液压驱动系统及其控制方法与流程

本发明涉及液压钻机，尤其涉及一种液压驱动系统及其控制方法。

背景技术：

1、在钻井工程中，经常使用钻杆实现作业，动力通过钻杆传递到钻头，实现钻头的旋转运动和上下运动，其中，钻杆由多节连接而成，其连接方式为螺纹连接，在钻井施工过程中，需要连接钻杆或拆开钻杆，一般采用铁钻工来实现钻杆的连接和拆开。钻杆的连接过程包括两个阶段：旋扣阶段和紧扣阶段，其中，旋扣阶段的阻力矩较小，需要快速旋转；紧扣阶段的阻力矩较大，但速度很低。钻杆的拆开过程与连接过程正好相反，开始松口的阶段，扭矩较大，一旦松开，扭矩降到很低，对速度要求很高。即，拆装钻杆的过程对铁钻工的要求包括两种工况：低速大扭矩工况和高速小扭矩工况。

2、铁钻工的旋转机构可以采用液压传动，即采用液压马达驱动。对于液压马达驱动的铁钻工旋转机构，为了满足两种工况：低速大扭矩工况和高速小扭矩工况的需求，现有技术采用变量马达实现，即，马达工作在大排量时，对应低速大扭矩工况，马达工作在小排量时，对应高速小扭矩工况。然而，当铁钻工的旋转机构的高速与低速差距较大时，马达的两档排量也对应地差距较大，其容积效率下降严重，导致马达在小排量下的实际转速远低于理论转速，这使得高速小扭矩工况下的高速并不高。因此，现有技术中难以液压系统难以同时满足低速大扭矩工况和高速小扭矩工况的需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种液压驱动系统及其控制方法，旨在解决现有技术中难以液压系统难以同时满足低速大扭矩工况和高速小扭矩工况的需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种液压驱动系统，包括：

3、液压回路，包括包括液压流路和回流流路，所述液压流路用以输出油液，所述回流流路用以回收油液；

4、驱动结构，包括两个液压马达，两个所述液压马达包括排量较大的第一马达和排量较小的第二马达，所述第二马达的两个油口分别对应连通至所述液压流路和所述回流流路；以及，

5、连通结构，用以控制所述第一马达的两个油口分别与所述液压流路和/或所述回流流路连通，以使得所述第一马达和所述第二马达并联。

6、可选的，所述连通结构包括开关阀，所述开关阀的两个阀口分别连通至所述第一马达的其中之一油口与所述液压流路上；和/或，

7、所述连通结构包括开关阀，所述开关阀的两个阀口分别连通至所述第一马达的其中另一油口与所述回流流路上。

8、可选的，所述液压回路还包括第一公共流路和第二公共流路，所述第二马达的两个油口分别对应连通所述第一公共流路和所述第二公共流路，所述连通结构用以控制所述第一马达的两个油口分别与所述第一公共流路和所述第二公共流路连通；

9、所述液压驱动系统还包括换向结构，所述换向结构用以选择所述液压流路连通至所述第一公共流路，所述回流流路连通至所述第二公共流路，或者所述液压流路连通至所述第二公共流路，所述回流流路连通至所述第一公共流路。

10、可选的，所述换向结构包括两个三通阀，各所述三通阀均具有第一连通口和两个第二连通口，所述第一连通口能够切换与其中之一所述第二连通口连通，两个所述第一连通口分别连通所述第一公共流路和所述第二公共流路，各所述三通阀的两个所述第二连通口分别连通至所述液压流路和所述回流流路。

11、可选的，所述液压驱动系统还包括单向阀，所述单向阀的入口连通至所述回流流路，所述单向阀的出口连通至所述液压流路。

12、可选的，所述液压驱动系统还包括溢流阀，所述溢流阀的入口连通至所述液压流路，所述溢流阀的出口连通至所述回流流路。

13、可选的，所述液压驱动系统还包括卸荷阀，所述卸荷阀包括进液口，出液口和卸荷口，所述进液口能够切换与所述出液口或所述卸荷口连通，所述进液口用以连通液压源，所述出液口连通所述液压流路，所述卸荷口连通所述回流流路。

14、可选的，所述液压驱动系统还包括液压源，所述液压源包括液压泵，所述液压泵的出口连通至所述液压流路。

15、可选的，所述液压驱动系统还包括旋转装置，所述旋转装置包括：

16、分动箱，包括分动输出轴和两个分动输入轴，所述第二马达的输出轴驱动连接至其中之一所述分动输入轴，所述分动输出轴用以驱动连接至钻杆；

17、离合器，包括两个离合盘，其中之一所述离合盘设于所述第一马达的输出轴上，另一所述离合盘设于其中另一所述分动输入轴上。

18、本发明还提供一种液压驱动系统的控制方法，包括根据上述中任意一项所述的液压驱动系统，所述液压驱动系统的控制方法包括以下步骤：

19、获取所述液压驱动系统的输出参数，查询第一映射关系得到所述液压流路的出口压力值，其中，所述第一映射关系为所述输出参数和所述出口压力值之间的关联关系；

20、根据所述出口压力值和预设压力值之间的关系，确定所述连通装置是否连通所述第一马达。

21、可选的，所述根据所述出口压力值和预设压力值之间的关系，确定所述连通装置是否连通所述第一马达，包括：

22、当所述出口压力值大于所述预设压力值时，控制所述连通装置连通所述第一马达；

23、当所述出口压力值小于所述预设压力值时，控制所述连通装置断开所述第一马达。

24、可选的，控制所述连通装置连通所述第一马达，包括：

25、查询第二映射关系得到所述液压驱动系统的驱动圈数，其中，所述第二映射关系为所述驱动圈数和所述出口压力值之间的关联关系；

26、当所述驱动圈数大于预设圈数时，控制所述连通装置连通所述第一马达。

27、可选的，控制所述连通装置断开所述第一马达，包括：

28、查询第二映射关系得到所述液压驱动系统的驱动圈数，其中，所述第二映射关系为所述驱动圈数和所述出口压力值之间的关联关系；

29、当所述驱动圈数小于预设圈数时，控制所述连通装置断开所述第一马达。

30、本发明提供一种液压驱动系统，包括排量较大的所述第一马达和排量较小的所述第二马达，所述液压回路可以单独驱动所述第二马达工作，也可以通过所述连通结构，同时驱动所述第一马达和所述第二马达工作，其中，在低速大扭矩工况下，连接所述第一马达，使得所述第一马达和所述第二马达并联共同向外输出，将液压回路内的液压分给所述第一马达和所述第二马达，便于保持所述第一马达的低速输出，同时通过所述第二马达分摊多余的排量，而在高速小扭矩工况下，需要使得液压驱动系统可以输出较高的转速，断开所述第一马达，通过所述第二马达单独接入所述液压回路内，所述第二马达的排量较小，所述第二马达可以完全利用所述液压回路内的液压，避免所述第二马达在小排量状态下工作，便于所述液压驱动系统在不同的排量工况情况下均以最佳的转速工作，提高所述液压驱动系统的驱动效率。

技术特征：

1.一种液压驱动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述连通结构包括开关阀，所述开关阀的两个阀口分别连通至所述第一马达的其中之一油口与所述液压流路上；和/或，

3.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压回路还包括第一公共流路和第二公共流路，所述第二马达的两个油口分别对应连通所述第一公共流路和所述第二公共流路，所述连通结构用以控制所述第一马达的两个油口分别与所述第一公共流路和所述第二公共流路连通；

4.根据权利要求3所述的液压驱动系统，其特征在于，所述换向结构包括两个三通阀，各所述三通阀均具有第一连通口和两个第二连通口，所述第一连通口能够切换与其中之一所述第二连通口连通，两个所述第一连通口分别连通所述第一公共流路和所述第二公共流路，各所述三通阀的两个所述第二连通口分别连通至所述液压流路和所述回流流路。

5.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括单向阀，所述单向阀的入口连通至所述回流流路，所述单向阀的出口连通至所述液压流路。

6.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括溢流阀，所述溢流阀的入口连通至所述液压流路，所述溢流阀的出口连通至所述回流流路。

7.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括卸荷阀，所述卸荷阀包括进液口，出液口和卸荷口，所述进液口能够切换与所述出液口或所述卸荷口连通，所述进液口用以连通液压源，所述出液口连通所述液压流路，所述卸荷口连通所述回流流路。

8.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括液压源，所述液压源包括液压泵，所述液压泵的出口连通至所述液压流路。

9.根据权利要求1所述的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括旋转装置，所述旋转装置包括：

10.一种液压驱动系统的控制方法，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任意一项所述的液压驱动系统，所述液压驱动系统的控制方法包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的液压驱动系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述出口压力值和预设压力值之间的关系，确定所述连通装置是否连通所述第一马达，包括：

12.根据权利要求11所述的液压驱动系统的控制方法，其特征在于，控制所述连通装置连通所述第一马达，包括：

13.根据权利要求11所述的液压驱动系统的控制方法，其特征在于，控制所述连通装置断开所述第一马达，包括：

技术总结本发明属于液压钻机领域，公开了一种液压驱动系统及其控制方法。包括液压回路、驱动结构以及连通结构；所述液压回路包括包括液压流路和回流流路，所述液压流路用以输出油液，所述回流流路用以回收油液；所述驱动结构，包括两个液压马达，两个所述液压马达包括排量较大的第一马达和排量较小的第二马达，所述第二马达的两个油口分别对应连通至所述液压流路和所述回流流路；所述连通结构，用以控制所述第一马达的两个油口分别与所述液压流路和/或所述回流流路连通，以使得所述第一马达和所述第二马达并联。在本发明提供的液压驱动系统中，便于所述液压驱动系统在不同的排量工况情况下均以最佳的转速工作，提高所述液压驱动系统的驱动效率。技术研发人员：曹显利,何波,范道平,杨鑫,田琳受保护的技术使用者：三一能源装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27