Система автоматического управления режимом бурения

(5)5 Е 44 ИСДНИЕ ИЗОЬ ЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВ СКО КА 2 ГОСУДАРСТВЕЮЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-производственное объединение самоходной горной техники "КриворожрудмашР 2) М.Ю. Борзенко(56) Авторское свидетельство СССР М 1372034, кл. Е 21 В 44/00, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1677283, кл. Е 21 В 44/00, 1989.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности, более конкретно к системам автоматического управления режимом бу рения. Сущность изобретения: система имеет гидроцилиндры 1, регулируемый гидродрос. сель 2, датчик 3 скорости бурения, усилитель 4, тиристорный преобразователь 5, датчик 6 тока исполнительного механизма 7 вращателя, тахогенератор 8, множительный блок 9, двухпороговый компаратор 10, блок управления 11, серводвигатель 12, блок 13 задатчиков интенсивности режимов бурения, коммутатор 14, счетчик 15, датчик 16 числа штанг и буровой став 17, 17-7-6 - 5 - 4-3: 7-9; 8-9; 2-12-12-10-9; 16-15-14-10, 14-13. При изменении крепости буримых пород меняется скорость бурения и величина сиг-налов на выходе датчика 3 скорости бурения. Изменяется и осевое усилие на забой, Сигнал на выходе датчика 3 скорости бурения является задатчиком числа оборотов исполнительного механизма 7 вращателя. Поэтому процесс бурения ведется в оптимальных режимах как при изменении крепости буримых пород, так и при увеличениидлины става. 1 ил.Изобретение относится к горной про- При переходе с мягкой на твердую породу мышленности, а более конкретно - к систе- скорость бурения снижается, а вместе с ней и мам автоматического управления режимамипадение давления на гидродросселе 2, следобурения и может быть использовано при вательно,осевоеусилиенаэабойвозрастает, бурении шпуров, скважин и восстающих вы При уменьшении скорости бурений сигрэботок., нал с выхода датчика 3 скорости буренияЦелью изобретения является оптимиэа- уменьшается, следовательно, уменьшается ция процесса бурения скважин различной сигнал и на выходе усилителя 4, а также на ; глубины вне зависимости от длины става. выходе тиристорного преобразователя 5,. Нэ чертеже представлена блок-схема 10 Сигнал нэ выходе датчика тока 6 увеличива системы автоматического управления режи- ется за счет возрастания осевого усилия назабой. Скорость вращения исполнительногоОна содержит гидроцилиндры 1 ГМП, механизма 7, а значит и бурового инструрегулируемый гидродроссель 2, датчик 3 мента, тоже уменьшается, как и сигнал с скорости бурения, усилитель 4, тиристор выхода тэхогенератора 8, Сигнал с выходов ный преобразователь 5,датчикбтока испол- блоков 6 и 8 поступает на второй и первый нительного механизма, исполнительный входы множительного блока 9 соответственмеханизм 7 вращателя,тахогенератор 8,мно- но, с выхода которого сигнал подается нэ жительный блок 9, двухпороговый компара- первый вход двухпорогового компаратора тор 10, блок управления 11, серводвигатель 20 10, в котором он сравнивается с величиной 12, блок 13 ээдатчиков интенсивности режи- уставки первого задатчика интенсивности ма бурения, коммутатор 14, счетчик 15, дэт- режима бурения, Еслй при этом сигнал на чик 16 числаштанг, буровойстав 17, выходе блока 9 больше величины уставкиВыход датчика 3 скорости бурения сов- первого задатчика, то на выходе двухпородиненсвходомусилителя 4,.выходкоторого 25 гового компаратора 10 появляется сигнал через тиристорный преобразователь 5 сое- отрицательной полярности, который .подадиненс входомдатчикабтока исполнитель-. ется на вход блока 11 управления; Послед.ногомеханйзма, выходкоторогосоединенс ний включает серводвигатель 12, его вал, входом исполнительного механизма 7 вра- вращаясь, увеличивает проходное сечение щателя и вторым входом множительного 30 регулируемого гидродросселя 2 и тем саблока 9, Буровой став 17 жестко соединен с мым уменьшает величину сигнала с выхода валом тахогенераторэ 8, Выход которогодатчика тока 6. Этот процесс будет продолсоединен.с первым входом множительного жаться до тех пор, пока величина уставки блока 9, Выход последнего соединен с пер- первого задатчика интенсивности не станет вым входом двухпорогового компаратора 35 равнасигналуна выходе блока 9. Послечего 10, а его выход через блок управления 11 серводвигатель 12 отключается. Если сигсоединен с входомсерводвигателя 12, Вал . нал на выходе блока 9 меньше величины последнего жестко соединен с заслонкой, уставки, то серводвигатель 12 включается и регулируемого гидродросселя 2, вход кото- его вэл начинает вращаться в обратном на. рого соединен с поршневой полостью гид правлении, Окончание процесса регулиророцилиндров 1 ГМП. Выход гидродросселя вания аналогично выше описанному, 2 установлен на сливе. Выход датчика 16 . При переходе с твердой на мягкую по- числа штанг соединен с входом счетчика 15, роду скорость бурения; а значит, и скорость а его выходы соединены с управляющими вращения бурового инструмента увеличивавходами коммутатора 4. Выходы блока 13 45 ются, а осевое усилие на забой уменьшаетзадатчиков интенсивности режима бурения ся. Однако и в этом случае интенсивность соединены с соответствующими информаци- . режима бурений поддерживается на постоонными входамикоммутатора 14. Информаци- янном уровне, как было описано выше, онный выход последнего соединен с вторым В процессе бурения после окончания входамдвухпороговогокомпаратора 10. 50 проходки на величийу каждой очередной, Система автоматического управления штанги срабатывает датчик 16 числа штангрежимом бурения работает следующим об- и счетный импульс поступает на вход дели- разом теля, который входит в состав блока 16. ПоДо начала бурения регулируемый гид- сле проходки каждых очередных 10 штангродроссель 2 устанавливают в зоне чувстви. на выходе делителя появляется счетный имтельности, исходя из крепости буримых пульс, который поступает на вход счетчика пород. В это время выход первого задатчика 15. Коэффициент деления делителя, равный интенсивности режима бурения блока 13 10, выбран исходя из повышения устойчивоужесоединенчерезкоммутатор 14 свторым сти системы, однако эта величина может входом двухпорогового компаратора 10. быть изменена, На выходе счетчика 15 появ1821552 30 Составитель М.борзенкоТехред М.Моргентал Корректор М.Ткач Редактор Заказ 2095 Тираж .Подпйсное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 Л Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ляется управляющий импульс и коммутатор блока, к первому входу множительного.бло подключает к второму входу двухпорого- ка подключен выход тахогенератора, вал кового компаратора 10 очередной задатчик торого жестко связан с буровым ставом, интенсивности режима бурения.жестко соединенным с выходом исполнительНачало процесса регулирования, сам 5 ногомеханизмавращателя, входрегулируепроцесс и его окончание аналогичны опи- . мого гидродросселя соединен с поршневой санному выше, т,е. при изменении крепости полостью гидравлического механизма подбуримых пород и увеличении длины става ачи, а его выход установлен на сливе, о т л и штанг система отрабатывает измененйя ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью оптимизаосевого усилия на забой и скорости врое ции процесса бурения как мелких, так и глуния бурового инструмента в оптимальных боких скважин вне зависимости от длины режимах, ведя проходку со стабилйэацией става за счет контроля потерь мощности на на долоте мощности, затрачиваемой на вра- . трение, она снабжена дополнительными защение, Датчик 16 числа штанг может быть датчиками интенсивности режима бурения, выполнен на основе концевого выключате датчиком тока исполнительного механизма ля, установленного на вращателевращения, коммутатором и последовательносоединенными датчиком числа штанг, установФ о р м у л а и э о б р е т е н и я ленным в забое, и счетчиком, подключенным к Система автоматического управления управляющему входукоммутатора, к информарежимом бурения, содержащая датчик ско ционным входам которого подключены выхорости бурения, выход которого через усили- ды основного и дополнительных эадатчиков тель подключен к входу тиристорного . интенсивности, а информационный выход ; преобразователя,регулируемыйгидродрос- коммутатора подключен к второму входу сель, заслонка которого жестко связана с двухпороговогокомпаратора, приэтом вход валом серводвигателя, к которому через 25 датчикатокасоединенсвыходомтиристорблок управления подключен выход двухпа- ного преобразователя, а выход - с входом рогового компаратора, к одному из входов. исполнительного механизма вращателя и которого подключен выход множительного . вторым входом множительного блока.