钻压表表盘计算及其在钻机上的应用

姜建建

（连云港黄海机械股份有限公司，江苏 连云港222062）

钻压表是钻机液压传动系统的压力指示器，用以显示液压系统的压力，并可根据它来控制钻孔孔底压力，指导进行加压或减压钻进。此外，亦可显示钻具称重时的数据。

1 钻压表表盘计算

结合图1钻机液压系统原理图可以计算称重、加压钻进和减压钻进时所受的力，具体如下：

钻机称重时所受的力：

钻机加压钻进时所受的力：

式中：N——给进油缸数量；

P——系统压力，MPa；

D——给进油缸缸径，mm；

图1 钻机液压系统原理图

d——给进油缸活塞杆径，mm。钻机减压钻进时所受的力计算等同于称重时的力。

2 钻压表在钻机上应用

钻压表由指针、刻度表盘、表壳及缓冲器等组成。仪表壳体内充以一定数量的甲基硅油。刻度表盘设有“静盘”和“动盘”两个表面。“静盘”上的绿色内圈为液压系统压力刻度值单位MPa，液压系统的工作压力可直接从该内圈上读出。“静盘”上的黄色外圈刻度值，是根据回转器给进油缸下腔的承压面积与其液压系统压力的乘积而刻制的，其刻度从零开始按顺时针方向增大，单位为kN，作为钻机钻具称重时使用。“动盘”上的红色字与刻度线，是根据回转器给进油缸上腔的环形承压面积与其液压系统压力的乘积而刻制的，其刻度值单位为kN，作为加压钻进时使用。“动盘”上的黑色字与刻度线，是根据给进油缸下腔的承压面积与其液压系统压力的乘积而刻制的，其刻度值单位为kN，作为减压钻进时使用。

通过计算可以得出称重压力P和力F之间的一组数据，同样可以得出加压钻进、减压钻进的每组数据，通过这些数据可以绘制出如下图2静盘和图3动盘表盘刻度。

2.1 钻具称重

首先将钻具提离孔底，再将液压操纵阀的立轴给进控制阀手柄置于“称重”位置上且完全关闭给进控制阀的针阀，调整多路换向阀手轮使系统压力为零，此时给进油缸的上腔与油箱相通，下腔被封闭，钻具重量完全被下腔油压所平衡，孔底压力指示器静盘上指针指示的黄色刻度值即为钻具重量。

图2 静盘刻度（例）

图3 动盘刻度（例）

2.2 加压钻进

根据地质条件计算出孔底所需压力值，例如需30kN，而钻具重量小于30kN，则加压值应为30kN－钻具重量＝加压值。如果钻具重量为10kN，则加压值应为20kN。旋转动盘使加压给进刻度的10kN刻度线对准静盘称重刻度的0刻度线并锁定动盘。

将立轴给进换向阀操纵手柄置于下降位置。调整给进控制阀的调节螺盖按逆时针方向旋转并锁定，此时调整液压操纵阀的调压阀手轮，将指针指向并保持在动盘加压刻度的30kN处即可。给进速度的快慢取决于给进控制阀调整的程度。逆时针调整，给进速度加快；顺时针调整，给进速度变慢。

2.3 减压钻进

根据地质条件计算出孔底所需压力值，例如需30kN，而钻具重量大于30kN，则减压值应为钻具重量－30kN＝减压值。如果钻具重量为50kN，则减压值应为20kN。旋转动盘使减压钻进的20kN刻度线对准静盘称重刻度0刻线处并锁定动盘。

将立轴给进换向阀操纵手柄置于上升位置。调整给进控制阀的调节螺盖按逆时针方向旋转并锁定，此时调整多路换向阀组前部的调压阀手轮，将指针指向并保持在动盘减压钻进刻线的零刻度线处即可。

［1］成大先.机械设计手册第四版第4卷［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［2］冯德强.钻机设计［M］.武汉：中国地质大学出版社，2005.