泥浆泵的控制系统、控制方法及钻机与流程

1.本发明涉及钻挖技术领域，尤其涉及一种泥浆泵的控制系统、控制方法及钻机。


背景技术：

2.泥浆泵是指在钻挖过程中向钻孔里输送护壁泥浆的机械，是钻挖施工过程中采用的重要装置。在实际的施工过程中，需要泥浆泵能够输出不同流量以满足实际施工效果，但是，现有的泥浆泵的流量只有有限几个档位，并且各个档位所对应的泥浆泵的流量差别较大，无法根据实时需要精确调节泥浆泵的输出流量，从而易造成泥浆的浪费，增加施工成本。


技术实现要素：

3.本发明提供一种泥浆泵的控制系统、控制方法及钻机，用以解决现有技术中无法根据实时需要精确调节泥浆泵的输出流量，易造成泥浆的浪费而增加施工成本的缺陷。
4.本发明提供一种泥浆泵的控制系统，包括：
5.液压马达，用于驱动泥浆泵；
6.供油阀，所述供油阀的出油口与所述液压马达的进油口连接，所述供油阀用于调控所述液压马达的油液流量；
7.控制阀，所述控制阀的出油口与所述供油阀的先导油口连接，所述控制阀用于控制所述供油阀的开度；
8.输入模块，用于设定所述泥浆泵的预设输出流量；
9.控制装置，所述控制装置分别与所述输入模块和所述控制阀通信连接，所述控制装置根据所述预设输出流量控制所述控制阀，使所述控制阀控制所述供油阀的开度，以使所述液压马达驱动所述泥浆泵的输出流量达到所述预设输出流量。
10.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制系统，还包括：
11.显示器，与所述控制装置通信连接，所述显示器用于显示所述预设输出流量和所述泥浆泵的实时流量。
12.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制系统，所述控制阀为比例阀。
13.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制系统，还包括：
14.液压泵，所述液压泵的进油口与液压油箱的出油口连接，所述液压泵的出油口与所述供油阀的进油口连接。
15.本发明还提供一种泥浆泵的控制方法，包括：
16.获取设定的泥浆泵的预设输出流量；
17.根据所述预设输出流量确定供油阀的预设开度；
18.控制控制阀调节所述供油阀的开度至所述预设开度、以控制液压马达驱动所述泥浆泵的输出流量达到所述预设输出流量。
19.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制方法，所述获取设定的泥浆泵的预设输出流
量之前，还包括：
20.通过输入模块设定所述预设输出流量；
21.显示器显示所述预设输出流量。
22.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制方法，
23.所述根据所述预设输出流量确定供油阀的预设开度，包括：
24.根据所述预设输出流量得出所述液压马达的预设流量；
25.根据所述液压马达的预设流量确定所述供油阀的预设开度。
26.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制方法，
27.在所述控制控制阀调节所述供油阀的开度至所述预设开度、以控制液压马达驱动所述泥浆泵的输出流量达到所述预设输出流量之前，还包括：
28.获取所述泥浆泵的启动信号；
29.根据所述泥浆泵的启动信号对所述控制阀输入控制电流，使所述控制阀得电。
30.根据本发明提供的一种泥浆泵的控制方法，所述根据所述预设输出流量得出所述液压马达的预设流量，包括：
31.获取所述预设输出流量所对应档位的传送比；
32.根据所述预设输出流量和所述传送比得出所述液压马达的预设流量。
33.本发明还提供一种钻机，包括如上述任意一项所述的泥浆泵的控制系统。
34.本发明提供的泥浆泵的控制系统、控制方法及钻机，通过输入模块可以根据实际需要设定泥浆泵的预设输出流量，控制装置根据设定的泥浆泵的预设输出流量可以对控制阀进行调控，使控制阀对供油阀的开度进行控制，从而使供油阀对液压马达的工作状态进行控制，从而使液压马达能够驱动泥浆泵按照预设输出流量来输出泥浆。这样，在钻机施工过程中，操作人员可以根据实际需要设定泥浆泵的输出流量，以使泥浆泵按照设定的输出流量工作，从而可以满足不同的施工要求，并且可以有效避免泥浆的浪费，有效降低施工成本。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明提供的泥浆泵的控制系统的示意图之一(泥浆泵的输出流量为零)；
37.图2是本发明提供的泥浆泵的控制系统的示意图之二(泥浆泵的输出流量为预设输出流量)；
38.图3是本发明提供的泥浆泵的控制系统的示意图之三(泥浆泵的输出流量为所对应档位的最大输出流量)；
39.图4是本发明提供的泥浆泵的控制方法的流程图之一；
40.图5是本发明提供的泥浆泵的控制方法的流程图之二；
41.图6是本发明提供的控制阀的控制电流与液压马达的流量曲线图。
42.附图标记：
43.1、泥浆泵；2、液压油箱；3、液压泵；4、供油阀；
44.5、液压马达；6、控制阀。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
46.下面结合图1至图6描述本发明的泥浆泵的控制系统、控制方法及钻机。
47.如图1所示，本发明提供的一种泥浆泵的控制系统，包括液压马达5、供油阀4、控制阀6、输入模块、控制装置。
48.其中，液压马达5用于驱动泥浆泵1，以为泥浆泵1提供动力，通过液压马达5可以实现对泥浆泵输出流量的无级调节。
49.供油阀4用于调控液压马达5的油液流量，以能够对液压马达5的工作状态进行调控，从而实现对泥浆泵1的调控。具体地，供油阀4的出油口与液压马达5的进油口连接，这样，便于调节进入液压马达5的液压油的油量，从而调节液压马达5的油液流量。
50.输入模块用于设定泥浆泵1的预设输出流量，以便于操作人员根据实际需要通过输入模块对泥浆泵1的输出流量进行设定。
51.并且，控制装置分别与输入模块和控制阀6通信连接，输入模块能够将设定的泥浆泵1的预设输出流量传递给控制装置，控制装置根据预设输出流量控制控制阀6，使控制阀6能够控制供油阀4的开度，从而可以调控液压马达5的油液流量，以使液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量。
52.如此设置，通过输入模块可以根据实际需要设定泥浆泵1的预设输出流量，控制装置根据设定的泥浆泵1的预设输出流量可以对控制阀6进行调控，使控制阀6对供油阀4的开度进行控制，从而使供油阀4对液压马达5的工作状态进行控制，从而使液压马达5能够驱动泥浆泵1按照预设输出流量来输出泥浆。这样，在钻机施工过程中，操作人员可以根据实际需要设定泥浆泵1的输出流量，以使泥浆泵1按照设定的输出流量工作，既可以满足不同的施工要求，可以有效避免泥浆的浪费，又可以通过数字调节方式实现泥浆泵输出流量的调节。
53.在可选的实施例中，控制装置可以根据设定的泥浆泵1的预设输出流量确定出控制阀6的控制电流，控制装置对控制阀6输出控制电流，使控制阀6向供油阀4输出先导压力，以调节供油阀4的开度。
54.在本发明的可选实施例中，泥浆泵的控制系统还包括液压泵3，液压泵3的进油口与液压油箱2的出油口连接，液压油泵的出油口与供油阀4的进油口连接。通过液压泵3从液压油箱2吸油，并将液压油输出到供油阀4内，通过供油阀4将液压油供给液压马达5，实现对液压马达5的控制。
55.在本发明的可选实施例中，泥浆泵的控制系统还可以包括显示器，显示器与控制装置通信连接，显示器用于显示预设输出流量和泥浆泵1的实时流量。这样，便于操作人员实时查看泥浆的用量和剩余量，从而便于停止钻探或补充泥浆。
56.并且，显示器上还可以显示泥浆的消耗量和泥浆的初始总量。
57.在可选的实施例中，输入模块设置在显示器上，输入模块可以包括设置在显示器上的数字输入按键。
58.在可选的实施例中，显示器上还设置有档位选择按键和档位显示模块，其中，档位显示模块用于显示当前所选档位和该档位所对应的档位流量调节范围。以便于操作人员观察并根据档位流量调节范围设定泥浆泵1的输出流量。
59.比如，泥浆泵1设置有四个档位，分别为第一档位、第二档位、第三档位和第四档位。
60.其中，第一档位所对应的泥浆泵1内部的齿轮箱传送比为第一传送比，根据发动机的转速可以确定出第一档位所对应的档位流量为第一调节范围；
61.第二档位所对应的泥浆泵1内部的齿轮箱传送比为第二传送比，根据发动机的转速可以确定出第二档位所对应的档位流量为第二调节范围；
62.第三档位所对应的泥浆泵1内部的齿轮箱传送比为第三传送比，根据发动机的转速可以确定出第三档位所对应的档位流量为第三调节范围；
63.第四档位所对应的泥浆泵1内部的齿轮箱传送比为第四传送比，根据发动机的转速可以确定出第四档位所对应的档位流量为第四调节范围。
64.这里，根据发动机的转速可以确定出所选择档位的档位流量的最大值，并且，所选择档位的档位流量的最小值可以为所选择档位的最大值的0.7倍。
65.比如，根据发动机的转速可以确定出第一调节范围的最大值、第二调节范围的最大值、第三调节范围的最大值和第四调节范围的最大值，第一调节范围的最小值可以是第一调节范围的最大值的0.7倍；第二调节范围的最小值可以是第二调节范围的最大值的0.7倍；第三调节范围的最小值可以是第三调节范围的最大值的0.7倍；第四调节范围的最小值可以是第四调节范围的最大值的0.7倍。
66.在本实施例中，泥浆泵的控制系统还包括转速传感器，转速传感器用于检测发动机的转速。
67.当操作人员选择的泥浆泵1的流量档位为第一档位时，设定的预设输出流量应位于第一档位所对应的第一调节范围内；并根据预设输出流量和第一档位所对应的第一传送比计算出液压马达5的油液流量。
68.当操作人员选择的泥浆泵1的流量档位为第二档位时，设定的预设输出流量应位于第二档位所对应的第二调节范围内；并根据预设输出流量和第二档位所对应的第二传送比计算出液压马达5的油液流量。
69.当操作人员选择的泥浆泵1的流量档位为第三档位时，设定的预设输出流量应位于第三档位所对应的第三调节范围内；并根据预设输出流量和第三档位所对应的第三传送比计算出液压马达5的油液流量。
70.当操作人员选择的泥浆泵1的流量档位为第四档位时，设定的预设输出流量应位于第四档位所对应的第四调节范围内；并根据预设输出流量和第四档位所对应的第四传送比计算出液压马达5的油液流量。
71.如此，便于确定出供油阀4的开度，利用控制阀6控制供油阀4达到所需开度，以保证泥浆泵1按照设定的输出流量输出。
72.在本实施例中，控制装置包括计算模块，计算模块可以与输入模块通信连接，并且计算模块内设置有计算公式：qb＝qa/i，这里，qb为液压马达5的油液流量，qa为预设输出流量，i为泥浆泵1内部的齿轮箱传送比。
73.并且，计算模块可以根据得出的液压马达5的油液流量确定出控制阀6的控制电流，以使控制阀6以该控制电流工作，从而向供油阀4输出所对应的先导油(先导压力)，使供油阀4达到所需的开度，以对液压马达5供给qb的油液流量，使液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量。
74.在可选的实施例中，供油阀4可以为换向阀，换向阀的进油口与液压油的出油口连接，换向阀的第一出油口用于与液压马达5的进油口连接，换向阀的第二出油口用于与液压油箱2的回油口连接。
75.并且，控制阀6用于调节换向阀的阀芯位置，从而调节换向阀的第一出油口的开启程度，以调节进入液压马达5的液压油量，即调节液压马达5的流量，使液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到所需流量。
76.在本发明的可选实施例中，控制阀6可以为比例阀，能够连续地对供油阀4进行调控，从而对液压马达5的流量进行调控。
77.需要说明的是，比例阀的阀芯的运动是采用比例电磁铁控制，使输出的压力或流量与输入的电流成正比，即比例阀的输出流量与输入的控制电流呈正比。通过对比例阀输入不同的控制电流，可以调节供油阀4的开度，以向液压马达5输入不同的液压油量，即使液压马达5的流量不同，如图6所示。
78.在可选的实施例中，泥浆泵的控制系统还可以包括用于控制泥浆泵启动的泥浆泵启停按钮。并且，泥浆泵启停按钮可以与控制装置通信连接，当泥浆泵启停按钮被触发时，即泥浆泵启动时，控制装置才对比例阀输入控制电流，使比例阀控制供油阀。这样，可以避免液压马达空转，有利于节省电能。
79.下面对本发明提供的泥浆泵的控制方法进行描述，下文描述的泥浆泵的控制方法与上文描述的泥浆泵的控制系统可相互对应参照。
80.如图4所示，本发明提供的一种泥浆泵的控制方法，包括：
81.步骤s1：获取设定的泥浆泵1的预设输出流量；
82.步骤s2：根据预设输出流量确定供油阀4的预设开度；
83.步骤s3：控制控制阀6调节供油阀4的开度至预设开度，以控制液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量。
84.这样，可以根据设定的泥浆泵1的预设输出流量可以对控制阀6进行调控，使控制阀6对供油阀4的开度进行控制，从而使供油阀4对液压马达5的工作状态进行控制，从而使液压马达5能够驱动泥浆泵1按照预设输出流量来输出泥浆。
85.在可选的实施例中，在控制控制阀6调节供油阀4的开度至预设开度之前，本泥浆泵的控制方法还包括：
86.获取泥浆泵1的启动信号；
87.根据泥浆泵1的启动信号对控制阀6输入控制电流，使控制阀6得电。
88.这样，当泥浆泵1启动后，控制装置对控制阀6输入控制电流，使控制阀6得电开始工作，向供油阀4输出先导油，使供油阀4的开度达到预设开度。
89.当泥浆泵1未启动时，控制装置不对控制阀6输入控制电流，此时控制阀6不工作，不对供油阀4的开度进行控制，从而不启动液压马达5。
90.在本发明的可选实施例中，在获取设定的泥浆泵1的预设输出流量之前，本泥浆泵的控制方法还可以包括：
91.通过输入模块设定预设输出流量；
92.显示器显示预设输出流量。
93.这样，便于人工实时监控泥浆泵1的输出流量，在施工过程中可以观察施工消耗的泥浆总量，方便生成施工日志报告。
94.在本发明的可选实施例中，根据预设输出流量确定供油阀4的预设开度，可以包括：
95.根据预设输出流量得出液压马达5的预设流量；
96.根据液压马达5的预设流量确定供油阀4的预设开度。
97.需要说明的是，由于供油阀4的出油口与液压马达5的进油口连接，所以根据液压马达5的预设流量可以得出供油阀4的预设开度。
98.在可选的实施例中，根据供油阀4的预设开度可以得出控制阀6的输出的先导油的输出流量，从而根据控制阀6的输出流量可以得出控制阀6的控制电流，这样，控制装置可以对控制阀6输入所需的控制电流，即可使控制阀6控制供油阀4的开度达到预设开度。
99.需要说明的是，控制阀6可以为比例阀，由于比例阀的输出流量与输入的控制电流呈正比。根据比例阀向换向阀输入的先导油量以及换向阀的第一出油口所能够输出的油液流量(即液压马达5的流量)、以及比例阀的容积和阀口大小，可以反向推导出比例阀的控制电流。
100.在可选的实施例中，根据预设输出流量得出液压马达5的预设流量，可以包括：
101.获取预设输出流量所对应档位的传送比；
102.根据预设输出流量和传送比得出液压马达5的预设流量。
103.这里，液压马达5的预设流量＝预设输出流量/所对应档位的传送比。
104.在本发明的可选实施例中，控制控制阀6调节供油阀4的开度至预设开度，以控制液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量，可以包括：
105.对控制阀6输入控制电流，使控制阀6调节供油阀4的开度至预设开度。
106.需要说明的是，这里的控制电流为供油阀4的开度达到预设开度所对应的控制阀6所需的控制电流。
107.在可选的实施例中，对控制阀6输入控制电流，使控制阀6调节供油阀4的开度至预设开度，可以包括：
108.将控制电流分别与第一电流值和第二电流值进行比较；
109.当控制电流大于第一电流值且小于第二电流值时，控制阀6调节供油阀4的开度，使供油阀4控制液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量。
110.这里，第一电流值小于第二电流值。
111.具体地，如图2所示，当控制电流大于第一电流值且小于第二电流值时，控制阀6调节换向阀的阀芯位置，以调节换向阀的第一出油口的开启程度，使供油阀4控制液压马达5的流量达到预设流量，从而使液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量为预设输出流量。
112.这里，第一电流值可以为200ma，第二电流值可以为600ma。
113.液压泵3从液压油箱2中吸油，并向换向阀输出高压液压油，当比例阀的控制电流大于200ma且小于600ma时，比例阀向换向阀输出先导压力，控制换向阀位于中位，一部分高压液压油通过换向阀通过b口供给液压马达，此时换向阀的开度与液压马达5的预设流量相对应，换向阀向液压马达5输出预设流量，高压液压油驱动液压马达5运转带动泥浆泵工作后形成低压液压油，低压液压油经a口流回液压油箱2；另一部分高压液压油通过换向阀流回液压油箱2。
114.在可选的实施例中，如图1所示，当控制电流小于第一电流值时，控制阀6调节换向阀的阀芯位置，使换向阀的第二出油口打开、第一出油口关闭，使液压油通过第二出油口流回液压油箱2，换向阀不向液压马达5供给液压油，此时液压马达5不工作，并且不驱动泥浆泵1运转，泥浆泵1无流量输出。这样，可以有效避免泥浆的浪费。
115.如图1所示，液压泵3从液压油箱2中吸油，并向换向阀输出高压液压油，当比例阀的控制电流小于200ma时，比例阀向换向阀输出先导压力，控制换向阀位于左位，高压液压油通过换向阀流回液压油箱2，换向阀不向液压马达5供油，此时泥浆泵不工作。
116.在可选的实施例中，如图3所示，当控制电流大于或等于第二电流值时，控制阀6调节换向阀的阀芯位置，使换向阀的第二出油口关闭、第一出油口打开，使液压油只能通过换向阀的第一出油口输出，从而使液压油全部供给液压马达5，使液压马达5驱动泥浆泵1以所对应档位的最大输出流量输出泥浆。这样，有利于提高泥浆的输出效率。
117.液压泵3从液压油箱2中吸油，并向换向阀输出高压液压油，当比例阀的控制电流大于600ma时，比例阀向换向阀输出先导压力，控制换向阀位于右位，高压液压油通过换向阀通过b口供给液压马达，此时换向阀的开度达到最大，换向阀向液压马达5输出最大流量，高压液压油驱动液压马达5运转带动泥浆泵工作后形成低压液压油，低压液压油经a口流回液压油箱2，泥浆泵1输出所对应档位的最大流量。
118.这样，当比例阀得电后(控制装置对比例阀输入控制电流后)，比例阀输出先导压力(先导油)，控制换向阀的阀芯移动，使换向阀换向；根据泥浆泵1的预设输出流量(输入的预设输出流量值不同)所对应的控制电流的不同，比例阀输出的先导压力不同，比例阀控制换向阀的第一出油口的开口面积不同，从而控制液压马达5的流量不同，以使泥浆泵1的输出流量不同。
119.如此，在施工过程中，可以对泥浆泵1设置多个泥浆流量，既能够保证施工过程中泥浆足够，又能够避免对泥浆的浪费。
120.在本发明的可选实施例中，在通过输入模块设定预设输出流量之前，本泥浆泵的控制方法还可以包括：
121.选择泥浆泵1的档位；
122.检测发动机的转速；
123.根据所选择的泥浆泵1的档位和检测到的发动机的转速生成该档位所对应的泥浆泵1的流量调节范围；
124.控制显示器显示泥浆泵1的流量调节范围。
125.这样，操作人员可以直观地知道所选择档位的泥浆泵1的流量调节范围，操作人员设定泥浆泵1的预设输出流量可以不超出该档位所对应的泥浆泵1的流量调节范围。
126.如图5所示，本泥浆泵的控制方法，具体包括：
127.步骤s11：选择泥浆泵1的档位；
128.步骤s12：检测发动机的转速；
129.步骤s13：根据发动机的转速和所选择的档位生成泥浆泵1的流量调节范围；
130.步骤s14：显示器显示当前泥浆泵1档位的流量调节范围；
131.步骤s15：通过显示器的数字输入按键设置泥浆泵1的预设输出流量；
132.步骤s16：根据预设输出流量和所选择档位的传送比得出液压马达5的预设流量；
133.步骤s17：根据液压马达5的流量确定换向阀的预设开度；
134.步骤s18：获取泥浆泵1的启动信号；
135.步骤s19：对比例阀输入控制电流；
136.步骤s20：比例阀调节换向阀的开度至预设开度、控制液压马达5驱动泥浆泵1的输出流量达到预设输出流量。
137.下面对本发明提供的钻机进行描述，下文描述的钻机与上文描述的泥浆泵的控制系统可相互对应参照。
138.本发明提供的一种钻机，包括如上述任意一项实施例所述的泥浆泵的控制系统。
139.本发明提供的钻机所达到的有益效果与本发明提供的泥浆泵的控制系统所达到的有益效果相一致，则这里不再赘述。
140.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
141.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。