Способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) Е 21 С 35/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТЮ(72) Н,Г, Петров, М,М. Авербух, А,В. Чижиков и Н,С. Родионов (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им, А.А. Скочинского(56) 1. Регулятор механизма подачи для гидравлических и пневмогидравли.ческих бурильных машин, - В сбор,: Агрегаты для бурения шпуров. Илим, фрунзе, 1975, с, 103-120.2. Толнежников Л,И, Автоматизация подземных горных работ, М "Недра", 1976, с. 374.3. Авторское свидетельство СССР В 581270, кл, Е 21 С 35/24, 1977 (прототип).(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИВРАЦАТЕЛЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1, Способ регулирования нагрузкивращателя бурильной машины, основанный на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционапьноразности сигналов уставки и текущейнагрузки, о т л и ч а ю щ и й с ятем,.что, с целью повышения производительности бурения, непрерывно измеряют и интегрируют потребляемуюмощность и скорость бурения, по ихотношейию определяют энергоемкостьразрушения, пропорционально которойзадают сигнал уставки,112. Устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной машины по и. 1, содержащее датчик текущей нагрузки вращателя бурильной машины, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход блока сравнения через усилитель подсоединен к приводу механизма подачи, блок задания уставки, выход которого соеди нен с вторым входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что 38497устройство снабжено датчиком скорости бурения, датчиком потребляемой мощности, электродвигателем маслонасосной станции приводного двигателя вращателя, интеграторами и. блоком деления, причем выходы датчиков скорости бурения и потребляемой пощности через соответствующие интеграторы подключены к блоку деления, выход которого, соединен с входом блока задания ус тавки.1Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными. машинами и может быть использовано для управления параметрами работы бурильной машины.Известен способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины включающий измерение текущей нагрузки с получением сигнала нагрузки, 1 О Создание сигнала уставки, определени разности сигналов нагрузки и уставки и изменение подачи бурового инструмента к забою, пропорционально полученной разности сигналов, причем сигнал уставки задается вручную и не изменяется в процессе бурения 1 1 ,Недостатком данного способа регулирования нагрузки вращателя является низкая эфФективность бурения из О эа того, что величина вручную установ ленного сигнала уставки не соответствует физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента, а определяется качеством стабилизации 25 нагрузки вращателя и параметрами ударных импульсов. Указанное обстоятельство приводит к снижению производительности бурения.Известно устройство, содержащее регулятор механизма подачи с датчиком текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом 2 .Недостатком укаэанного устройства является постоянство. величины сигнала уставки, который подается к блоку сравнения, В результате нагрузка вращателя при любых крепости и затуплении инструмента остается на одном уровне, что отрицательно сказывается на производительности бурения,Известно также устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной машины, содержащее блок заданиясигнала уставки (блок адаптации) ирегулятор механизма подачи с датчиком текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом 3 1,Недостатком известного устройст,ва является задание сигнала уставкипо показателю динамичности нагрузкис учетом напряжения сети, Вследствиеэтого нагрузка вращателя, как правило, не соответствует постоянноменяющимся физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента,что приводит либо к снижению скоростибурения, либо к увеличению расходакоронок, что в целом уменьшает производительность бурения.Цель изобретения - повышение производительности бурения путем достижения оптимального соответствия между величиной нагрузки вращателя и крепостью буримой породы, а также степенью затупления инструмента.Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования нагрузки вращателя бурильной машины, основанном на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционально разности сигналов уставки и текущей нагрузки, непрерывно измеряют н интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения,3 11384пропорционально которой задают сигнал уставки,Указанная цель достигается такжетем, что устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной ма 5шины, содержащее датчик текущей нагрузки вращателя бурильной машины,выход которого соединен с первымвходом блока сравнения, выход блокасравнения через усилитель подсоединен к приводу механизма подачи, блокзадания уставки, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения,снабжено датчиком скорости бурения,датчиком потребляемой мощности,электродвигателем маслонасоснойстанции приводного двигателя вращателя, интеграторами и блоком деления,причем выходы датчиков скорости бурения и потребляемой мощности черезсоответствующие интеграторы подключены.к блоку деления, выход которого соединен с входом блока заданияуставки,На чертеже изображена блок-схемаустройства для осуществления предлагаемого способа.ВлЬк-схема включает механизм 1подачи, приводной двигатель 2 вращателя .бурильной машины 3 со штангой. 4 и инструментом 5, взаимодействующимс передним забоем 6, регулятор 7 механизма 1 подачи с датчиком 8 текущей нагрузки, блоком 9 сравнения сотрицательным 10 и положительным 11входами, усилителем 12 и приводом 1335механизма подачи. Приводной двигатель 2 вращателя запитан от маслонасосной станции 14, которая приводятся в действие от электродвигате- .40ля 15. Кроме того, устройство снабжено датчиком 16 скорости бурения синтегратором 17 на своем выходе,датчиком 18 потребляемой мощности синтегратором 19 на своем выходе,блоком 20 задания сигнала уставки,а также блоком 21 деления. При этомдатчик 8 текущей нагрузки своим,входом 22 соединен с приводным двигателем 2 вращателя бурильной машины 3, а выходом - с отрицательнымвходом 10 блока 9 сравнения, к положительному входу 11 которого подключен выход блока 20 задания сигналауставки, причем его вход соединен свыходом 23 блока 21 деления, соеди 55ненного своим входом 24 с выходом интегратора 19, а входом 25 с выходоминтегратора 17. 97 4Способ осуществляют следующим образом.В процессе бурения непрерывно измеряют текущую нагрузку вращателя, определяют сигнал уставки и изменяют подачу бурового инструмента к забою пропорционально полученной разности сигналов. Одновременно непрерывно измеряют и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения и пропорционально полученному частному задают сигнал уставки, Например, для вращательноударного бурения задание сигнала уставки осуществляют в следующем виде:500 420 Оэ ф 0(Озс 0,6;ОУ=У 350 - 170 О , и0,6,где Оу - величина сигнала уставки,Нм;О - величина сигнала знергоем 3кости разрушения, МДж/м,Работа устройства, реализующегопредлагаемый способ, осуществляетсяследующим образом.При бурении в породном забое 6инструментом 5, который приводится вдействие бурильной машиной 3 черезштангу 4, на вход 22 датчика 8 на-.грузки вращателя поступает воздействие приводного двигателя 2, послечего на выходе датчика 8 появляетсясигнал нагрузки вращателя, Этот сигнал подается на отрицательный вход10 блока 9 сравнения. В результатевычитания иэ сигнала задания нагрузки вращателя, который поступает наположительный вход 11 блока 9 сравнения от выхода блока 21 деления,сигнала текущей нагрузки, а затемусиления разности сигналов усилителем 12 и подачи ее к приводу 13 механизма подачи с последующим воздействием на механизм 1 подачи так, чтоподача бурового инструмента 5 на забой 6 изменяется пропорционально полученной разности сигналов, нагрузка вращателя стабилизируется на уров.не, задаваемом сигналом уставки нагрузки,Одновременно с этим с выходовдатчика 18 потребляемой мощности идатчика 16 скорости бурения поступают соответствующие сигналы, которыеинтегрируются интеграторами 19 и 17,а зачтем подаются соответственно навходы 24 и.25 деления, после которого получается сигнал текущей1138497 Составитель И, НазаркинаТехред М.кузьма Корректор В БУтЯгаФ Редактор Е. Папп Заказ 10650/22 Тираж 482 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород; ул. Проектная, 4 энергоемкости разрушения, подаваемый на вход 23 блока 20 задания сигнала уставки. Блоком 20 сигнал энергоемкости пропорционально преобразуется в сигнал уставки, после чего поступает на вход 11 блока 9 сравнения регулятора 7 механизма 1 подачи.В результате нагрузка вращателя стабилизируется по сигналу уставки, который задается пропорционально энергоемкости разрушения. Это приводит к появлению оптимального соответствия между нагрузкой вращателя бурильной машины 3 и крепостью породы в забое 6, а также затуплением инструмента 5, что в свою очередь увеличивает производительность бурения,Предлагаемый способ регулированияпозволит путем достижения оптималь ного соответствия между нагрузкойвращателя бурильной машины и крепостью породы, а,также степенью затупления инструмента повысить скорость бурения в 1,1-1,2 раза и снизить 10 расход инструмента в 1,3-1,4 раза.Кроме того, предлагаемый способ позволяет в отличие от известного оптимально регулировать нагрузку враща теля бурильной машины даже при отсут.15 ствии заметной динамичности.