Способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК E21C35/24 

2. Устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной машины по п. 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, отлич ающе ее я тем, что

устройство снабжено датчиком скорости бурения, датчиком потребляемой мощности, электродвигателем маслонасосной станции приводного двигателя вращателя, интеграторами и.блоком деления, причем в.ыходы датчиков скорости бурения и потребляемой пощности через соответствующие интеграторы подключены к блоку деления, выход которого, соединен с входом блока задания ус тавки.

1. Способ регулирования нагрузкн вращателя бурильной машины, основанный на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционально разности сигналов уставки и текущей нагрузки, отличающийся тем,, что, с целью повышения производительности бурения, непрерывно измеряют и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения, пропорционально которой задают сигнал уставки.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными машинами и может быть использовано для управления параметрами работы бурильной ttaшины.

Известен способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины включающий измерение текущей нагрузки с получением сигнала нагрузки, Создание сигнала уставки, определени разности сигналов нагрузки и уставки и изменение подачи бурового инструмента к забою, пропорционально полученной разности сигналов, причем сиг нал уставки задается вручную и не изменяется в процессе бурения 1.

Недостатком данного способа регулирования нагрузки вращателя является низкая эффективность бурения изза того, что величина вручную устано ленного сигнала-уставки не соответствует физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента, а определяется качеством стабилизации нагрузки вращателя и параметрами , ударных импульсов. Указанное o6ctoHтельство приводит к снижению производительности бурения.

Известно устройство, содержащее регулятор механизма подачи с датчико текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом 12.

Недостатком указанного устройства является ПОСТОЯНСТВО-величины сигнала уставки, который подается к блоку сравнения. В результате нагрузка вращателя при любых крепости и за

туплении инструмента остается на одном уровне, что отрицательно сказывается на производительности бурения

Известно также устройство .для регулирования нагрузки вращателя бурилной машины, содержащее блок задания сигнала уставки (блок адаптации) и регулятор механизма подачи с датчи ком текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом Сз.

Недостатком известного устройс.т,ва является задание сигнала уставки по показателю динамичности нагрузки с учетом напряжения сети. Вследствие зтого нагрузка вращателя, как правило, не соответствует постоянно меняющимся физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента что приводит либо к снижению скорост бурения, либо к увеличению расхода коронок, что в целом уменьшает производительность бурения.

Цель изобретения - повьпиение 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 и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения. пропорционально которой задают сигнал уставки. Указанная цель достигается также тем, что устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной машины, 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 соединен с вторым входом блока сравнени снабжено датчиком скорости бурения, датчиком потребляемой мощности, электродвигателем маслонасосной станции приводного двигателя вращателя, интеграторами и блоком деления причем выходы датчиков скорости бурения и потребляемой мощности через соответствующие интеграторы подключены, к блоку деления, выход которого соединен с входом блока задания уставки. На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Блик-схема включает механизм 1 подачи, приводной двигатель 2 вращателя .бурильной мащины 3 со щтангой . 4 и инструментом 5, взаимодействующим с передним забоем 6, регулятор 7 механизма 1 подачи с датчиком 8 текущей нагрузки, блоком 9 сравнения с отрицательным 10 и положительным 11 входами, усилителем 12 и приводом 1 механизма подачи. Приводной двига- . тель 2 вращателя запитан от маслонасосной станции 14, которая приводится в действие от электродвигателя 15. Кроме того, устройство снабжено датчиком 16 скорости бурения с интегратором 17 на своем выходе, датчиком 18 потребляемой мощности с интегратором 19 на своем выходе., блоком 20 задания сигнала уставки, а также блоком 21 деления. При этом датчик 8 текущей нагрузки своим входом 22 соединен с приводным двигателем 2 вращателя бурильной машины 3, а выходом - с отрицательным входом 10 блока 9 сравнения, к поло жительному входу 11 которого подклю чен выход блока 20 задания сигнала уставки, причем его вход соединен с выходом 23 блока 21 деления, соединенного своим входом 24 с выходом и тегратора 19, а входом 25 с выходом интегратора 17. Способ 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: Г500 - 420 УЗ , ,6; з50 - 170Uj , ,6, где (J.j - величина сигнала уставки,Им; Uj - величина сигнала энергоемкости разрушения, МДж/м. Работа устройства, реализующего предлагаемый способ, осуществляется следующим образом. При бурении в породном забое 6 инструментом 5, который приводится в действие бурильной машиной 3 через штангу 4, на вход 22 датчика 8 нагрузки вращателя поступает воздействие приводного двигателя 2, после чего на выходе датчика 8 появляется сигнал нагрузки вращателя. Этот сигНсШ подается на отрицательный вход 10 блока 9 сравнения. В результате вычитания из сигнала задания нагрузки вращателя, который поступает на положительный вход 11 блока 9 сравнения от выхода блока 21 деления сигнала текущей нагрузки, а затем усиления разности сигналов усилителем 12 и подачи ее к приводу 13 механизма подачи с последующим воздействием на механизм 1 подачи так, что подача бурового инструмента 5 на забой 6 измен.яется пропорционально полученной разности сигналов, нагрузка вращателя стабилизируется на уровне, задаваемом сигналом уставки нагрузки. Одновременно с этим с выходов датчика 18 потребляемой мощности и датчика 16 скорости бурения поступают соответствующие, сигналы, которые интегрируются интеграторами 19 и 17, а зйтем подаются соответственно на входы 24 и. 25 деления, после которого получается сигнал текущей

911384976

энергоемкости разрушения, подаваемыйструмента 5, что в свою очередь увена вход 23 блока 20 задания сигналаличивает производительность бурения. уставки. Блоком 20 сигнал энергоем- Предлагаемый способ регулирования

кости пропорционально преобразуетсяпозволит путем достижения оптимальв сигнал уставки, после чего посту- 5кого соответствия между нагрузкой

пает на вход 11 блока 9 сравнениявращателя бурильной машины и крепорегулятора 7 механизма 1 подачи.стью породы, а. также степенью затупВ результате нагрузка вращателяления инструмента повысить скорость

стабилизируется по сигналу уставки,бурения в 1,1-1,2 раза и снизить

который задается пропорционально Орасход инструмента в 1,3-1,4 раза.

энергоемкости разрушения. Это приво-Кроме того, предлагаемый способ поздит к появлению оптимального соответ-воляет в отличие от известного опствия между нагрузкой вращателя бу-тимально регулировать нагрузку вращарильной машины 3 и крепостью породытеля бурильной машины даже при отсутв забое 6, а также затуплением ин- )5ствии заметной динамичности.