Устройство для контроля износа алмазного породоразрушающего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК П 9) 3/22-038283. ВюМихеев,стюкзный наут мето 21) 34545 22) 18.06 46) 07.10 72) Н. Н, О, И. Ше 71) Всесоий инсти Р 37В, Г. Горелик но-исследователки и техники р ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ИСАНИЕ ИЭОБРЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ск т ди аэведки(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 730958, кл, Е 21 В 45/00, 29.04.74.2. Авторское свидетельство СССР 9 768947, кл. Е 21 В 45/00, 0910.783. Шерстюк О. И., Михеев Н. Н, Разумов Ю. Р, Контроль и регулирование процесса алмазного бурения по диаграммам затрат мощности. Методические рекомендации. Л., ОНТИВИТР, 1976, с. 41 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА АЛМАЗНОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее два блока сравнения и последовательно соединен ные датчик Измерения механической скорости, анализатор механической скорости бурения,.табло индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем определения вида износа, оно снабжено датчиком мощности электропривода бурового станка, аналого-цифровым преобразователем, сумматоромразовых значений снижения мощности,счетчиком времени и анализатороммощности, причем датчик мощностиэлектропривода бурового станка соединен с одним входом аналого-цифрового преобразователя, другой вход которого подключен к датчику измерениямеханической скорости, выход аналогоцифрового преобразователя соединенс анализатором механической скоростибурения, другой выход соединен с первым входом первого блока сравненияи с первым и вторым входами анализатора мощности, который соединен спервым блоком сравнения, выход анализатора мощности подключен к одному из входов сумматора разовых значений снижения мощности, другой входкоторого соединен с одним выходомпервого блока сравнения, другой выход первого блока сравнения подключен к датчику измерения механическойскорости, а выход сумматора разовыхзначений снижения мощности через последовательно соединенные счетчиквремени, второй блок сравнения соединен с датчиком измерения механической скорости.Изобретение относится к автоматизации процесса бурения скважин и мо"жет быть использовано на буровыхстанках алмазного бурения.Известно устройство для диагностики отказов бурового инструмента,содержащее датчик токовой нагрузкидвигателя вращателя, датчик вибрацийусилитель, блок настройки, пороговыеустройства, перестраиваемые фильтры,пиковые детекторы, схему установки 10уровня, логическое устройство умножения,. реле времени, индикатор Г 1 1.Известное устройство в процессебурения Фиксирует колебания на штанге и колебания тока двигателя вращателя. Недостатками этого устройстваявляется невозможность автоматического распознавания износа алмазногопородоразрушающего инструмента.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для,контроля износа долота,содержащее датчик механической скорости, первый блок сравнения, логический блок, табло индикации, блокизмерения приращения механическойскорости, второй блок сравнения, интегратор, делитель, третий блок сравнения, блок анализатор изменения механической скорости. Г 2 3.Однако по этому назначению устрой.ство может работать только с долотами, армированными твердосплавнымизубьями, износ которых представляется в виде двух стадий; в первоймедленное изнашивание, во второй, З 5которая занимает 10-15 мин, - интенсивное разрушение.При бурении алмазной коронкойизнос протекает в пределах 1-5 мини может иметь разные формы проявления (износ по торцу матрицы, износпо внутреннему или наружному диаметрам, образование площадок износана алмазах и т,д.). При этом величина приращения механической скоРости 45не характеризует конкретный вид износа, так как изменение механической скорости может быть вызвано изменением категории по буримости горнОЙ пОРОды изменением ФОРмы Вращения бурового снаряда, возникновениемвибраций бурового снаряда и т.д.Конкретный вид износа алмазнойкоронки определяется характером изменения мощности электродвигателябурового станка 13 ).55Дополнительным признаком при этомявляется уменьшение механическойскорости бурения.Цель, изобретения - повышение точности контроля путем определения 60вида износа алмазного породоразрушающего инструмента,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для контроля износаалмазного породоразрушающего инстру мента, содержащее два блока сравнения и последовательно соединенные датчик измерения механической скорос ти, анализатор механической скорости бурения, табло индикации, введены датчик мощности электропривода бурового станка, аналого-цифровой преобразователь, сумматор разовых значений снижения мощности, счетчик вреМени и анализатор .мощности, причем датчик мощности электропривода бурового станка соединен с одним входом аналого-цифрового преобразователя, другой вход которого подключен к датчику измерения механической скорости, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с анализато ром механической скорости бурения, другой выход соедннен с первым входом первого блока сравнения и с первым и вторым входами анализатора мощности, который соединен с первым блоком сравнения, выход анализатора мощности подключен к одному из вхо.дов сумматора разовых значений снижения мощности, другой вход которого соединен с одним выходом первого бло ка сравнения, другой выход первого блока сравнения подключен к датчику измерения механической скорости, а выход сумматора разовых значений сни жения мощности через последовательно соединенные счетчик времени, второй блок сравнения соединен с датчиком измерения механической скорости.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.В состав устройства входят соединенные последовательно датчик 1 мощности, потребляемой электроприводом бурового станка, аналого-цифровой преобраэоваетль 2 (АЦП), блок 3 срав нения текущего значения мощности с заданным, сумматор 4 разовых значений снижения мощности, счетчик 5 времени, второй блок 6 сравнения, датчик 7 механической скорости бурения, а также анализатор 8 мощности, включающий блок 9 памяти и блок 10 сравнения, анализатор 11 измерения механической скорости, включающий блок 12 памяти и блок 13 сравнения и табло 14 индикации. Причем выход блока 3 сравнения текущего значения мощности с заданным подключен также к входу счетчика 5 времени и к входу датчика 7 механической скорости бурения, выход которого подключен к входу АЦП 2, а выходы АЦП 2 также подключены к входу %лоха 9 памяти блока 10 сравнения анализатора 8 мощности и к входу блока 12 памяти и блока 13 сравнения анализатора 11 механической скорости. При этом блок 9 памяти имеет двухстороннюю связь с блоком 3 сравнения текущего значения мощности с заданным и с блоком 10 сравнения, а один иэ выходов блоха 10 сравнения подключенк входу сумматора 4. Выход блока 12памяти анализатора механической скорости подключен к входу блока 13 сравнения, выход которого подключен к табло 14 индикации. 5Устройство работает следующим образом.С датчика 1 мощности, потребля,емой электродвигателем бурового станка, значение мощности через АЦП 2 по 1 60 ступает на блок 3 сравнения текущего значения мощности с заданным,где выполняется операция сравнениятекущего значения моцности с заданным, это же значение также поступаетв блок 9 памяти, где оно запоминается. Если после выполнения операциисравнения в блоке 3 текущее значениемощности будет больше заданного, либо равно ему, на блок памяти 9 поступит сигнал с блока 3 сравненияи блок 9 памяти обнуляется и на входблока 3 сравнения текущего значениямощности с заданным и на вход блока 9 памяти с датчика 1 мощности поступает новое значение мощности. Если текущее значение мощности скажется меньше заданного, управляющий сигнал с выхода блока 3 сравнения текущего значения мощности с заданнымодновременно поступит на вход сумматора 4 разовых снижений мощности,на вход счетчика 5 времени, на входдатчика 7 механической скорости бурения, а также на блок 9 памяти блока анализатора 8 мощности. При этомв сумматоре 4 зафиксируется первыймомент снижения мощности, на счетчик 5 управляющий сигнал воздействует как сигнал начала работы, Далеес датчика 7 механической скоростизначение механической скорости черезАЦП поступит в блок 12 памяти анализатора 11 механической скорости, гдоно запомнится, а с блока 9 памятизначение мощности поступит на блок10 сравнения анализатора 8 мощности.В освободившийся от сигнала блок 9памяти и в блок 10 сравнения, поступит с датчика 1 мощности новое текущее значение мощности, потребляемойэлектроприводом бурового станка.Это значение мощности в блоке 9 памяти снова запомнится, а в блоке 10сравнения сравнится со значениеммощности, поступившим с блока 9 памяти. Если новое текущее значениеокажется меньше предыдущего значениямощности, поступившего с блока 9, тос выхода блока 10 сравнения анализатора 8 мощности поступит сигнал навход сумматора 4 разовых снижениймощности, где зафиксируется второймомент снижения мощности. И так дотех пор, пока в сумматоре 4 разовыхснижений мощности не наберется заданное число снижений. После этого с 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 сумматора 4 сигнал поступит на вхол счетчика 5 времни, нчключит его, а с выхода счетчика 5 времени сигнал поступит на вход второго блока ь сравнения времени, в течение которого происходит набор заданного числа разовых снижейий мощности с эаданным, где выполнится операция сравнения. Задаваемое значение мощности, задаваемое максимально возможное число разовых снижений мощности и задаваемое время, в течение которого проис ходит набор заданного числа снижений мощности, зависит от типа алмазной коронки, глубины скважины, режимов бурения, физики механических свойств горных пород, в которых ведется бурение скважины. Например, при ойробовании алгоритма на микро-ЭВМ задаваемое значение мощности равняется 30 кВт, время работы счетчика времени 5 мин, число возможных разовых снижений мощности 10. Если время набора заданного числа разовых сниже. ний мощности окажется меньше заданного значения, то с выхода второго бло ка 6 сравнения времени набора заданного числа разовых снижений моцности с заданным значением управляющий сигнал поступит на вход датчика 7 механической скорости бурения, а с датчика 7 механической скорости бурения сигнал текущего значения ме ханической скорости через АЦП 2 поступит на вход блока 13 сравнения. анализатора 11 изменения механической скорости, где сравнится со значе нием механической скорости, поступившим с блока 12 намяти, и если текущее значение механической скорости окажется меньше ранее запомненного значения, то с выхода анализатора 11 механической скорости сигнал поступит на вход табло 14 индикации, где зафиксируется заполирование алмазной коронки.Если ь какой-то момент времени при выполнении операции сравнения в блоке 1.0 сравнения анализатора 8 моц 1 ности текущее значение мощности окажется больше предыдущего значения, то с выхода блока памяти анализатора 8 мощности значение мощности поступит на вход блока 3 сравнения текущего значения мощности с заданным, где выполнится операция сравнения, и если текущее значение мощности окажется больше либо будет равно заданному значению, то сумматор 4 разовых снижений мощности обнулится, выключится счетчик 5 времени и обнулится блок 12 памяти анализатора 11 механической скорости.УстройСтво снова приступит к срав нению текущего значения мощности и описанный выше цикл повторится.В известном устройстве контроль износа долота основан на статистиЗаказ 7691/34 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ ГЬсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал МПП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 песком методе, в предлагаемом исполь. зуется эврестический метод, основу которого составляет моделирование действий бурилыцика при контроле процес са аЛмазного бурения.Предлагаемое устройство надежно в эксплуатации и позволяет для решения конкретной задачи контроля износа алмазной коронки не менять узлы устройства, а менять программу, реализация которой по оборудованию простаЭто достигается тем, что в отличие от известного предлагаемое 5 устройство работает не с аналоговымсигналом, а с сигналами в цифровой форме.