出端电性连接，中央处理器1与数据处理单元8之间通过导线实现双向连接，且中央处理器1的输出端通过导线分别与控制系统9和预警系统10的输入端电性连接，压力传感器4和振动传感器5、温度传感器6以及倾斜角度传感器7均固定连接于钻头的内壁，压力传感器4的型号为sas
‑
21，振动传感器5的型号为sad
‑
32，温度传感器6的型号为ada
‑
56，倾斜角度传感器7的型号为rgf
‑
56。
28.请参阅图2，本发明实施例中，数据处理单元8包括有数据接收模块81，数据接收模块81的输出端通过导线与数据对比模块83的输入端电性连接，数据对比模块83的输出端通过导线与数据确认模块84的输入端电性连接，且数据对比模块83的输入端通过导线与阈值设置模块86的输出端电性连接，阈值设置模块86包括有正常阈值模块861和极限阈值模块862，阈值设置模块86为钻头工作的参数正常范围值，极限阈值模块862为钻头工作的参数极限范围值，阈值设置模块86包括有正常阈值模块861和极限阈值模块862，阈值设置模块86为钻头工作的参数正常范围值，极限阈值模块862为钻头工作的参数极限范围值。
29.请参阅图3，本发明实施例中，控制系统9包括有控制模块91，控制模块91的输出端通过导线分别与电源模块92和冷却系统93的输入端电性连接，且控制模块91的输出端通过导线与变频模块94的输入端电性连接。
30.请参阅图4，本发明实施例中，冷却系统93包括有储液筒931，储液筒931的下方一侧转动连接有出液管932，且储液筒931的下表面转动连接有电动推杆933，电动推杆933的输出轴转动连接于出液管932的一端侧面，储液筒931的内部下表面设置有泵体934，泵体934的出水端固定连接有输送管935，输送管935的一端穿过储液筒931的内部一侧面并与出液管932的上端固定连接，电动推杆933的型号为asf
‑
69，电源模块92为钻头工作时的输出电源，变频模块94为钻头工作时电压频率值，储液筒931的内部设置有冷却水，输送管935是一种弹性材质构件，弹性材质方便出液管932的转动。
31.请参阅图5，本发明实施例中，预警系统10包括有角度计算模块101，角度计算模块101的输出端通过导线与差值计算模块102的输入端电性连接，差值计算模块102的输入端通过导线与定位阈值模块103的输出端电性连接，且差值计算模块102的输出端通过导线与
比较模块104的输入端电性连接，比较模块104的输出端通过导线与警报模块105的输入端电性连接，定位阈值模块103为钻头工作时所需偏移角度的正常范围值。
32.工作原理：钻头在工作时，压力传感器4会对钻头受到的压力进行检测，振动传感器5会对钻头产生的振动进行检测，温度传感器6会对钻头产生的温度进行检测，倾斜角度传感器7会对钻头产生的偏移角度进行检测，然后数据采集模块2对这些检测的数据进行收集，收集后通过无线模块3将数据传输给中央处理器1，之后数据接收模块81对检测的数据进行接收，在阈值设置模块86上的正常阈值模块861中输入钻头工作时振动和温度以及压力的正常范围值，在极限阈值模块862中输入钻头工作时振动和温度以及压力的极限范围值，图表显示模块82将钻头工作时的参数以图表的形式展示出来，时间模块85会对钻头工作的时间进行检测，数据对比模块83将钻头工作的参数与正常阈值模块861和极限阈值模块862中的数值进行对比，然后数据确认模块84判断钻头的工作参数在哪个范围值中，若参数在正常范围值中时，则表面钻头正常工作，若参数在极限范围值时，控制模块91控制电源模块92工作，使其关闭钻机的电源，或通过变频模块94控制电压的频率，使其改变钻头的转速，防止钻头发生损坏，将储液筒固931定在钻机上，同时分别使电动推杆933和泵体934工作，在出液管932的转动下，电动推杆933带动出液管932转动，使其调整到合适的位置，接着使泵体934工作，泵体934将储液筒931内部的冷却水抽到出液管932中，然后喷向钻头起到了降温作用，进一步，钻头在工作时，角度计算模块101根据倾斜角度传感器7检测的情况判断钻头倾斜的角度，之后差值计算模块102根据定位阈值模块103中正常角度范围值计算出此时钻头偏移正常值的差值，之后比较模块104对差值进行比较，若差值超出正常范围值时，警报模块105会发出警报提醒人员及时纠正。
33.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。