Устройство для автоматического регулирования подачи Советский патент 1988 года по МПК E21B44/02 E21B19/08 

00

Изобретение относится к шарошечному бурению и позволяет повысить быстродействие регулирования подачи бурового инструмента за счет автоматической установки заданного значения осевого усилия (ОУ). Для этого в.блоке 21 определения длительности импульса управления таймер-фиксирует . длительность импульса генератора 18f т.е. длительность изменения произво

00

гч

|1ительности (П) насоса 7 маслостан- ilHH системы подачи. В блоке 20 оп- )еделения длительности изменения ОУ анализируется сигнал со связанного с датчиком 9 и задатчиком 10 ОУ блока Сравнения (БС) и определяется время Изменения ОУ от одного установившегося значения до другого, которое вызвано изменением П насоса 7, Информация с блоков 20 и 21 поступает на тервый делитель 22, сигнал с которого (характеризует длительность изменения рУ относительно единичного импульса р, что является косвенной хар-кой ррочностньк свойств породы. Сигналы :с БС П и БС 5, связанного с датчи- iKOM 3 и задатчиком 4 крутящего момен; , 1

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования по- ;дачи станков шарошечного бурения, ко- :тсрые используются на открытых горных работах, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 794176.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для автоматического регулирования подачи.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,

На чертеже изображен двигатель 1 I вращения бурового.става 2, датчик 3 I крутящего момента, включенный в цепь Iпитания двигателя I вращения, задат- iчик 4 крутящего момента. Датчик 3 и ;задатчик 4 крутящего момента присое- ;динены к входу первого блока 5 сравнения . Двигатель 6 подачи бурового става 2 с насосом 7 содержит регулирующее устройство 8. Датчик 9 осевого усилия, соединенньй с выходом насоса 7, и задатчик 10 осевого усилия подсоединены к входам второго блока

11сравнения.

Вход первого порогового элемента

12соединен с выходами блоков 5 и 1i сравнения, а выход соединен непосредственно с одним из входов первого элемента И 13 и через элементы НЕ 14 с первым входом второго элемента И is, выход которого через второй пороговый элемент 16 соединен с одним из

та, поступают на входы второго целителя, сигнал на выходе которого также косвенно характеризует прочность породы. Сигналы с делителей 22 и 24 поступают соответственно на входы БС 23 и 25 изменения ОУ и момента, назначение которых заключается в выделеНИИ момента превышения последующего сигнала над предыдутцим, характеризуемого появлением на их выходе сигнала логической единицы. Выходы БС 23 и 25 соединены с входами задатчика 10 ОУ, на выходе которого устанавливается заданное значение ОУ в соответ- стзии с изменением контактной проч- н.)сти иуримой породы. 1 ил.

0

0

5

0

входов третьего элемента И 17. Вторые входы элементов И 13 и 17 подключены к выходу генератора I8 импульсов, а выходы - к регулирующему устройству 8. Выход регулятора 19 скважности соединен с входом генератора 18 импульсов, а вход с выходом второго блока 11 сравнения.

Блок 20 определения длительности изменения осевого усилия соединен с выходом блока 11 сравнения, а блок 21 определения длительности импульса управления соединен с выходом генератора 18 импульсов. Выходы блока 20 определения длительности изменения осевого усилия и блока 21 определения ДJштeльнocти импульса управления соединены с входами первого делителя 22, выход которого через блок 23 сравнения изменения осевого усилия подключен к первому входу задатчика 10 осевого усилия,

Второй делитель 24 имеет два вхо- да, один из которых соединен с выходом первого блока 5 сравнения, а другой соединен с вькодом второго блока 1 сравнения. Выход второго де-. лителя 24 через блок 25 сравнения изменения момента подключен к второму входу задатчика 10 осевого усилия.

Устройство для автоматического регулирования подачи работает следующим образом.

Сигналы на выходе элементов 5 и 11 сравнения могут быть как больше, так и меньше нуля и пропорциональны величинам &М MreN- М}оЗийР 7-геж.- соответственно.

На выходе первого порогового элемента 12 в зависимости от величины входного сигнала появляются следуюсигналы:йР О иьых

, (:

о, если UBX ДРпоР. если UBX 7 ДР ПОР.

ппи ЛРгП П- f ДРпоР

при бг с и иаьи. - j

to, если и ЛР„ор

Датчик 9 осевого усилия вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный осевому усилию. Электрически сигналы датчика 9 и задатчика 10 подаются на вход блок.а 1 1 сравнения, полярность выходного сигнала которого зависит от соотношения величин электрических сигналов датчика 9 и задатчика 10 осевого усилия. Если сигнал датчика 9 превышает сигнал задатчика 10, то на выходе блока 11 сравнения вырабатывается электрический сигнал, воздействующий на пороговый элемент 12, выходной сигнал которого через логические элементы НЕ 14. и И 15 закрывает вход порогового элемента 16 и подается на один из входов логического элемента И 13. В соответствии с частотой электрических сигналов генератора 18 импульсов подаваемых на второй вход логического элемента И 13, его выходной сигнал воздействует на регулирующее устройство 8, уменьшающий производительность насоса 7. Если сигнал датчика 9 меньше сигнала задатчика 10, то на выходе блока 11 сравнения вырабатывается электрический сигнал, воздействующий через логический элемент И 15 (при отсутствии сигнала на выходе ло- гического элемента НЕ 14) на вход порогового элемента 16, выходной сигнал которого через логический элемент И 17 в соответствии с частотой генератора 18 импульсов воздействует на регулирующее устройство 8 таким образом, что насос 7 увеличивает производительность. Скважность импульсов регулируется регулятором 19 скважности таким образом, что с уменьшением сигнала рассогласования на выходе блока 11 увеличивается скважность импульсов.

10

25

30

15

20 35550 55

98

Вращательное движение буровой штанге передается электродвигателем 1. Датчик 3 крутящего момента вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный крутящему моменту. Сигналы датчика 3 и задатчика 4 крутящего момента подаются на блок 5 сравнения. Если сигнал датчика 4 превысит сигнал задатчика 4, то на выходе блока 5 сравнения появляется командный сигнал, воздействующий на пороговый элемент 12, и насос 7 уменьшает свою производительность независимо от соотношения величин сигнала датчика 9 и задатчика JO осевого усилия.

Таким образом, если в процессе бурения крутящий момент не превышает заданного значения, то автоматически поддерживается заданное осевое усилие . Если крутящий момент превысит заданное его максимальног значение, то автоматически установится такая Производительность насоса, при которой будет поддерживаться заданный крутящий момент.

Величина заданного осевого усилия устанавливается задатчиком 10 осевого усилия в предлагаемом устройстве следующим образом.

Бремя переходного процесса (длительность) изменения осевого усилия от одного установившегося значения к другому обратно пропорционально контактной прочности буримой породы при одинаковом изменении величины производительности насоса.

В блоке 21 определение длительности импульса управления таймер фиксирует длительность импульса генератора 18, т.е. длительность изменения Производительности Д Q насоса 7 мас- лостанции системы подачи tifl. В блоке 20 определения длительности изменения осевого усилия другим таймером определяется время изменения ЙР от одного установившегося значения до другого tip, причем это вызвано изменением производительности на величину uQ за время t(. Изменение производительности на величину aQ может закончиться (т.е. оцределе- мо), а изменения дР нет. Тогда таймер блока 21 ожидает окончания счета таймера блока 20. По завершении счета таймера блока 20 сигналы от обоих таймеров одновременно поступают в первый делитель 22, где их отношения

514

определяет скорость изменения осевого усилия (AP/AQ).

Сигнал на выходе первого делителя 22 характеризует отношение длительности измене1тая осевого усилия к длительности изменения производительности, т.е. характеризует длительность изменения осевого усилия относительно единичного импульса производительности, что является косвенной характеристикой прочностных свойств породы.

Из теории разрушения горных пород аарошечным долотом известно, что при постоянной интенсивности очистки забоя скважинным сжатым воздухом н осевом усилии чем вьше крепость породы, тем меньше образуется бурового шлама С другой стороны, чем мягче порода, тем больше шлама в забое и, как следствие, на долото, погруженное в шлам действует больше момент сопротивления ,

Сигнал на выходе второго делитепя 24 - результат деления величины ДМ М - Мзод на величину йР РЗОД- Р . ДМ АР

менение момента, косвенно характериДМ . 1

Величина

как относительное иззует прочность породы --

,где

коэффициент контактной прочности породы .

Блок 23 сравнения изменения осевого усилия и блок 25 сравнения изменения момента являются функциональными блоками, назначением которых является выделение момента превышения последующего сигнала над предыдущим. Калсдый блок включает в себя элемент задержки, элемент вычитания и компаратор, на второй вход которого подается пороговое напряжение Ug, равное суммарному значению максимальных погрешностей при измерении йМ, йР и

4Q.

В блоке 23 сравнения изменения

осевого усилия происходит определение до ветствии с результатами оценки автовеличины

/ЛРл -Л

Чд iQ i

если эта разность (порогового напряжения), то выходной сигнал gg блока 23 , будет равен логической 1 (назначим и«акс Г , UMWH 0), если ( и& 1 ° будет равен логическому О, т.е.

матически изменяют величину заданного значения осевого усилия. Это повысить производительность бурового станка за счет увеличения быстродействия устройства и точности установки заданного значения осевого усилия, Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования подачи по авт.св.

если

23 ащ

если и

В блоке 25 сравнения изменения момента значение выходной величины равно

(А.Н) (АН) S,, J-ДР frP Если QS и то на выходе блока 25 сравнения изменения момента будет логическая и наоборот т.е.

}, если fis UQ; (Ч

55

.О

если

Uf

Таким образом, значение Ug, и поступают непосредственно на входы задатчика 10 осевого усилия, работа регулятора которого подчинаяется закону

Рэад К ( - Uc)

и проиллюстрирована таблицей, В приведенном выражении К - величина коррекции задания осевого усилия

0

Uas 1 1

О О

Ui2S

О О

РЭОД

РЗОД ЭОА

эвА под

Qf,

РУ. к

РЭОА - к

Одновременное сопоставление знаков изменений моментов и скорости изменения осевого усилия позволя ет исключить влияние износа бурового долота на оценку контактной прочности породы. Так, при увеличении износа долота и постоянстве контактной прочности породы и осевого усилия,крутящий момент увеличивается. С другой стороны при увеличении контактной Прочности Породы с ростом износа доота происходит увеличение крутящего

момента, но при уменьшении скорости изменения осевого усилия.

В предлагаемом устройстве косвенно оценивается изменение контактной прочности буримой породы и в соответствии с результатами оценки автоматически изменяют величину заданного значения осевого усилия. Это повысить производительность бурового станка за счет увеличения быстродействия устройства и точности установки заданного значения осевого усилия, Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования подачи по авт.св.

714391

№ 7941.76, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно снабжено блоками определения длительности импульса управления и длительности изменения осевого усилия, двумя делителями, а также блоками сравнения изменения осевого усилия и изменения момента, при этом выход первого делите- ю ля через блок сравнения изменения осевого усилия соединен с первым входом задатчика осевого усилия, выходы первого и второго блоков сравнения

988

подключены к соответствующим входам второго делителя, выход которого через блок сравнения изменения момента соединен с вторым входом задатчика осевого усилия, причем выход генератора импульсов через блок определения длительности импульса управления подключён к первому входу первого делителя, а выход второго блока сравнения через блок определения длительности изменения осевого усилия соединен с вторым входом первого делителя .