XZ5000型水平定向鉆機

趙國臣，保紅兵，劉 陽，李根營，張 力，宋 雨，丁 盛

（徐州徐工基礎(chǔ)工程機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

1 前 言

XZ5000水平定向鉆機是目前國內(nèi)生產(chǎn)的智能化程度最高的特大噸位水平定向鉆機，其設(shè)計及制造在國內(nèi)處于技術(shù)領(lǐng)先水平，適應(yīng)于我國絕大部分地區(qū)各種地質(zhì)條件的非開挖工程施工，適用于特大直徑、超長距離的管道穿越，主要用于能源輸送主干線中穿越鐵路、公路、河流等大型施工工程。

國外生產(chǎn)水平定向鉆機的主要制造商有美國VERMEAR公司、AUGERS公司，德國的PRIME公司，瑞士的TT公司等；國內(nèi)水平定向鉆機制造商有徐工基礎(chǔ)北京土行孫、深圳鉆通、上海谷登等。

2 主要技術(shù)參數(shù)

XZ5000水平定向鉆機的主要參數(shù)如下。

發(fā)動機功率（kW） 132（主機） 788（動力站）

最大推拉力（kN） 5000

最大推拉速度（m/min） 28

最大扭矩（Nm） 160000

最大旋轉(zhuǎn)速度（r/min） 90

主機重量（t） 55

外形尺寸（L×W×H）（m） 18×3.3×3.6

行走速度(km/h) 0.9

3 技術(shù)特點

XZ5000水平定向鉆機是目前國內(nèi)技術(shù)水平最先進的定向鉆機，其性能參數(shù)超越了進口鉆機，現(xiàn)將該產(chǎn)品的技術(shù)特點詳述如下。

1）雙動力系統(tǒng) 采用進口原裝大功率電噴雙動力系統(tǒng)，并配備了為徐工水平定向鉆機專有施工工況而開發(fā)的發(fā)動機極限功率控制系統(tǒng)，任一發(fā)動機，均可以完成鉆機的全部動作，施工安全性好。

2）高壓大流量多泵合、分流控制技術(shù) 根據(jù)施工工況的不同，可將發(fā)動機的輸出功率進行不同比例的分配，實現(xiàn)鉆機旋轉(zhuǎn)及推拉兩種主動作的功率分配合理，發(fā)動機的功率利用更高、更有效，鉆機的施工效率高，可有效降低機器的燃油消耗，并節(jié)省施工時間。

3）動力頭全程位置檢測技術(shù) 可以隨時監(jiān)測動力頭所在位置，為裝卸鉆桿提供了準(zhǔn)確定位，為我國非開挖鉆機事業(yè)自動化水平及安全保護奠定了理論及技術(shù)基礎(chǔ)。

4）數(shù)字式壓力調(diào)整技術(shù) 傳統(tǒng)的鉆機壓力均采用模擬調(diào)壓技術(shù)，存在著壓力不能預(yù)先設(shè)定，設(shè)定的數(shù)值不能顯示，壓力設(shè)定操作復(fù)雜，設(shè)定的壓力影響發(fā)動機轉(zhuǎn)速等問題。采用數(shù)字式壓力調(diào)整技術(shù)的鉆機，不僅操作簡單、方便，還可以預(yù)設(shè)壓力值，避免其它因素的影響。

5）整體浮動式芯軸技術(shù) 動力頭主軸是水平定向鉆機的動力輸出件，鉆機的鉆進、回拖和泥漿的輸送等功能都依靠它實現(xiàn)，整體式芯軸耐磨性能好、承載能力高，產(chǎn)品可靠性高采用此技術(shù)可提高動力頭的性能與可靠性，從而提高水平定向鉆機的整機質(zhì)量及可靠性。

6）主油路全部采用節(jié)能的閉式液壓系統(tǒng) 為保證液壓系統(tǒng)的清潔度，專門在閉式系統(tǒng)的泵、馬達之間，安裝了大流量的高壓過濾器，保證貴重元器件的長久使用。

7）三徑向油缸夾緊技術(shù) 傳統(tǒng)的虎鉗，在外載荷較大時，已經(jīng)不能適應(yīng)用戶的使用，經(jīng)常出現(xiàn)卸不開鉆桿的情況，這是由于油缸的夾緊力有限，且受油缸的數(shù)量及結(jié)構(gòu)尺寸的限制，鉆桿夾緊力受到限制，為了虎鉗工作的可靠，需要增加夾緊力，從而保證卸桿的可靠。

8）溫控散熱技術(shù) 在寒冷地區(qū)及機器剛啟動時，并不對液壓系統(tǒng)進行散熱，只有到工作用液壓油達到一定的溫度時，才開啟液壓油散熱風(fēng)扇，對系統(tǒng)進行散熱，可使系統(tǒng)始終工作在效率最高點。

9）液壓油泄漏保護功能 當(dāng)液壓系統(tǒng)泄漏時，系統(tǒng)監(jiān)測液壓油的狀況并會及時停機，防止液壓系統(tǒng)的損傷。

10）雙油缸推拉鉆架滑移技術(shù) 傳統(tǒng)的超大噸位鉆機的角度調(diào)節(jié)，使用動力頭推拉鉆架滑移，操作危險性大，且使用故障點多，操作復(fù)雜、危險性大，調(diào)節(jié)過程中需要多人才能完成。使用雙油缸推拉鉆架滑移，只需要一人，就可以簡單、安全地完成操作，該技術(shù)是為適應(yīng)施工者調(diào)節(jié)鉆機的工作角度而開發(fā)的功能。

4 施工案例

XZ5000水平定向鉆機先后成功參與完成多項工程建設(shè)：吉林省長春市城市輸油管道鋪設(shè)工程，穿越長度1250m，管線直徑為1016mm；遼寧省盤錦市跨遼河天然氣管道鋪設(shè)工程，穿越長度2300m，管線直徑為610mm；馬來西亞跨海電纜鋪設(shè)工程，穿越長度1600m，管線直徑為610mm等等。

在施工過程中XZ5000水平定向鉆機采用鉆桿柔性夾持、弧形可轉(zhuǎn)虎牙技術(shù)，卸扣扭矩大，施工可靠性更高；采用多PLC及全電控控制技術(shù)，整機操作簡單，自動化程度高；采用自動定旋轉(zhuǎn)速度鉆進、自動定扭矩鉆進、自動定推拉速度鉆進、自動定推拉力鉆進及多種模式混合控制的自動鉆進技術(shù)，率先解決了長期以來制約國內(nèi)水平定向鉆機發(fā)展的技術(shù)瓶頸，為國產(chǎn)定向鉆機的技術(shù)提升奠定了理論及制造基礎(chǔ)。

XZ5000水平定向鉆機已被客戶充分認(rèn)可，縮小了我國與國際先進非開挖設(shè)備制造上的差距，加快了我國非開挖機械技術(shù)的發(fā)展。