经验分享/旋挖钻机传感器的作用

原创作者：晓月池塘

宝俄旋挖钻机BG-36，性能卓越，适用广泛。自动化程度高，各种保护功能齐全。

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BG-36钻机具有桅杆自动调垂，触地保护，浮动控制，主绳拉力过载报警保护等等先进的自动控制保护功能。

1触地保护：

正常使用中，钻杆钻头接触地面后，主绳拉力迅速下降，传感器检测到拉力变化后，微信号传输至主控CPU，CPU做出判断并发出主卷扬停止放绳信号，经逐级放大后通过电磁换向阀控制液压系统改变主卷扬工作状态，停止放绳。这时如果从传感器至电磁阀中的任何一级出现故障，触地保护失效，继续放绳就会出现危险甚至重大事故。首先钻杆钻头失去主绳的拉力控制可能会倾倒，造成伤害事故。其次如果是钻头钻杆放入孔内，危险相对较小，但会出现主绳排序混乱，轧绳，造成主绳寿命急剧降低，甚至断绳，付出额外的成本。

作为辅助，钻机配备专门的红外夜视摄像头，并配置照明灯，在驾驶室内可通过液晶显示器直观的了解主卷扬及主绳工作状态。

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2浮动控制：

正常钻进中，随着钻杆回转，钻头在钻杆自重或者动力头加压的作用力下，向下进尺，此时开启浮动后，主卷扬即可自动放松主绳，跟随着进尺速度及时迅速的做出调整，保持主绳自由浮动。同样CPU做出的控制动作是依靠传感器送回的信号来完成的。如果浮动失效，可由手动控制，但是操控不及时可造成主绳拉力过大，影响使用寿命，甚至主绳崩断或者轧绳。

3主绳拉力过载报警并保护：

主绳拉力可由控制主机设定，避免主绳及主卷扬过载的情况下造成损伤。比如，起钻时，钻头挂护筒或者挂基岩，没有保护时很容易损伤设备，甚至断绳，钻杆钻头落入孔内形成事故。

触地保护，浮动控制，拉力保护这三个非常重要的功能，所使用的传感器位于桅杆顶部的主绳天车中心。

主绳天轮：

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更换传感器时需要取下钻杆；动力头，桅杆前倾，与地面平。选取合适位置或者使用工作平台，方可安全拆卸。

损坏的传感器：

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销轴式传感器：

这个传感器和普通称重传感器类似，即加载重量后产生微量的塑形形变，由镶嵌在内的平衡电桥检测并输出电信号，再由后级进行放大，得到加载重量的正比例电信号，送往CPU，进行各种复杂的功能控制。

下图为普通s型四线称重传感器，常用于自动配料系统

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传感器主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式。

称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。

以下为参考资料，来自网络：

?简介

轴销式称重传感器综合了多种混合测力机构直接将轴上的力变送成4-20mA或者其他多种工业信号，并适应不同工况的需求。产品广泛应用于船舶，起重机，电子称，农业灌溉机械，承重车辆等设备，并为不同客户定制不同要求的轴销式测力产品。一根轴就是一个专用称重传感器，或者说称重传感器本身就是一个整体型承载器。电子吊秤、行车电子秤所用的轴销称重传感器就是这种结构的典型代表。

别名

轴销式称重传感器，英文名loadpin，在行业内也被叫做应力销轴，轴销式传感器，轴销式测力传感器，轴销式超载限制器，轴销式承载器，轴销剪切式称重传感器。

结构与特点

轴销式称重传感器是一根承受剪力作用圆轴，应变计嵌在中心孔内凹槽中心，通过组桥测量方式，即两个凹槽处的应变计共同组成一个惠斯通电桥，或分别组成惠斯通电桥再并联进行测量。

轴销传感器具有如下特点：

1.弹性元件为一整体圆轴，结构紧凑，几何外形简单，容易加工出很高的尺寸和形位精度；

2.轴截面具有很强的抗扭转、抗弯曲能力，并且轴销中性轴处的应力最大；

3.当轴销承受垂直和水平弯曲时，弯矩为零的截面在同一截面；

4.当设计较大容量的轴销传感器时，中心孔也较大，应变计可以嵌在孔内，即得到很好的保护又可以实施抽真空充惰性气体密封工艺；

5.与相关承力部件组装容易，使用方便。

6.轴销传感器的缺点是生产工艺难度大，需要较多的专用工具与装备，对制造商要求很高。

结构

轴销式称重传感器可以简化为两端简支梁，中间受一集中载荷P作用的空心截面梁，其力学模型和空心截面如图所示。

轴销传感器的输出受很多因素影响，主要有轴销中心孔的直径，凹槽的最小直径，负销与支撑之间的间隙，支撑的硬度和应变计的尺寸等，在结构设计与计算时应认清相互的关系，作到尺寸选择最佳化以保证轴销传感器性能波动最小，建议生产厂家协助选型设计。

制造工艺

轴销结构与其它结构称重传感器的制造工艺完全相同，只是由于应变计嵌在深孔内，需要购置和设计专用的喷砂处理、划线贴片、加压固化工具和装备，因此对制造商的要求很高，对于安全要求较高的场合，建议使用原装进口传感器。

检测与应用技术

因为轴销式称重传感器本身就是一个整体测力元件，即没有保护外壳又没有加载压头和承载底座，因此在测试与标定时，应该采用与实际安装使用时相同的支撑，最好直接安装在测试设备上直接进行工况标定。

轴销式称重传感器主要应用于船舶，起重机，并与U形吊环配合。

如图所示：

组装成检测阵列或配置无线传输模块实现无线检测最为多见。由于轴销直接与吊环和吊钩装配，不但省去了结构复杂的承载壳体，而且还可提高装配精度，力直接作用在轴销上(传统传感器通过力学转换，容易卡壳造成力学测量故障，容易引发事故)，保证了称量准确度。

选型

轴销式称重传感器不可用作为传动部件，但可作为支撑轴或连接轴，通过轴上的受力直接反应轴上元件的受力情况，并可实时监控，实现直接测力的要求。

一般来讲轴销式称重传感器的选型要求知道：轴径，最大受力，精度，防护等级要求，防爆等级要求，有无冲击载荷，材质要求等。

来源：低压电工