Система управления буровым станком Советский патент 1982 года по МПК E21B44/00 

Изобретение относится к системам управления горными машинами, а именно к буровым станкам. Известна система управления, содержащая распределители включения очистки скважины, вращателя, прямой подачи и реверса бура, кнопки Пуск Стоп и Реверс, датчики перед го и заднего положения перфоратора (вращателя), ячейки памяти, блок пере ключения режимов работы, линии питания и связи с разделительными клапанами (1 . Однако система сложна, содержит большое количество злементов, что сн жает надежность работы и усложняет ее обслуживание, а также не позволяет производить автоматическое нараидавание бурового става. Наиболее близким к изобретение является система автоматического управления бурильной установкой, содер жащая блок управления с ячейкой Па мйть пуска , соединенные с блоком управления, распределители включения очистки шпура, вращения и псдачи бурового инструмента, а также датчики контроля конечных положений бурового инструмента 2. Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает автоматического наращивания бурового става, в результате чего сужается область его применения. Цель изобретения - расширение области применения за счет автоматического п{зоцесса наращивания бурового става. Поставленная цель достигается тем, что в систему управления буровым станком, содержащую блок управления с кнопками Пуск и Стоп и триггером с раздельными входами для запоминания пусковой -опе Зации и соединенные с блоком управления, распре лители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, очистки скважины, а также контроля конечных положений механизма подачи бурового инструмента введены дополнительные триггеры с раздельными входами, элементы ИЛИ и И, датчики контроля конечных полокений механизма питателя, датчик контроля наличия буровых штанг в питателе, датчик контроля соединения буровой дтанги со ставом, распределители включения механизма питателя, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров с раздельными входами, выключгиощие входы последних соединены с выходами соответствующих датчиков контроля конечных положений механизма питателя и с входами элементов ИЛИ и И, причем второй вход элемента И соединен с блоком управления у а выход - с управляющим входом распределителя включения исполнительног механизма очистки скважины и с,вторым. входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами распределителей включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, а включающие входы триггеров с раздельными входами соединены с выходами датчика конт роля заднего конечного положения механизма подачи бурового инструмента и датчика контроля соединения бурово штанги со ставом, а питающий вход триггера с раздельными входами запом нания пусковой операции в блок-е упра ления соединен с выходом датчика кон роля наличия буровых штанг в питателе. На чертеже представлена схема одного из вариантов предлагаемой сис темы управления. Система управления буровым станко реализованная например, на пневмоэлементах, содержит блок 1 управлени с кнопками Пуск и Стоп и три гер 2 с раздельными входами, служащий для запоминания пусковой операции, распределители: подачи бурового инструмента назад 3, вперед 4, вращения бурового инструмента 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 для подачи буровых штанг на ось бурения, распределителя 11 очистки скважины, служащего для подачи рабочего материала - воды или воздуха п давлением в скважину для ее очистки т.е. удаления выбуренной породы. Система также содержит датчики контроля конечных положений механиз мов: закрытия подхвата 12, контроли рующего технологическую.операцию фи сации бурового става в скважине, со динения штанг 13, контролирующего окончание процесса соединения штанг т.е. нараирвания бурового става, на личия штанг 14, контролирующего нал чие штанг в питателе, переднего положения 15 и заднего положения 16 механизма питателя, служащего для п дачи буровых штанг из питателя на ось бурения, переднего 17 и заднего 18 положения механизма подачи буров го инструмента, служащего .для подач бурового става в процессе бурения, В систему управления входят также дополнительные триггеры с раздельными входами 19 и 20, осуществляющие функции запоминания технологической операции перемещения механизма питателя вперед и назад, а также логические элементы 21 и 22, осуществляющие соответственно функции И и ИЛИ. В , блок управления входят также логические элементы И 23, триггер 24 с раздельными входами, осуществляющий функцию запоминания технологической операции подачи назад, элемент Запрет 25, элементы ИЛИ- 26 и 27, а также импульсатор 28, состоящий в свою очередь из элемента Запрет и звена задержки из дросселя и обратного клапана. Эти элементы, входящие в блок управления, осуществляют логическую связь между датчиками контроля, распределителями и кнопками Пуск и Стоп. Наличие этих элементов не является обязательным для блока управления и служит примером его осуществления. В блоке 1 управления выход элемента И 23 соединен с управляющими входами распределителя 3 включения подачи на-зад и распределителя 5 вращения влево, выход триггера 24 соединен с управляющим входом распределителя 7 закрытия подхвата, а выход импульсатора 28 - с управляющим входом распределителя 8 открытия подхвата, один из входов элемента ИЛИ 26 - с выходом датчика 12 контроля закрытия подхвата, питающий вход триггера с раздельными входами 2, соединен с выходом датчика 14 контроля наличия буровых штанг в питателе, один из управляющих входов элемента И 23 соединен с выходом датчика 16 заднего положения питателя, а также с управляющими входами триггера 19, импульсатора 28 и элемента И 21, второй вход элемента ИЛИ 26 соединен с запускающим входом триггера 24 и выходом датчика 17 контроля переднего положения механизма подачи один из входов элемента ИЛИ 27 соединен с выходом датчика 18 контроля заднего положения механизма подачи и питающим входом триггера с раздельными входами 20. Включающие входы триггеров J.9 и 20 соединены с выходами датчиков 13 и 18 контроля соответственно соединения штанг и заднего положения механизма подачи, выключаю.щиЪ входы этих же триггеров соединены соответственно с выходами датчиков 15 и 16 контроля переднего и заднего положения механизма питателя. Выходы триггеров 19 и.20 соединены с управляющими входами распределителей 9 и 10 соответственно включения привода механизма питателя вперед и назад. Система работает следующим образом. / При подаче сжатого воздуха в систему управления буровым станком сигнал с выхода датчика 18 контроля зад него положения механизма подачи посту пает в блок 1 управления и на включение триггера 20. Одновременно питание поступает на питающий вход тригге ра 20, т.е. при наличии питания и сигнала с датчика 18 (на приведенной схеме триггер 20 показан во включенном состоянии), срабатывает механизм движения питателя вперед, но он не приходит в движение до включения маслостанции, т.е. происходит подготовк процесса движения питателя. При нажатии на кнопку Пуск в блоке управления срабатывает триггер 2 и сигнал с его выхода идет на включение маслостанции ., С разворотом маслостанции появляется давление в гидро системе. Рабочая жидкость через включенный предварительно распределитель 9 поступает на привод перемещения механизма питателя вперед тем самым осуществляется подача штанги на ось бурения. С приходом механизма питателя в крайнее переднее положение срабатывает датчик 15 и сигнал с его выхода поступает на отключающий вход триггера 20 и через элемент ИЛИ 22 - на включение распределителей 6 и 4, при их срабатывании включатся технологические операции вращения вправо и подача вперед - происходит процесс наращивания бурового става, т.е. соединение штанг. По окончании этого процесса, контролируемого датчиком 1 т.е. после его срабатывания сигнал с его выхода поступает на включающий вход триггера 19, он срабатывает и сигнал с его выхода поступает на вклю чение распределителя 10 - включения привода .механизма питателя назад. При отходе питателя назад выключаетс датчик 15, следовательно, снимаются управляющие сигналы с распределителей б и 4, они отключаются, т.е. выключаются технологические операции вращения вправо и подача вперед. Когда питатель вернется в крайнее заднее положение, срабатывает датчик 16 и сигнал с его выхода поступит на отключающий вход триггера 19, а также на управляющий вход импульсатора 28 в блоке управления, тем самым включив на определеннее время, определяемое настройкой звена задержки импульсатора, распределитель 8, т.е. происходит процесс расфиксации буроворо става в скважине, и в то же время сигнал с датчика 16 поступает на один из входов элемента И 23 блока управления и на управляющий вход элемента И 21. При срабатывании привода открытия подхвата (расфиксации бурового става срабатывает датчик 12, тем самым сиимается сигнал с его выхода, т.е. происходит снятие сигнала с элемента 25 Запрет блока управления, в результате чего на выходе элемента 25 появляется сигнал, поступающий на второй вход элемента И 21, сигнал с выхода которого nocTynaejr на включакнций вход распределителя 11 включения технологической операции очистки скважин и на второй вход элемента ИЛИ 22, выходной сигнал с которого поступает на включающие входы распределителей 6 вращения вправо и 4 подачи бурового инструмента вперед, т.е. происходит включение процесса бурения. Пробурив скважину на глубину, равную длине штанги, срабатывает датчик 17, контролирующий крайнее положение привода подачи, сигнал с его выхода поступает в блок.управления 1 на вход элемента ИЛИ 26 и далее на включающий вход триггера 24 подучи, назад, срабатывание триггера приводит к включению распределителя 7 включения механизма фиксации бурового става и одновременно сигнал с триггера 24 поступает на второй вход элемента И 23, выход с которого включает распределитель- 3 подачи назад и распределитель 5 вращения влево. Одновременно сигнал с датчика 17 проходя элемент ИЛИ 26, поступает на запрещающий вход элемента 25 Запрет блока управления, тем самым снимая питающий сигнал с элемента 21 И и тем самым отключая распределители 6, 11 и 4. Таким образом происходит процесс разъединения хвостовика вращателя с буровым ставом, находящегося в скважине и возвращение привода подачи в крайнее заднее положение, ц крайнем заднем положении привода срабатывает датчик 18 и цикл работы системы управления буровым станком повторяется. Когда последняя штанга будет подана на ось бурения, срабатывает датчик 14 контроля наличия штанг в питателе, т.е. при отсутствии штанг в питателе на его выходе исчезнет сигнал, тем самым снимается питание с. триггера 2 блока управления и система управления буровым станком полностью отключается. Для продолжения работы необходимо питатель .зарядить буровыми штангами, при этом срабатывает датчик 14, который подает питание на триггер 2 блока управления, тем самым подготовив систему к запуску. Таким образом наличие в системе управления дополнительных триггеров, элементов ИЛИ и И, датчиков контроля положения привода питателя, наличия штанг в питателе, соединения штанг с буровым ставом и распределителей включения привода питателя вперед и назад, а также связи между ними и

известными элементами системы позвс ляют автоматизировать процесс наращивания бурового става и процесс бурения, что существенно расширяет область применения буровых установок (например для бурения выбросоопасных угольных пластов).

Формула изобретения

Система управления буровым станком, содержащая блок управления с кнопками Пуск, Стоп и триггером с раздельными входами для запоминания пус ковой операции и соединенные с бло- |5 ком управления, распределители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, очистки скважины, а также датчики контроля конечных положений механиз- рп ма подачи бурового инструмента, о т личающаяся тем, что, с ца. лью расширения области применения за счет автоматизации процесса наращивания бурового става, она снабжена 5 дополнительными триггерами с раздельными входами, элементами- ИЛИ и И, датчиками контроля конечных положений механизма питателя, датчиком контроля наличия буровых штанг в питателе, датчиком контроля соединения буровой- штанги со ставом, распределителями включения механизма питатепя, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров с раздельными входами, выключающие входы последних соединены с выходами соответствующие датчиков контроля конечных положений механизма питателя и с вxoдa ш элементов ИЛИ и И, причем второй вход элемента И соединен с блоком управления, а выход - с управляющим входом распределителя включения исполнительного механизма очистки скважины и с вторьал входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами распределителей включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, а включающие входы триггеров с раздельными входами соединены с выходами датчика контроля заднего нечного положения механизма подачи бурового инструмента и датчика контроля соединения буровой штанги со ставом, а питакнций вход триггера с , раздельными входами запоминания пусковой операции в блоке управления соединен с выходом датчика контроля наличия буровых штанг в питателе,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3561542, кл.173-1 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 600296, кл. Е 21 G 5/00, 1979.