Система автоматического управления бурового механизма Советский патент 1987 года по МПК E21B44/02 E21B44/04 

росет П подачи и ротора„ а с вторы- as входами датчиков 9 и 18 соединены выходы датчиков 7 и 16 тока П подачи и /роторао Сигналы с выходов ДЗ 10 и 19 поступают на третьи входы регуляторов (Р) токов подачи 2 и ротора 12, осуществляя гибкую отрицательную обратную связь по динамическим нагрузкам в упругих связях П подачи и ротора. Выход ДЗ 19 через звено 20

1

Изобретение относится к регулируемым тиристорным злектроприводам постоянного токд с системой подчиненного регулирования приводов подачи и ротора буровых механизмов 5 содержащих упругие механические связи и работающих со значительными динаг и- ческими нагрузками.

Цель изобретения - увеличение производительности бурово го механизма за счет снижения его простоев из- за , превдевременного выхода из строя элементов оборудования приводов по- дачн и ротора путем огра:ш1чения и демпфирования динамических нагрузок., возникающих в упругих связях приводов подачи и ротора.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического травле- ния бурового механизма с.

Схема содерясит регулятор 1 скорости подачи, выходом связанный с первым входом регулятора 2 тока подачи, выход которого подсоединен к тирис- торному преобразователю 3 р подключенному к двигателю 6 постоянного тока, связанному через передачу 5 с буровым ставом 6„ Датчик 7 тока подачи одним входом связан с тирис- TOpi-ibiM преобразователем 3„ Датчик 8 скорости подачи непосредственно соединен с первым входом регулятора 1 скорости подачи и через последователно соединенные датчик 9 момента упру гих сил подачи и первое дифференцирующее звено 10 привода подачи подключен к третьему входу регулятора 2 тока подачи Выход датчика 7 тока подачи соединен с вторым входом дат-

подключен к четвертому входу Р 2„ При увеличении момента статического соп- ротивления на вапу ротора, связанном с возможным прихиатом бурового инструмента, возрастает момент упругих сил. Увеличивается сигнал с ДЗ 19, которьш, проходя через звено 20 на вход Р 2, снижает момент на валу двигателя П подачи. Этим обеспечивается выход П из ВОЗМОЖНО} аварийной ситуации, 1 ил.

5

0 5 0

5

чика 9 момента з пругих сил подачи и с вторым входом регулятора 2 тока подачи. Регулятор II скорости ротора выходом связан с первым входом ре- гулятора 12 тока ротора, выход которого подключен к тиристорHoi iy преоб - разователю 13, подключенному к двигателю 14 постоянного тока, связанному через передачу 15 с буровым инструментом 6„ Датчик 16 тока ротора одним входом связан с тиристорным преобразователем 13. Датчик 17 скорости рОтора непосредственно соединен с первым входом регулятора 1I скорости ротора и через последовательно соединенные датчик 18 момента упругих сил ротора и второе дифферендирующее звено 19 привода ротора подключен к третьему входу регулятора 12 тока ротора и через звено 20 ограничения - к четвертому/ входу регулятора 2 тока подачи, Вы ход датчика 16 тока ротора соединен с вторым входом датчика 18 момента упругих сил ротора и с вторым входом регулятора 12 тока ротора. Вторые входы регуляторов 1 и 11 скоростей подачи и ротора соединены с выходами соответствующих задатчи- ков о

Система работает следующим образом.

При подаче сигнала U ц с задатчи- ка скорости подачи на второй вход регулятора 1 скорости подачи двигатель 4 подачи начинает вращаться. Одновременно при подаче соответствующего сигнала )« на второй вход регулятора 11 скорости ротора начинает вращаться двигатель 14 ротора. При бу3

рении из-за действия переменной статической нагрузки на буровой инструмент в упругих связях передачи 15 ротор а и передачи 5 возникают упругие деформации и на валу двигателей 4 подачи и 14 ротора возникают соответственно моменты упругих сил М у„ и Мур. При этом на выходе датчика 9 момента упругих сил подачи возникает сигнал , а на выходе датчика 18 момента упругих сил ротора возникает сигнал и дд о Датчики моментов упругих сил соответствующих приводов реализуют расчет момента в соответствии с выражением

MV Аб н лб Ь л:,

dt

dt

где I - ток двигателя;

со - частота вращения; аи b -коэффициенты пропорциональНОСТИо

Сигналы и 1 и . поступают соответственно на дифференцирующие звенья 10 и 19, сигналы с которых kd и nd поступают непосредственно на третьи входы регуляторов 2 тока подачи и 12 тока ротора. При этом на вход регулятора 2 тока подачи поступает суммарный сигнал

UP - и - и - .-IJi - - .л - З.т.П .п dt

а на вход регулятора 12 тока ротора

UP и - и - .р i.T.f от.р- -gt

где kjR - коэффициенты пропорциональности дифференцирующих звеньев 10 и 19. Сигналыкаид, /dt и ndU ivv,,p/dt осуществляют гибкую отрицателхную обратную связь по динамическим нагрузкам в упругих связях электроприводов подачи и ротора и обеспечивают в них требуемое ограничение и демпфирование возникающих колебательных динамических нагрузок«

При увеличении момента статического сопротивления Мер на валу ротора, связанном с возможным прихватом бурового инструмента, момент упругих сил возрастает, вызывая резкое увеличение сигнала с дифференцирующего звена 19 ndUMyp /dt, который в свою очередь проходит через звено 20 ограничения на вход регулятора 2 тока подачи, снижая задания на момент на валу двигателя пода332004

чи, чем обеспечивается выход привода из возможной аварийной ситуации прихвата бурового инструмента. При этом на регулятор 2 тока подачи поступает суммарньй входной сигнал

Т Р - П TI .n - .n

где га - коэффициент пропорциональности звена 20 ограничения. При реверсе и торможении устройство работает аналогичным образом.

Система позволяет осуществлять гибкие отрицательные обратные связи по динамическим нагрузкам, возникаю-, щим в упругих связях валопроводов подачи и ротора бурового механизма,

согласовывать режимы работы ротора с подачей в зависимости от динамичес-- ких нагрузок на валу ротора, предотвращая возникновение аварийных ситуаций, связанных с при сватом и зак- линиванием бурового инструмента, что ведет к повьщгению производительности буровых механизмов за счет увеличения коэффициента использования машин

Формула изобретения

Система автоматического управления бурового механизма, содержащая привод подачи и привод ротора, кажДый из которых включает датчик скорости, выход которого соединен с первым входом регулятора скорости, второй вход которого подключен к задат- чику скорости, выход регулятора скорости соединен с первым входом регулятора тока, датчик тока, выход кото-.-. рого соединен с вторым входом рёгуля- , тора тока, выход регулятора тока через тиристорньш преобразователь под-,

ключен к двигателю постоянного тока, отличаю П1аяся тем, что, с целью увеличения производительности бурового механизма путем ограничения и демпфирования динамических нагрузок,

возникающих в упругих связях приводов подачи и ротора, система снабжена звеном ограничения, а каждый из приводов - последовательно соединенными датчиком момента упругих сил и дифференцирующим звеном, выход которого соединен с третьим входом регулятора тока, при этом выход датчика скорости соответствующего привода сое - динен с первым входом, а выход

513320046

датчика тока - с вторым входом дат- ющего звена привода ротора через чика момента упругих сил соотввтствуг звено ограии«1ения подключен к четвер- HOiero привода, а выход дифферемциру- тому входу регулятора тока подачи.

Изобретение относится к регулируемым тиристорным электроприводам постоянного тока с системой подчиненного регулирования приводов (П ) подачи и ротора буровых механизмов. Цель - повышение производительности; бурового механизма путем ограниченийи демпфирования динамических нагрузок, возникающих в упругих связях П подачи и ротора. Для этого система снабжена звеном 20 ограничения, а каждый из П - последовательно соединенными датчиком 9 момента упругих сил и дифференцирую1цим звеном (ДЗ ) 10,19. С первыми входами датчиков 9 и 18 соединены выходы датчиков 8 и 17 скоi (Л