Система управления буровым станком Советский патент 1984 года по МПК E21B44/00 

о: ел

О1

с сд Устройство относится к системам управления горными машинами, в част ности к буровым станкам. По основному авт. св. № 929826 известна система управления буроввм станком/ содержащая блок управления с кнопками Пуск, Стоп и три гером с раздельными входами для зап минания пусковой операции и соединенные с блоком управления, распределители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурово го инструмента, очистки скважины, а также датчики контроля конечных положений механизма подачи бурового инструмента, снабженная дополнитель ными триггерами с раздельными входами, элементами ИЛИ и И, датчиками контроля конечных положений меха низма питателя, датчиком контроля наличия буровых штанг в питателе, датчиком контроля соединения буровой штанги со ставом, распределителями включения механизма питателя, управлякмие входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров с раздельными входами, выключагациевходы последних соединены с выходами соответствующих датчиков контроля конечных положений механиз ма питателя и с входами элементов ИЛИ и И, причем второй вход эле мента И соединен с блоком управлени а выход - с управляющим входом распределителя включения исполнительно го механизма очистки и с вторым вхо дом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами распределителя включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, включающи вкйды триггера с раздельными входа.мй соединены с выходами датчика кон роля заднего конечного положения механизма подачи бурового инструмен та и датчика контроля соединения буровой штанги со ставом, а питающий вход триггера с раздельными вхо дами запоминания пусковой операции в блоке управления соединен с выходом датчика контроля наличия буровы штанг в питателе tl. Недостатком системы является отсутствие возможности автоматическог отключения и повторного включения приводов; вращения влево и подачи назад при несостоявшемся разъед1инении хвостовика вращателя от буровог става. На практике в таких случаях оператор подходит к станку из безопасного места, переключает его на местный режим управления и несколькими повторными включениями и отклю чениями приводов вращения влево и подачи назад отсоединяет хвостовик вращателя от бурового става, потом переключает станок с местного режима управления на автоматический режим управления (н« местном пульте) и отходит на безопасное расстояние, откуда с дистанционного пульта запускает станок в работу в автоматическом режиме управления. В период переходов оператора из безопасного места к станку и обратно буровой станок простаивает, что влияет на его произврдительность. Кроме того, в известной системе после отсоединения хвостовика вращателя от бурового става привод вращателя влево отключается только в крайнем заднем положении подачи, т.е. в исходном состоянии для приема новой штанги, а так как после отсоединения хвостовика вращателя от бурового става вращатель работает без нагрузки, его частота вращения резко увеличивается и прсгвышает допустимую частоту вращения, что приводит привод к преждевременному износу, а следовательно, и станка в целом. Цель изобретения - повышение надежности бурового станка. Поставленная цель достигается тем, что система управления буровым станком снабжена сигнализатором длительности импульса и дополнительным элементом И, один из входов кото рого объединен с включающим входом одного из триггеров с раздельными входами запоминания пусковой операции блока управления, другой вход соединен с выходом элемента И блока управления, вход которого соединен с выходом сигнализатора длительности импульса, а выход дополнительного элемента И соединен с распределителем вращения бурового инструмента влево и с входом сигнализатора длительности импульса. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы управления. . Система управления, буровым станком, реализованная, например, на пневмоэлементах, содержит блок 1 управления с кнопками Пуск, Стоп и триггером 2 с раздельными входами для запоминания пусковой операции, распределители 3-10 включения исполнительных механизмов подачи бурового става назад 3, вперед 4, вращения бурового става влево 5, вправо б, закрытия 7 и открытия 8 привода подхвата, служащего для фиксации бурового става в скважине при проведении операции по наращиванию бурового става, включения механизма питателя вперед 9 и назад 10, служащего дли подачи буровых штанг на ось бурения, распределителя 11, служащего для подачи воды или воздуха в скважину для ее очистки. Система содержит датчики контроля закрытия подхвата 12, контролирующий технсхлогическую oneацию фиксации бурового става в скваине, соедине 1ия буровых штанг 13, онтролирукщий окончание процесса соединения штанг, т.е. наращивания бурового-става, наличия буровых танг 14, контролирующий наличие танг в питателе, и датчики контроя конечных положений переднего 15 и заднего 16 механизма питателя, служащего для подачи буровых штанг иэ питателя на ось бурения, переднего 17 и .заднего 18 положения механизма подачи бурового става, служащего для подачи бурового става в процессе бурения.

В систему управления входят также триггеры 19 и 20 с раздельными входами, осуществлякщие функцию запоминания технологической операции перемещения механизма питателя вперед и назад, а также логические элементы И 21 и ИЛИ 22. В блок управления входят также логические злементы И 23, триггер 24 с раздельными входами, осуществляющий функцию запоминания технологической операцииПод:ч.ват закрыт , элемент ЗАЛ-: PET 25, элемент ИЛИ 26, импульсатор 27, состоящий из элемента ЗАПРЁТ и звена задержки из дросселя и обратного клапана. Эти элементы, входящие в блок управления, осуществляют логическую связь между датчиками контроля, распределителями и кнопкс1ми Пуск и Стоп. Наличие этих элементов не является обязательным для блока управления.

Кроме того, система содержит элемент ЗАПРЕТ 28, включающий вход которого соединен с выходом датчи ка 16, отключающий вход - с выходом . датчика 14, а выход - с отключающим входом триггера 2 с раздельными входами запоминания пусковой операции, сигна:лизатор 29 длительности . импульса, который выполнен только на переменном дросселе и обргтном клапане, и элемент И 30, выход которого сЬединен с управляющей камерой распределителя 5 и с входом сигнализатора 29 длительности импульса.

В блоке 1 управления выход элемента И 23 соединен с sшpaвляюшим входом распределителя 3 включения подачи назад и с одним из входов элемента И 30, второй вход которого соединен с выходом датчика 17 (в данном случае через блок управления), выключающий вход элемента И 23 соединен с выходом сигнализатора 29,а включающий - с выходом датчика 12, контролирующего фиксацию бурового става в скважине/ т.е. закрытое положение подхвата. Выход триггера 24 соединен с управляющим входом распределителя 7 и с одним из входов элемента И 23, а выход импульсатора 27 соединен с управляющим входом распределителя 8 - открытия подхвата, один из входов элемента ИЛИ 26 соединен с выходом датчика 12 контроля закрытия подхвата, а второй

вход - с запускакхцим входом триггера 24 и выход см датчика 17 контроля переднего положения питателя механизма подачи. Выход датчика 16 контроля заднего положения питателя сое0 динен с выключающими входами триг- . гера 19 и с элементом Запрет 28, с одним из входов элемента И 21 и с входом импульсатора 27. Включак 4ие входы триггеров 19 и 20 соединены

5 с выходами датчиков 13 и 18 контроля соответственно соединения штанг и заднего положения механизма подачи. Выключающие входы этих триггеров соединены соответственно с выходами датчиков контроля заднего 16

0 и переднего 15 положения питателя и с входами соответствующих злеменTQB И 21 и ИЛИ 22. Выход элемента И 21 соединен с управляющим входом распределителя 11 включения

5 исполнительного механизма очистки скважины и с вторым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с управляющими входами распределителей включения исполнительных меха0 низмов подачи 4 и вреоцения 6 бурового става. Выходы триггеров 19 и 20 соединены с управляющими входами распределителей 9 и 10 соответственно включения привода механизма

5 питателя вперед и назад.

На Чертеже изображены также исг полнительный механизм 31 для подачи бурового става, механизмы 32 вращения бурового става, щтанги 33,

0 механизм 34 питателя, механизм 35 подхвата и буровой став 36. .

Работает система следующим образом..

При подаче сжатого воздуха (пйта5 ния) в систему управления буровьм qTaHKOM сигнал с выхода датчика 18 контроля- заднего положения механизма подачи поступает в блок 1 управления и на включение триггера 20.

0 Одновременно питание поступает на питакщий вход триггера 20, т.е. при наличии питания и сигнала с датчика 18 триггер срабатывает, пбдготавливая распределитель 9 механизма.

J движения питателя вперед (на чёр теже триггер 20 показан во включенном состоянии), но питатель не приходит в движение, так как не включена маслостанция.

При нажатии на кнопку Пуск

0 срабатывает триггер 2, и сигнал с его выхода поступает на включение маслостанции. G разворотом привода маслостанции появляется давление в гидросистеме. Рабочая жидкость через

5 включенный предварительно распредцеяйтещь 9 поступает на привод переftemeHiitfl механизма питателя вперед г тем самым рсуществляе:сся подача шт;аиги на ось бурения. С приходом питателя в крайнее переднее полсще ние срават-ьюает датчик 1$, и сигнал с его в19ЬсоДа поступает на отключаю щив вхдя триггера 2JO И через элёмейт ИЛИ 22 на включение распределителей б:И 4;. при срабатыван1{1и осу ществляются тбхнопргйч;еекие ойерах ии вращения вправо и: подача происходит пррцёсс наращива- ния вурового става / тг. е соединения штанг По. окончании этого процёссза, крнтр олируемого датчиком 13, т.е. прсле его с| абатывания, сигнгит с его выхода поступает на включающий вход триггера 19, последний срабатывает, и сигнал с его выхода поступает на включение распределителя 10 включения привода механизма питателя назад. При отходе яитателя назад выключается датчик 15, следовательно, снимаются управляюаие сигналы с распределителе 6 и 4. Они отключаются, т.е. выключают .технрлогические операции вращения вправо и пОдачи вперед. Когда питатель возвращает ся в крайнее заднее положение, срабатывает датчик. 16, и сигнал с его выхода поступает на выключающий вход триггера 19 и на управляющий i вход импульсатора 27 в блоке управления, тем самым включая на определеннре время, определяемое настройкой звена задержки импульсатррал распределитель 8, т.е. происходит процесс расфиксации бурового става в прдхвате, в то же время сигнал сдатчика liB поступает на один из входов элемента И 21 и на включающий вход элемента ЗАПРЕТ 28 но на выходе последнего сигнал не появляется, так .как на его отключаквдий вход постуйает сигнал от датчика 14 наличия штанг. При ерабатьФании привода раскрытия подхвата (расфйксация бурового става) ерабатьпзает датчик 12, тем самым снимается сигнал с его выхода, т.е. происходит снАтие выключающего сигнала с эЛёМента Запрет 25 блока управления, в результате чего на выходе элемента 25 проявляется сигнал, который поступает на второй вход элемента И 21, сигнал с выхода поспеднёгр поступает на включающий вход расаределителй 11 включения технологичеекой рперации очистки скважины и на второй Вход Элемента ИЛИ 22, выходной сигнал с которого поступает на включающие входы распределителей б И:-4 соответственно врсицения вправо И подачи бурового става впередf «е происходит процесс бурения.

После того, как сквгикииа пробурена на глубину, равную длине штанги.

срабатывает датчик 17, контролирующий крайнее положение привода подачи, сигнал с его вфсода поступает в блок 1 управления на вход элемента ИЛИ 26, на включающий вход триггера 24 и на спин ид входов элемента И 30. Проходя элемв1«Т ИЛИ 26, сигнал поступает на выключающий вход элемента Запрет 25 блока управления, тем самым снимая питающий сигнал с элемента И .21, выключая распределители 4, 6 и 11.. Срабатывание триггера 24 приводит к вкл1пчению распределителя 7 включения механизма фиксации бурового става в скважине, и одновременно сигнал с триггера 24 поступает на один из входов И 23. Когда буровой став фиксируете, срабатывает датчик 12,. контролирующий это состояние, а сигнал с датчика 12 поступает на вторсЛ вход элемен:та И 23, сигнал с выхода которого включает распределитель 3 подачи назад И поступает на вторсЛ вход, элемента И 30, сигнал с выхода последнего включает распределитель 5 вращения влево и поступает на вход сигнализатора 29. Таким образом, происхадит процесс разъединения хвостовика-вращателя от бурового става, находяцегося в скважине, и возвращение привода подачи в крайнее заднее положение .В крайнем заднем положении привода срабатывает датчик 18, и технологический цикл работы системы управления буровым станком.повторяется.

Но если хвостовик вращателя не отсоединяется от бурсхвого става в течение 3-5 с (время срабатывания устанавливается сигнализатором 29), то иа выходе сигнализатора 29 появляется сигнал, который выключает элемент 23, т.е. исчезает сигнал на одном из входов элемента И .30 и на входе распределителя 3, а следовательно, выключаются приводы подачи назад и вращения влево. Когда давление в выключающей камере элемента И 23 понижается до уровня срабатывания этого элемента, на его выходе повторно появляется сигнал, который поступает на вход элемента И 30 и на распределитель 3, т.е. повторно включатся приводы подачи назад н вращения влево и т.д., пока хвостовик вращателя не отсоединится РТ бурового става.

После: отсоединения хвостовика вращателя от бурового става отключается датчик 17, контролирующий крайнее переднее положение механизма подачи (вращателя), исчезает сигнал на его выходе, а следователь ни, исчезает сигнал на одном из входов элемента И 30 и на входе распределителя 5 вращения в лево-, перемещение вращатепя назад осуществляется без вращения влево, т.е. привод вращателя без нагрузки выключен. Когда последняя штанга из питателя подана на ось бурения, срабатывает датчик 14, контролируквдия наличие штанг в питателе, т.е. при отсутствии штанг в питателе на его выходе исчезает сигнал, тем самьм снимается сигнгш с выключающего входа элемента Запрет 28, но процесс соединения штанги с буровым ставом продолжается, и только, когда питатель возвращается в крайнее заднее положение, срабатьлвает датчик 16, сигнал с выхода которого поступает на включающий вход элемента Запрет 28, а сигнал с выхода последнего поступает на выключакхций вход триггер 2 с раздельн1лми входами, служащего для запоминания пусковой операции. триггер 2 выключается, выключая все приводы станка. Когда питатель заполнят штангами для запуска станка необходимо нажать кнопку Пуск , и прерванный технологический цикл бурения восстанавливается, так как при заполнении питателя штангами срабаты- ; вает датчик 14, сигнал с выхода которого поступает на выключающий вход элемента Запрет 28 и, тем самым снимает сигнал с выключающего входа триггера 2. Таким образом, введение в систему сигнгшизатора длительности импульса и дополнительного элемента И позволяет повысить надежность бурового станка путем автоматического отключения и повторного включения приводов полачи назад и вращения влево при несостоявшемся разьединении хвостовика вращателя от бурового става и отключить привод враицателя (вращение влево) при отсоединении хвостовика вращателя от бурового става, т.е. когда вращатель будет работать без нагрузки и может пойти вразнос .

СИСШ1АхУПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ СТАНКОМ по авт. св. О 929826, о т л и Ч: а ю ц а я с я , что, с целью повышения надежности бурового станка, она снабжена сигнализатором длительности импульса и дрполншгельг ным элементом И, один из входов которого объединен с включамцим входом одного из триггеров с разде11ЬН1Л4И входами запоминания пусясовой операции блока управлений, а другой вход соединён с выходом злементя И блока управления, вход-которого соединен с выходсмм сигнализатора . длительности импульса, а выход дополнительного элемента И соединён с распределителем вращения бурового « йнструмента влево и. с входе сигна.лизатора длительности импульса.