Система автоматического управлениябуровой машиной

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 230379 (21) 2740364/22-03 Союз Советских Социалистических Республик, з,(51)м. кл.з Е 21 С 5/00 с присоединением заявки Йф Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 1505.81(72) Авторы изобретения А. С. Каган, А; И.улько, Ю. Н. Капланец и Ю.И. Огийчук Изобретение относится к горнойпромышленности, а именно к системаМуправления буровыми машинами, вчастности буросбоечными машинамиистанками для бурения дегазационноувлажнительных скважин,Известна система управления буровой машиной, содержащая питательбуровых штанг и клапаны управления,обеспечивающие возможность дистанционного наращивания бурового ставав процессе бурения Г 11Недостатком системы является то,что дистанционное управление процессом наращивания бурового става можетОпроизводиться только с расстояния,обеспечивающего пряЮю видимость объекта управления. При этом не обеспечивается безопасность обслуживанияперсонала в случае выброса угля игаза из буримой скважины.Известна также система автоматического управления буровой машиной,содержащая магистральный пускатель,пульт дистанционного управления, кла"каны управления механизмом подачивперед и назад, движения питателявперед и назад закрытием и открытием подхвата, пускатели двигателявращателя вправо и влево, датчики ЗО переднего и заднего положения механизма подачи, две ячейки памятиГ 21Данная система обеспечивает автоматическое управление машиной в процессе выполнениятолько одной операции, а именно бурения шпура на длину одной штанги, однако задачу автоматического наращивания бурового става она не решает, что существенно снижает производительность бурения.Цель изобретенья - повьыение производительности бурения, безопасности обслуживакцего персонала при бурении скважинЭта цель достигается тем, чтосистема снабжена датчиками переднего и заднего положения механизма питателя дополнительным датчиком положения механизма подачи, датчиками закрытого и открытого положения подхвата, датчиком наличия штанг тремя логическими элементазж ИЛИ, логическим элементом И и пятью дополнительными ячейками памяти, выход каждой последукщей из которых соединен с первым входом предщцущей ячей" ки памяти, причем выходы первой и пятой ячеек памяти через первый логический элемент ИЛИ также соединеныс клапаном управления механизмом подачи и пускателем двигателя вращателя вправо, выход второй ячейки памяти - с клапаном управления закрытиемподхвата, выход третьей ячейкис клапаном управления механизмом по 5дачи назад и пускателем двигателявращателя влево, выход четвертойячейки - с клапаном управлениядвижением питателя вперед и с однимиз входов второго логического элемента ИЛИ, другой вход которогоподключен к датчику наличия штанг,выход шестой ячейки - с клапаном управления движением питателя назад,выход седьмой ячейки - с клапаномуправления открытием подхвата, авторые входы ячеек памяти подключены соответственно к датчикам открытого положения подхвата, переднегоположения механизма подачи, закрытого положения подхвата, заднего положения механизма подачи, переднегоположения питателя, к дополнительному датчику положения механизма подачи, к датчику заднего положенияпитателя, магистральный пускатель 25через логический элемент И соединенсо вторым и третьим логическими элементами ИЛИ, входы последнегосоединены с пультом дистанционногоуправления и выходом магистрального З 0пускателя,На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 - схема буровоймашины с клапанами управления и датчиками.35Система управления буровой машиной содержит (см.фиг,1) магистральный пускатель 1, включенный в шахтную сеть питания, пульт 2 дистанционного управления магистральным пускателем, пускатели 3 и 4 двигателя 40вращателя вправо и влево, клапаныуправления механизмами подачи вращателя вперед 5 и назад 6, движенияпитателя 7 вперед и 8 назад, механизма подхвата 9 - открыть и 10 - закрыть, установленные на машине датчики крайних положений механизма подачи 11 - переднее,12 - заднее,механизма питателя 13 - переднее,14 - заднее, механизма подхвата 15 - 50открыт, 16 - закрыт, датчик 17 положения механизма подачи вращателяв момент соединения штанг, датчик 18 наличия штанг в магазине питателя, блок бурения с ячейками памяти выполнения операций бурения -19 закрытия подхвата - 20, дополнительные ячейки памяти возврата механизма подачи врацателя назад - 21,выдвижки питателя вперед - 22, соединения штанг - 23, возврата питателя назад - 24, открытия подхвата 25, Датчики 10-16 соединены ссоответствующими включающими входая ячеек памяти 19-25, отключающиевходы которых соединены с выходами 65 последующих ячеек памяти. Выходы ячеек памяти 20 - 22 и 24 соединены соответственно с клапанами управления 6-10 и с пускателем,4 двигателя вращателя влево, а выходы ячеек памяти 19 и 23 соединены через логический элемент ИЛИ 26. с клапаном 5 подачи вращателя вперед и с пускателем 3 двигателя врацателя вправо. Датчик 18 наличия штанг в магазине питателя включен через логический элемент ИЛИ 27 и логический элемент И 28 в цепь управления магистральным пускателем 1. Второй вход элемента ИЛИ 27 соединен с выходом ячейки памяти 22 выдвижки питателя вперед, Пульт 2 дистанционного управления подключен ко второму входу логического элемента И 28 через третий логический элемент ИЛИ 29, второй вход которого соединен с выходом магистрального пускателя 1Буровая машина содержит врацатель 30, гидроцилиндр подачи вращателя 31, гидроцилиндр питателя штанг 32, гидро- цилиндр подхвата бурового става 33, буровые штанги в питателе 34 и буровой став 35 в подхвате. Управление вращателем 30 осуществляется пускателями 3 и 4, первый из которых обеспечивает правое вращение шпинделя, а второй - левое. Управление гидро- цилиндром подачи вращателя 31 осуществляется клапанами управления 5 и 6, первый из которых обеспечивает подачу вращателя вперед, а второй назад. Переднее положение вращателя фиксируется датчиком 11, заднее датчиком 12, а промежуточное положение, соответствующее моменту соединения новой штанги 34 со шпинделем вращателя и с буровым ставом 35 датчиком 17.Управление гидроцилиндром питателя 32 осуществляе ся клапанами управления 7 и 8, обеспечивающими соответственно выдвижение питателя вперед и назад. В переднем положении питателя включается датчик 13, а в заднем - датчик 14.Управление гидроцилиндром подхвата 33 осуществляется клапанами 9 и 10, первый из которых обеспечивает открытие, а второй - закрытие подхвата. В открытом положении подхвата включается датчик положения 15, а в. закрытом - датчик 16. Система автоматического управления буровой машиной работает следуюцим образом.Включение магистрального пускателя 1 в работу осуцествляется с пульта 2 дистанционного управления при условии наличия штанг 34 в магазине питателя (датчик наличия штанг 18 включен). В этом случае на выходе логического элемента И 28 формируется сигнал включения магистрального пускателя, Магистральный пускареднем положении, срабатывает датчик 11, включающий ячейку памяти 20.Сигнал с выхода ячейки отключает ячейку памяти 19, а вместе с ней клапан5 управления подачей вращателя впереди пускатель 3 двигателя вправо и вклк 1 чает клапан 10 управления закрытиемподхвата. Бурение скважины прекращается, буровой став устанавливаетсяв подхват. Датчик 16, контролирующийзакрытие подхвата, срабатывает в момент зажатия бурового става и подаетсигнал включения ячейки памяти 21, которая, включившись, отключает ячейку памяти 20, а вместе с ней клапан 10управления закрытием подхвата и включает пускатель 4 двигателя вращателявлево и клапан 6 управления подачейвращателя назад. Происходит вывинчивание шпинделя вращателя из хвосто.вика штанги бурового става, зажатогов подхвате, и отвод вращателя в заднее положениеВ крайнем заднем положении враща-.теля срабатывает датчик 12, включающий ячейку памяти 22. Выходной сигнал с этой ячейки отключает ячейкупамяти 21, а вместе с ней пускатель4 двигателя вращателя влево и клапан6 управления подачей назад, и включает клапан 7 управления выдвижкойпитателя впереД. Производится выдвиж-ка питателя с новой штангой 34 налинию бурения. В переднем положениипитателя срабатывает датчик 13,который включает ячейку памяти 23, Выходной сигнал с ячейки памяти 23отключает ячейку памяти 22, а с нейи клапан 7 управления движением питателя вперед, и включает через логический элемент ИЛИ 26 клапан 5управления подачей вращателя вперед,и пускатель 3 двигателя вращателявправо.Система управления в дальнейшемповторяет вышеописанный цикл работыдо тех пор, пока в магазине питателя не кончатся штанги, В момент выхода последней штанги иэ магазина питателя отключается датчик 18 наличия штанги сигнал на его выходеисчезает, Однако сигнал на выходелогического элемента ИЛИ 27 сохраняется, так как на второй его входподается сигнал с ячейки памяти 22,управлякщей выдвижной питатель вперед и находящейся в этот период вовключенном состоянии. Магистральныйпускатель 1 отключится только послевыдвижки питателя в переднее положение и установки последней штангина линии. бурения, т.е. когда отключается ячейка памяти 22 и исчезает 50 тель 1 остается включенным послеснятия пускового сигнала, поступающего от пульта 2 дистанционного управления, благодаря связи второго входа логического элемента ИЛИ 29 с выходом магистрального пускателя 1.Отключение системы с.пульта управления, при необходимости прерватьее работу, осуществляется кнопкой"Стоп", соединенной с третьим входом логического элемента И 28 (нафиг. 1 не показано). При нажатиикнопки "Стоп" на этом входе исчезает сигнал, На выходе логическогоэлемента И 28 также исчезает сигнал и магистральный пускатель 1 отключается. 15Пусть в момент пуска буровой машины механизм подачи вращателя находится в заднем положении, питатель сновой штангой выдвинут вперед, под. - .хват -закрыт. Все ячейки памяти, за Щисключением ячейки памяти 23 соединения штанг, отключены. После включения магистрального пускателя 1 с выхода ячейки памяти 23 через логическийэлемент ИЛИ 26 питание поступает 25на клапан управления подачей вращателя вперец 5 и пускатель вращателявправо 3.В процессе поступательного и вращательного движения шпиндель вращателя навинтится на новую штангу,а затем соединяет ее с хвостовойчастью бурового става, зажатой в подхвате. В момент соединения штангисо ставом срабатывает датчик 17,включающий ячейку памяти 24. Выходной сигнал с ячейки 24 поступаетна отключающий вход ячейки памяти 23и включение клапана управления 8механизма питателя назад, Ячейка памяти 23 отключается, отключая клапан 5 управления подачей вращателявперед и пускатель 3 двигателя вращателя вправо, Питатель возвращается в заднее положение, и в моментсрабатывания датчика 14 подается 45сигнал включения ячейки памяти 25.С выхода включившейся ячейки памяти 25 поступает сигнал на отключение ячейки памяти 24 и на включениеклапана 9 управления открытиемподхвата. Ячейка памяти 24 отключается и отключает клапан 8 управлениядвижением питателя назад. Подхватоткрывается, освобождая буровойстав от зажима. В момент срабатывания датчика 15 открытия подхватавключается ячейка памяти 19, сигнал с выхода которой отключаетячейку памяти 25 и через логическийэлемент ИЛИ 26 включает клапан 5управления механизмом подачи вперед 40и пускатель 3 двигателя вращателявправо, Производится бурение скважинына длину одной штанги 34В концеоперации бурения, когда механизм подачи вращателя находится в крайнем пе сигнал на втором входе логического элемента ИЛИ 27,Данная система управления обеспечивает автоматизацию процесса наращивания бурового става и за счет этого позволяет повысить производительностьработы буровой машины, сократив время выполнения операций по обмену штанг, выполняеьых на существующих буровых машинах вручную.Система управления снижает трудоемкость бурения и обеспечивает безопасность обслуживающего Персонала, исключая необходимость присутствия людей возле машины в процессе бурения, что позвопяет испольэовать буровую машину с предложенной системой управления для бурения скважин в выбросоопасных пяастах, где по требованиям правил безопасности персонал, обслуживающий машину в процессе ее работы, должен находиться в укрытии, исключающем поражение при внезапном выбросе 15 угля и газа из буримой скважины.формула и зобретения20Система автоматического управления буровой машиной, содержащая магистральный пускатель, пульт дистанционного управления, клапаны управления механизмом подачи вперед и назад, 25 движения питателя вперед и назад, закрытием и открытием подхвата, пускатели двигателя вращателя вправо и влево, датчики переднего и заднего положения механизма подачи, две ячейки памяти, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности бурения, она снабжена датчиками переднего и заднего положения механизма.питателя дополнительаям датчиком положения механизма подачи, датчиками закрытого и открыто го положения подхвата, датчиком наличия штанг, тремя логическими элементами ИЛИ, логическим элементом И и пятью дополнительными ячейками па мяти, выход каждой последующей из которых соединен с первым входом предыдущей ячейки памяти, причемвыходы первой и пятой ячеек памятичерез первый логический элемент ИЛИтакже соединены с клапаном управления механизмом подачи и пускателемдвигателя вращателя вправо, выходвторой ячейки памяти - с клапаномуправления з акрытием подхвата, выходтретьей ячейки - с клапаном управления механизмом подачи назад и пускателем двигателя вращателя влево,выход четвертой ячЕйки - с клапаномуправления движениемпитателя вперед и с одним из входов второго логического элемента ИЛИ, другой входкоторого подключен к датчику наличияштанг, выход шестой ячейки - с клапаном управления движением питателя назад, выход. седьмой ячейки - с клапаном управления открытием подхвата, авторые входы ячеек памяти подключенысоответственно .к датчикам открытогоположения подхвата,переднего положения механизма подачи, закрытого положения подхвата, заднего положениямеханизма подачи, переднего положения питателя, к дополнительному датчику псложения механизма подачи, кдатчику заднего положения питателя,магистральный пускатель через логический элемент И соединен со вторыми третьим логическими элементами ИЛИ,входы последнего соединены с пультомдистанционного управления и выходоммагистрального пускателя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Братченко Б.ф, Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок.М/18 ВНИИ ПИ по д 11303Корректор С;Щомак Тираж 627 Посударственного комитета СССРам изобретений и открытийМосква, 3-35, Раушская наб. атентф, г, ужгород, ул, Про