Устройство для управления буровым станком

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик748352.503.55 ( 088.8) 11 ата опубликования описания 15,07,80(72) Авторы изобретения Б, , Кутузов, Т. А. Дозоров В. М. Зеленевский,Ю, В. Плеханов, В. С, филиппов, Р. Г. Шмидти Б. В. Эквист Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ СТАКОМ Изобретение относится к автоматическому управлению процессом бурения. Оно может быть применено на существующих буровых станках для бурения взрывных скважин шарошечцыми долотами на откры 5 тых карьерах,Известно устройство для автоматического поддержания параметров бурения буровых станков 1.Данное устройство рассчитано на поддержание параметров бурения в определенных,границах по величине скорости проходки ити другому параметру и не обеспечивают автоматизацию вспомогательных операцийй.15 Известно устройство для программного управления рабочим органом станка, которое позволяет осушествить автоматизацию ,вспомогательных операций. Оно содержит 20 блок сигнализации, блок задания режима, первый ключевой элемент, блок обратной связи, элемент И элемент ИЛИ, первый элемент задержки, элемент НЕ, блок коррекццит первый и второй блоки приводови блок памяти ,21,Известное устройство це может бытьприменено на буровом станке и имеет недостаточное быстродействие,Бель изобретения - повышение быстродействия устройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройство введецы четыре ключевых элемента, второй и третий элементызадержки, два пороговых элемента и дешифратор, при этом первый выход блокаобратной связи через первый ключевойэлемент соединен с первым входом дешифратора, второй выход через последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый элемент задержки и второйключевой элемент - со вторым входом дешифратора и с первым входом второго элемента задержки, третий выход через последовательно соединенные второй пороговыйэлемент, второй элемент задержки и третий ключевой элемент - с третьим входомдешифратора и первым входом третьего74835 элемента задержки, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом второго порогового элемента, а выход через четвертый ключевой элемент - с четвертым входом дешифратора и входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом элемента И, подключенного вторым входом ко второму выходу элемента НЕ, е выходом через пятый ключевой элементк пятому входу дешифратора, шестой вход 10 которого подключен к входу блока сигнализации и выходу элемента ИЛИ, соединенного с первым и вторым входами соот-, ветственно, с четвертым и пятым выходами блока обратной связ:., седьмой вход 15 дешифраторе соединен с выходом блока заданин режима, первые выходы дешифратора - со входами первого блока приводов, а вторые выходы - со входами второго блока приводов. 20На чертеже показана блок-схема устройства для управления буровым станком.Устройство содержит блок 1 обратной связи, куда входят датчик 2 горизонтирования, датчик 3 токе двигателя-врещате ля ( 1 привод) пневматический датчик 4 зашламовывания долота, датчики 5 и 6 верхнего и нижнего положения штенг, е также датчики 7 и 8 горизонтальной и вертикальной вибрации, Устройство также З 0 содержит первый и второй пороговые элементы 9 и 10 соответственно, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14 и пятый 15 ключевые элементы. Первый 16, второй 17 и третий 18 элементы задерж- З 5 ки, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, блок 21 памяти, блок 22 коррекции, элемент НЕ 23, блок 24 сигнализации, блок 25 задания режимов, который состоит из сумматора 26, интегратора 27 и схемы ре гулирования 28, дешифратор 29, первый и второй блоки приводов 30 и 31 соответственно. Основные принципы работы устройства:45работая по мягким или твердым породам, задается начальный режим бурения по давлению блоком 18;автоматически устанавливается максимально возможное для данной породы дав 50 ление и скорость вращения буровой штанги;в случаях зашлемовывания долота, либо при большом потреблении тока двигателем вращателя происходит медленный подь 55 ем долота при сниженных оборотах, если причина не устраняется, происходит быстрый подъем долоте, В случае исключения причин, вызвавших подъем долота, проис 2ф1 ходит опускание долота и продолжаетсяпроцесс бурения;при возникновении вибрации, превышающей установленный допустимый уровень,подается сигнал уменьшения скорости вращения на тиристорный привод и послеуменьшения вибрации до допустимого уровня устанавливается рабочий режим;горизонтирование бурового станка наместе бурения будущей скважины происходит также автоматически;при достижении опорным узлом крайнего верхнего или нижнего положения происходит выключение двигателя станка.Устройство работает следующим образом.При остановке станка на месте будущей скважины происходит автоматическоегоризонтирование стенка путем отработкисигналов, поступающих с датчика 2 горизонтирования через первый ключевой элемент 11 и дешифратор 29, управляющимдвигателями домкратов во втором блоке31 приводов,После достижения станком горизонтального положения дешифратор 29 обеспечивает перевод станка на режим бурения. Впроцессе бурения устройством автоматически устанавливается максимально возможное для данной породы осевое усилиена долото и скорость вращения буровойштанги блоком коррекции 22 и блоком задания режимов тиристорного привода 25.При превышении током потребления уста-новленного уровня сигнал с датчика тока3 через первый пороговый элемент 9, элемент 16 задержки и первый ключ 12 подается на дешифратор 29, который вырабатывает сигнал на уменьшение осевого усилия, Если это не исключает превышениетока, то через время, определяемое вторым элементом 17 задержки, через ключевой сигнал 13 о превышении тока потребления подается на другой вход дешифратора, который обеспечивает управление двигателем подъема во втором блоке 31 приводов (происходит медленный подъем) иодновременно подается сигнал на тиристорный привод для уменьшения скорости вращения долота. Элемент 16 задержки служит для исключения срабатывания устройства на уменьшение осевого усилия прикратковременном превышении величины тока потребления допустимого значения,Режим медленного подъема рассчитанна небольшой попьем долота и время подъема определяется третьим элементом за,держки 18, и если сигнал с датчика тока748352 6долота, при которой уровень вибраций ие выходит за допустимое значение,Устройство управления буровым станком обеспечивает автоматический режим бурения по критерию максимальной производительности и автоматизацию всех вспомогательных операций, кроме переезда бурового станка и наращивания штанг. С момента прибытия станка на место бурения и до забуривания на глубину, которую обеспечивает .буровая штанга, станок работает без вмешательства человека. не установился в рамках допустимого значения, срабатывает ключевой элемент 14и подается сигнал, который обеспечиваетрежим подъема (происходит быстрый подьем). 5 Время, в течение которого происходитбыстрый подъем, запоминается блоком 21памяти и в случае отсутствия сигнала опревышении тока и превышении давления1 Ов воздушной магистрали, приходящего спневматического датчика 4, на выходе элемента И 19 вырабатывается сигнал, который через пятый ключевой элемент подается на дешифратор, который, в свою оче 15редь, обеспечивает режим опускания долота, Происходит быстрый спуск в течениевремени, равного быстрому подъему и возобновляется бурение,Сигнал с пневматического датчика 4.0через пороговый элемент 10 подается так-.же на второй элемент 17 задержки. Далее этот сигнал используется так же, каки сигнал о превышении тока, но независимо от второго для установления медленноУ25го и быстрого подъема.Датчики положения опорного узла располагаются наверху и внизу буровой мачты и служат для контроля нижнего и верхнего крайних положений опорного узла бу 30рового станка, Схема ИЛИ 20 пропускаетсигналы с датчика 5 либо с датчика 6 надешифратор 29, который, в свою очередь,вырабатывает команду на выключение двигателя врашателя и всех остальных двигателей бурового станка, при этом сраба-35тывает звуковая сигнализация 24, кото-"рая вызывает машиниста для участия вуправлении станком,Канал ограничения вибраций работает. следующим образом. С двух датчиков горизонтальных 7 и вертикальных 8 колебаний сигналы суммируются в сумматоре 26 и обрабатыва 45 ются интегратором 27 с целью усреднения и выделения низкочастотных составляющих. Схема регулировки тиристорного привода 28 . вырабатывает управляющее напряжение которое уменьшает число оборотове50 двигателя врашателя, в случае, если суммарный и усредненный низкочастотный сиг,нал колебаний бурового станка превышает по величине установленное допустимое значение,55 При выходе бурового станка из режима сильных вибраций поддерживается максимально возможная скорость вращения Формула изобретенияУстройство для управления буровымстанком, содержащее блок сигнализации, блок задания режима, первый ключевой элемент, блок обратной связи, элемент И, элемент ЙЛИ, первый элемент задержки, элемент НЕ, блок коррекции, первый и второй блоки приводов и блок памяти о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены четыре ключевых элемента, второй и третий элементы задержки, два пороговых элемента и дешифратор, причем первый выход блока обратной связи через первый ключевой элемент соединен с первым входом дешифратора, второй выход через последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый элемент задержки и второй ключевой элемент - со вторым входом дешифратора и с первым входом второго элемента задержки.,третий выход через последовательно соединенные второй пороговый элемент, второй элемент задержки и третий ключевой элемент - с третьим входом дешифратора и первым входом третьего элемента задержки, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом второго порогового элемента, а выход через четвертый ключевой элемент - с четвертым входом дешифратора и входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом элемента И, подключенного вторым входом ко второму выходу элемента НЕ, а выходом через пятый ключевой элемент - к пятому входу дешифратора, шестой вход которого подключен к входу блока сигнализации и выходу элемента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами соответственно с четвертым и пятым выходами блока обратной связи, седьмой вход дешифратора соединен с выходом блока задания режима, первые выходы дешифратора - со входами первого748352 блока приводов, а вторые выходы - совходами второго блока приводов. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе% 366483607, кл, 6 07 С 3/10, 1974 2. Авторское свидетельство СССР Ь 599253, кл. 6 05 В 19/18, 1976 5 ( прототип),НИ итф,У илиал ПП аказ 4355/12 ираж 956 Подписноерод, ул. Проектная, 4