水平定向鉆機(jī)技術(shù)發(fā)展分析

大型水平定向鉆機(jī)是應(yīng)用于石油、天然氣、給排水、電力、水煤漿等超大型地下管線的鋪設(shè)的理想設(shè)備，是節(jié)能環(huán)保、施工的非開挖設(shè)備。

國(guó)外產(chǎn)品多具有全自動(dòng)的鉆桿自動(dòng)存取裝置、快速錨固定位裝置、防觸電報(bào)警等自動(dòng)及保護(hù)系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)水平定向鉆機(jī)雖然起步較晚，但由于大量的施工工程的推動(dòng)，因此發(fā)展速度極快，我國(guó)國(guó)情與國(guó)外有區(qū)別，造成了鉆機(jī)的使用需求及現(xiàn)狀同國(guó)有差距，主要表現(xiàn)在以下方面。

1、底盤結(jié)構(gòu)型式不同

中國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，大噸位鉆機(jī)主要在野外施工，受施工場(chǎng)地的限制，國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)往往采用自行走履帶底盤，對(duì)道路要求低，具有通過能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

國(guó)外鉆機(jī)得益于良好的基礎(chǔ)設(shè)備配套條件，底盤以拖掛式汽車底盤為主，在交通便利的情況下，具有轉(zhuǎn)場(chǎng)方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。

2、鉆架體的結(jié)構(gòu)型式不同

由于采用了履帶式底盤，發(fā)動(dòng)機(jī)一般布置在整機(jī)寬度的一側(cè)，限制了鉆架寬度方向，雖然可采用后置式發(fā)動(dòng)機(jī)布置來(lái)增加鉆架的寬度，但采用后置式發(fā)動(dòng)機(jī)布置往往會(huì)造成行走的接近角或離去角小的缺點(diǎn)。為了克服履帶式底盤的缺點(diǎn)，鉆架體還需要采用搖臂結(jié)構(gòu)、鉆架滑移等措施來(lái)調(diào)整施工人土角。

3、帶增力結(jié)構(gòu)的動(dòng)力頭

具有增力功能的鉆機(jī)，在回拖阻力較大時(shí)，可確保順利施工，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。迎合了國(guó)內(nèi)用戶“花小錢，辦大事”的想法。

4、虎鉗

可靠的夾持機(jī)構(gòu)是定向鉆機(jī)施工的基礎(chǔ)，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)來(lái)源于石油鉆井，但由于水平定向鉆機(jī)的施工工況與石油鉆井有著極大地不同，造成水平定向鉆機(jī)的扭矩大，極易出現(xiàn)鉆桿拆桿打滑等問題。

現(xiàn)階段大型鉆機(jī)普遍采用三油缸夾持式虎鉗，通過增加鉆桿的包角和接觸面積，降低鉆桿的夾持應(yīng)力，提高卸扣扭矩。

此外，在長(zhǎng)距離施工中，一般需要下套管，為了適應(yīng)套管施工工法，鉆機(jī)的虎鉗多設(shè)計(jì)成全浮動(dòng)型式。

5、動(dòng)動(dòng)

大型鉆機(jī)的功率較大，國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)均以雙發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。雙發(fā)動(dòng)機(jī)配置整體成本稍低，導(dǎo)向作業(yè)或小功率輸出時(shí)，可以使用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，節(jié)能，降低施工成本，更重要的是施工，即使一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，仍能進(jìn)行施工作業(yè)。

6、液壓系統(tǒng)

非開挖施工中，一般存在先導(dǎo)孔、回?cái)U(kuò)孔和回拖管三個(gè)階段，在這三個(gè)階段中，旋轉(zhuǎn)扭矩及推拉力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出要求不同:導(dǎo)向孔施工階段，扭矩及推拉力較小，輸出的功率較小;回?cái)U(kuò)孔施工階段，旋轉(zhuǎn)的功率需求較大，推拉的功率需求較小;而在管線回拖階段，推拉的功率輸出需求較大。

根據(jù)施工需要，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般應(yīng)用節(jié)能的閉式液壓系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)能的目地，所以在大型鉆機(jī)中，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般應(yīng)用閉式系統(tǒng)。同時(shí)為了提高液壓系統(tǒng)的效率，泵、馬達(dá)等均使用效率高的柱塞馬達(dá)作為能量轉(zhuǎn)換及執(zhí)行元件。

7、氣系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC控制器以可靠的性能、穩(wěn)定的質(zhì)量、邏輯智能強(qiáng)的特點(diǎn)，獲得了廣泛的推廣及應(yīng)用。

8、人機(jī)工程學(xué)研究及翊

大型鉆機(jī)的施工，一般是進(jìn)行大直徑、長(zhǎng)距離的工程施工，往往施工工期長(zhǎng)，需要操作的工作環(huán)境，提高操作手的操作。

9、配置零部件的高性價(jià)比

不僅是我國(guó)的用戶，全球用戶都十分注重產(chǎn)品的性價(jià)比，在滿足產(chǎn)品性能、可靠性、較好的維修保養(yǎng)性能基礎(chǔ)上，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行價(jià)值工程分析方法，去除產(chǎn)品的冗余功能，降低設(shè)備的制造成本。