Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой

(71) Научно-производственное обьнение самоходной горной техники(56) Авторское свидетельство СССРФ 1372034, кл. Е 21 В 44/00, 1986.(54) АВТОМАТИЧЕСЮЛЙ РЕГУЛЯТОР ОСЕВОГО УСИЛИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА НА ЗАБОЙ(57) Изобретение относитсяскважин с использованием г 2кого механизма подачи и позволяет повысить надежность за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии. Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной произв-сти, регулируемые гидродроссели 2 и 7, электрогидравлические распределители (ЭГР) 3 и 5, гидроцилиндры 4 гидравлического механизма подачи, дифференциальный датчик 8 давления, выпрямитель 9, блок 10 управления, задатчики 11 давления, коммутатор 12, элемент 12 сравнения, блок 14 управления серводвигателем 15, датчик 16 числа штанг и компаратор 7. Дополнительно регулятор снабжен тре- а тьим ЭГР 6. Управляющий вход ЭГР 61548418 соецинен с выходом блока 10 управления.Выход ЭГР 5 подключен к закрытому внейтральном положении входу ЭГР 6, Впроцессе бурения по сигналу с блока10 вход ЭГР 6 открывается. Поток рабочего агента из полостей гидроцилиндров 4 через ЗГР 5 и 6 поступает в Изобретение относится к горной автоматике и может быть использованона буровых установках, предназначенных для бурения нисходящих скважин,и является усовершенствованием изобретения по авт.св. 9 1372034.Целью изобретения является повышение надежности за счет предотвращения поломки бурового инструментапри внезапном отключении электроэнергии,На чертеже изображена функциональ1ная схема .автоматического регулятора осевого усилия бурового инструмента на забой при проходке скважины.Регулятор содержит гидронасос 1постоянной производительности, выходкоторого соединен с входами регулируемого гидродросселя 2 и первогоэлектрогидравлического распределителя3. Один выход первого электрогидравлического распределителя 3 соединенсо штоковой, а второй - с поршневойполостями гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи. Полостигидроцилиндров подключены также навходы второго электрогидравлического распределителя 5, выход с которого подключен на вход третьего электрогидравлического распределителя 6,на выходе из которого может быть установлен регулируемый гидродроссель7. К штоковой и поршневой полостямгидроцилиндров 4 гидравлического ме, ханизма подачи подключен дифференциальный датчик 8 давления, выход которого через выпрямитель 9 соединенс первым входом блока 10 управления,первый выход, блока 10 управления соединен с управляющими входами первогои второго электрогидравлическихраспределителей 3 и 5.Выходы задатчиков 11 давления соединены с входами коммутатора 12, выходкоторого соединен с вторым входомблока 10 управления, Выход элемента гидробак. При внезапном отключенииэлектроэнергии золотник ЭГР 6 возвращается в нейтральное положение и выходрабочего агента с гидроцилиндров 4прекращается, Буровой инструмент зависает, чем обеспечивается его сохранность. 1 ил. 13 сравнения подключен к первому входу блока 14 управления серводвигателем 15, связанным с регулируемыи гидродросселем 2. Второй выход блока 10 управления подключен к второму входу блока 14 управления серводвигателем, третий и четвертый выходы блока 10 управления соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 13 сравнения. Пятый выход блока 10 управления соединен с управляющимвходом третьего электрогидравлического распределителя 6,Выход датчика 16 числа штанг соединен с управляющим входом коммутатора 12 и через компаратор 17 с третьим входом блока 10 управления.Элемент 13 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе с прямым и инверсным входами. Блоки 10 и 14 управления могут быть выполнены на основе ключевой схемы, управляющей работой электромагнитного реле, переключение контактов которого обеспечивает необходимую для функционирования устройства взаимосвязь элементов, Датчик 16 числа штанг может быть выполнен на основе счетчика и концевого выключателя, контролирующего крайнее переднее положение вращателя.Автоматический регулятор работает следующим образом.Перед началом процесса бурения регулируемый гидродроссель 7 находится в положении максимального открьггия сточного отверстия, регулируемый гидродроссель 2 - в положении, обеспечивающем постоянное. максимальное по величине осевое усилие на забой. Буровой инсгрумент (штоки гидроцилиндров 4) находится в верхнем исходном положении. Электрогидравлнческие распределители 3, 5 и б находятся в положении, показанном на чертеже.Поток рабочего агента, создаваемый гидронасосом 1,.проходя через первыйштанг, находящихся в скважине, поступает импульс счета. После проходки каждых очередных десяти штанг с датчика 16 числа штанг поступает импульс управления иа управляющий вход коммутатора 12, который через блок О управления подключает следующий задатчик 11 давления на прямой вход элемента 13 сравнения. Выход датчика 16 числа штанг соединен та".же с входом компаратора 17. К инверсному входу элемента 13 сравнен я черзе блок 10 управления подключен выход выпрямителя 9. Условия начала и окончания процесса регулирования, как и сам процесс, аналогичен описанному.В случае необходимости регулирования осевого усилия па забой осуществляется во гсем диапазоне величины шага (10 штанг). Данное значение шага выбирают исходя из повышения устойчивости работы предлагаемого устройства, хотя данное значение может быть уменьшено.В процессе бурения при увеличении длины (веса) бурового става для поддержания осевого усилия на забой на постоянном максимальном уровне величина дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 ПП все время снижается. Зная вес одной буровой штанги и постоянное максимальное осевое усилие, на которое рассчитан буровой инструмент, заранее определяют допустимый вес бурового става (количество штанг, находящихся в скважине) при величине дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГИП, равной приближенно нулю. Регулируемый гидродроссель 2 при этом полностью открыт.При превышениы допустимого числа штанг (их веса), находящихся в скважине, компаратор 17 посыпает на вход блока 10 управления сигнал управления, который приводит к подаче управляющего сигнала в цепь электромагнитов электрогидраглических распределителей 3 и 5, при этом последние меняют местами штоковую и поршневую полости гидроцилиндров 4 П 1 П, кроме того, каждый очередной задатчик 11 давления через коммутатор 12 и блок 1 О управления поцключается теперь к инверсному входу элемента 13 сравнения. Прямой вход элемента 13 сравнения через блок 10 управления соединен с выходом выпрямителя 9. При срабатывании блока 1548418 электрогидравлический распределитель 3, поступает в штоковую полость гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи (ГИП), из поршневой полости которых во второй электрогидравличес 5 кий распределитель 5, выход из которого перекрыт третьим электрогидравлическим распределителем 6. Буровой став удерживается в верхнем положении.В процессе бурения автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой автоматически поддерживает максимальное постоянное по 15 величине осевое усилие на забой. В начале процесса бурения коммутатор 12 подключает первый задатчик 11 давления к прямому входу элемента 13 сравнения через блок 10 управления, одно в 20 временно с блока 10 управления по пятому выходу поступает управляющий сигнал на управляющий вход третьего электрогидравлического распределителя 6 и поршневая полость гидроцилинд ров 4 ГМП через гидродроссель 7 соединяется с гидробаком. Сигнал с дифференциального датчика 8 давления, про порциональный величине дифференциального давления в полостях гидроцилинд ров 4 ПЧП, поступает на вход выпрямителя 9 и через блок 10 управления подается ча инверсный вход элемента 13 сравнения. Если величина сигнала с выпрямителя 9 превьппает значение сиг 35 нала первого задатчика 11 давления, то блок 14 управления серводвигателя включает серводвигатель 15, который служит приводом регулируемого гидро- дросселя 2. Вращаясь, серводвигатель 40 15 увеличивает площадь проходного сечения регулируемого гидродросселя 2, тем самым снижая величину дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 ГМП, что, в свою очередь, приводит 45 к уменьшению осевого усилия на забой и постоянному поддержанию его на максимальном уровне, Процесс регулирования заканчивается после того, как величина сигнала подключенного задатчика 11 давления станет больше величины сигнала с выхода выпрямителя 9, после чего блок 14 управления; серводвигателя отключает серводвигатель 15.55После каждой очередной спущенной штанги замыкается концевой выключатель датчика 16 числа штанг и на вход входящего в его состав счетчика числа1548418 Формула изобретения Составитель В.Шилов Редактор В.Бугренкова Техред М.Ходанич Корректор И,МускаЗаказ 123 Тираж 473 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 10 управления меняется также полярность подключения серводвигателя 15,который теперь включается только после того, как значение сигнала с вьхода выпрямителя 9 становится меньшезначения сигнала соответствующего задатчика 11 давления. Серводвигатель15 вращается в противоположном направлении, тем самым уменьшая проходноесечение регулируемого гидродросселя2, что приводит к повышению значениядифференциального давпена в штоковойи поршневой полостях гидроцилиндров4 ГМП и поддержанию осевого усилия 15на забой на постоянном по величинемаксимальном уровне вне зависимостиот длины Ьеса) буровбго става, находящегося в скважине,При установке регулируемого гидродросселя 7 в положение, соответствующее зоне чувствительности, устройствообеспечивает работу буровой установкив соответствии с естественным закономрегулирования осевого усилия на забой 25в зависимости от скорости проходки.При внезапном отключении электроэнергии система обесточивается, золотникиэлектрогидрораспределителей 3, 5 и бстановятся в исходное положение, при 30котором поршневая полость гидроцилиндров 4 ГМП оказывается закрытойтретьим электрогидрораспределителем6, буровой став и рабочий инструмент зависают, так как отсутствует выход рабочего агента с гидроцилиндра 4 ГМП, а за счет перекрытия выхода из гидравлического механизма подачи обеспечивается сохранность бурового инструмента при внезапном отключении элект. роэнергии,Предлагаемьп автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой обеспечивает оптимальный режим его эксплуатации и предотвращает поломку бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии. Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой по авт. св, У 1372034, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения поломки инструмента при внезапном отключении электроэнергии, он снабжен третьим электрогидравлическим распределителем, при этом пятьп выход блока управления соединен с управляющим входом, а выход второго электрогидравлического распределителя - с закрытым в нейтральном положении входом третьего электрогидравлического распределителя, выход которого подключен к гидробаку,