Устройство для управления буровым станком Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 

со 00

ю

Изобретение относится к системам автоматического управления процессом бурения и может быть применено, в частности, на буровых станках для бурения взрывных скважин шарошечными долотами при открытых разработках месторождений на карьерах.

Цель изобретения - повышение производительности бурения путем ускорения вспомогательных операций управления буровым станком.

На чертеже представлена структурная схема устройства управления буровым станком.

Устройство содержит блок 1 привода бурового станка, датчик 2 усилия на долото, датчик 3 зашламовывания долота, датчик верхнего 4 и нижнего 5 положений штанги, датчик 6 вибраций, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы задержки, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы И, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы НЕ, блок 17 памяти, первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ, блок 20 задания режимов, дешифратор 21, который содержит пятый - одиннадцатый 22-28 элементы И и первый - седьмой 29-35 ключевые элементы и блок 36 привода вращения бурового станка.

Блок 36 привода вращения бурового станка представляет собой агрегат типа ТЕЗ- 160/460Р и предназначен для управления электродвигателем вращателя бурового станка.

Блок 1 привода бурового станка представляет собой набор пускателей и электромагнитов золотников гидрораспределителей бурового станка благодаря включению которых в определенной последовательности осуществляются рабочий режим (бурение) и вспомогательные операции (подъем и спуск бурового снаряда).

Блок 17 памяти представляет собой последовательное соединение непрерывного запаздывающего элемента (типа апериодического звена) и релейного выхода с инвертором по второму выходу.

Блок 20 задания режимов предназначен для управления блоком 36 привода вращения бурового станка в зависимости от сигнала, поступающего от датчика 6 вибрации и состоит из усилителя-интегратора, усилителя переменного напряжения и усилителя постоянного тока. Сигнал с датчика 6 вибрации поступает на второй вход блока 20 задания режимов, интегрируется, усиливается и поступает на блок 36 привода вращения бурового станка для уменьшения скорости вращения долота пропорционально сигналу с датчика 6 вибрации. При наличии сигнала с выхода второго 19 элемента ИЛИ на выходе блока 20 сигнал фиксируется, в резу; ь- тате чего блок 36 привода вращения бурового станка вырабатывает сигнал на сброс

0

5

0

5

0

5

0

5

оборотов вращателя бурового станка до 60 об/мин.

Основные функциональные возможности предлагаемого устройства:

-автоматически устанавливаются максимально возможное для данной породы осевое усилие на долото и скорость вращения буровой штанги;

-при прохождении крепкой породы уменьшается осевое усилие на долото;

-в случае зашламовывания долота происходит медленный подъем долота при сниженных оборотах и, если причина не устраняется, происходит быстрый подъем долота. В случае исключения причин, вызвавших подъем долота, долото опускается и процесс бурения продолжается;

-при возникновении вибрации, превышающей установленный допустимый уровень, подается сигнал на уменьшение скорости вращения двигателя вращателя и после уменьшения вибрации до допустимого уровня устанавливается рабочий режим;

-при достижении опорным узлом буровой мачты крайнего верхнего или нижнего положения выключаются все двигатели бурового станка и включается звуковая сигнализация.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии сигнала с датчика 2 дешифратор 21 устанавливает максимально возможное осевое усилие на долото. При появлении сигнала с датчика 2 в системе подачи долота на забой дешифратор 21 уменьшает осевое усилие на долото. Первый элемент 7 задержки необходим для исключения срабатывания дешифратора 21 на уменьшение осевого усилия при кратковременном сигнале с датчика 2. Применение второго 11 элемента И позволяет уменьшить длительность сигнала на уменьшение осевого усилия, т. е. увеличивается время работы станка с максимальным осевым усилием.

Сигнал с пневматического датчика 3 за- п ламовывания долота спустя время, определяемое вторым В элементом задержки, через третий 12 элемент И подается на дешифратор 21, на выходах которого вырабатывается сигнал, который обеспечивает управление двигателями подъема (происходит медленный подъем долота), а через второй элемент ИЛИ 19 - на вход блока 20 задания режимов, который выдает cигнaJl на блок 36 привода вращения бурового станка для уменьшения скорости вращения долота. Исключается срабатывание устройства при кратковременном появлении этого сигнала. При исчезновении сигнала с датчика 3 зап1- ламовывания долота медленный подъем долота прекращается. Режим медленного подъема расчитан на небольщой подъем даюта и время подъема определяется третьим элементом 9 задержки и, если не исчез сигнал с датчика 3 зашламовывания долота, через четвертый 13 элемент И подается сигнал на вход дешифратора 21, который обеспечивает режим быстрого подъема долота.

Время, в течение которого происходит быстрый подъем, запоминается блоком 17 памяти. Сигнал с выхода первого 14 элемента НЕ (при исчезновении сигнала зашламовывания) через первый 10 элемент И сразу подается на вход дешифратора 21, который обеспечивает режим быстрого опускания долота. Происходит быстрый спуск в течение времени, равного быстрому подъему и возобновляется бурение.

Датчики верхнего 4 и нижнего 5 положений штанги располагаются вверху и внизу буровой мачты и служат для контроля нижнего и верхнего крайних положений опорного узла бурового станка. Любой из сигналов с их выходов выключает все двигатели бурового станка, и срабатывает звуковая сигнализация, вызывая машиниста для управления станком, и одновременно уменьшается скорость вращения долота.

Сигнал с датчика 6 вибрации поступает на блок 20 задания режимов работы, который выдает сигнал на уменьшение скорости йраш,ения долота пропорционально сигналу с датчика 6 вибрации начиная с некоторого допустимого значения. При выходе бурового станка из режима сильных вибраций поддерживается максимально возможная скорость вращения долота.

В отличие от прототипа буровой станок возвращается в режим активного бурения сразу после устранения причин, вызвавших появление сигналов с датчиков. В результате повышается производительность бурового станка, уменьшается потребление электроэнергии и износ оборудования.

Предлагае.мое устройство может быть установлено на буровых станках типа СБШ-250 МН, СБШ-320 и др. Экономический эффект при использовании предлагаемого устройства достигается за счет уменьшения времени бурения скважины.

Формула изобретения

Устройство для управления буровым станком, содержащее блок привода станка и блок привода вращения бурового станка, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, датчики верхнего и нижнего положений штанги, датчик вибраций, три элемента задерж0

5

0

5

0

5

0

5

0

ки, первый элемент И, первый элемент ПЕ, блок памяти, первый элемент ИЛИ, блок задания режимов и дещифратор, выходы которого соединены с соответствующими входами блока привода бурового станка, датчики верхнего и нижнего положений штанги соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента , выход которого соединен с входом включения дешифратора, датчик вибраций соединен с входом блока задания режимов, выход которого соединен с входом блока привода врашения бурового станка, выход первого элемента ПЕ и выход блока памяти соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности бурения за счет ускорения вспомогательных операций управления буровым станком, дополнительно введены датчик усилия на долото, датчик зашламовывания долота, второй, третий и четвертый элементы И, второй и третий элементы НЕ и второй элемент ИЛИ, датчик усилия на долото соединен с входом второго элемента И и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом дешифратора «Управление усилием на долото, датчик зашламовывания долота соединен с первыми входами первого элемента НЕ, четвертого элемента И, третьего элемента И, входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом второго эле.мента ИЛИ, входом третьего элемента задержки, вторым входом дешифратора «Управление подъемом и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом дешифратора «Управление подъемом, выход третьего элемента задержки соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом дешифратора «Управление подъемом долота, вторы.м входом второго элемента ИЛИ и входом блока памяти, второй выход которого соединен с первым входом управления быстрым опусканием датота, выход первого элемента И соединен с вторым входом дешифратора «Быстрое опускание долота и третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока задания режимов, выход первого эле.мента ИЛИ соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ и через третий элемент НЕ - с входом дешифратора «Опорный сигнал.

Изобретение относится к системам автоматического управления бурением и может быть применено, в частности, на буровых станках для бурения взрывных скважин шарошечными долотами при открытых разработках месторождений на карьерах. Целью изобретения является повышение произво- дитетьности бурения за счет ускорения вспомогательных операций управления буровым станком. Устройство содержит блок привода бурового станка, датчик усилия на долото, датчик зашламовывания долота, датчики верхнего и нижнего положений штанги, датчик вибраций, три элемента задержки, одиннадцать элементов И, три элемента НЕ, блок памяти, два элемента ИЛИ, блок задания режимов, дешифратор и блок привода врашения бурового станка. Сущность изобретения заключается в реализации такой логики включения приводов, которая обеспечивает уменьшение времени вспомогательных операций. 1 ил. с (Л