Спосіб управління буровим агрегатом та пристрій для його здійснення

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБПИК (19) (51)5 *JW (11) % I їів t Є % *1%Лг ^Щй' ... Б Е 21 В 44/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21)4634013/03 (22)06 12 88 (46)23 02 91 Бюл М-7 (71) Научно производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматиза ции горных машин ' Автоматгормзш ' (7?) В Н Балзбенко М Г Погибко А В Зло деев и Ю И Огийчук (53) 622 243 5(088 8) (%) Авторское свидетельство СССР N•447507, кл Е 2 ! С 27/00 1969 Авторское свидетельство СССР №1055863 кл Е 21 В 45/00 1978 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ АІ РЕГАТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной про мышленности и позволяет повысить произ водительность бурового агрегата за счет 'T сокращения времени поиска оптимальну/ управляющих сигналов и устранения закли нивания инструмента при его забуривании Время оабуривания Т3 фиксируется таймером 7 При этом узел 8 регулирования скорости бурения (СЬ) поддерживает заданное формирователем (Ф) 4 режима ззбуривания значение скорости забурмвания V3 Узел 9 регулирования частоты вращения инструмента и момента поддсрживаєі з^іданпое є нем значение номинального момента М( Значения V3 и М н поддерживаются путем регулирования осевой нагрузки ПО истец чении Т 3 с пульта 5 бурильщика в узел д вводился новая установка СБ Vs Текущее значение СБ V сравнивают в Ф 4 с уставкой СБ мягких пород VM При V VM фиксируют бурение мягких пород и переходят к режиму бурения Стабилизируют СБ на уровне V& 1629508 Заданное значение максимальной частоты вращения из Ф 4 через Ф 10 параметров забуривания подается на узел 9 и поддерживается им. Текущее значение момента М сравнивают с М н . При М = М н фиксируют бурение в породах средней крепости и крепких. Стабилизируют момент на уровне Мн. Усредняют СБ в блоке 3 за время, фиксируемое таймером 6 бурения. В режиме бурения рассчитывают в Ф 10 оптимальное значение частоты вращения и посредством узла 9 поддерживают его Режим бурения контролируется Ф 11 режима и Ф 13 параметров бурения. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам и устройствам регулирования режима бурения бурильных установок. Целью изобретения является повыше- 5 ние производительности бурового агрегата за счет сокращения времени поиска оптимальных управляющих сигналов и устранения заклинивания инструмента при забуривании. 10 На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления буровым агрегатом; на фиг.2 -- функциональная схема блока формирования режима забуривания, на фиг.З функциональная схема блока формирова- 1Ь ния режима бурения. Устройство содержит объект 1 управления, датчики 2 технологического процесса бурения, установленные на двух входах блока 3 дискретного усреднения механической 20 скорости бурения и первом входе блока 4 формирования режима забуривания, второй вход которого соединен с первым выходом пуска пульта 5 бурильщика, а второй его выход установки скорости бурения соеди- 25 нен с третьим входом блока 4 Четвертый вход блока 4 соединен с первым выходом блока 3, пятый вход - с первым выходом таймера 6 бурения, а шестой вход - с выходом таймера 7 забуривания, вход которого 30 подключен к первому выходу пульта 5 Первый выход блока 4 с входом уставок узла 8 регулирования скорости бурения, второй выход - с первым входом узла 9 регулирования частоты вращения инструмента и мо- J~ мента на нем. Третий выход блока 4 подключен к первому входу формирователя 10 параметров забуривания, а четвертый выход-к первому входу таймера б бурения, причем пятый выход соединен с вторым вхо- 40 дом блока 10 и с восьмым входом формирователя 11 режима бурения. Первый и второй входы формирователя 11 режима бурения подключены к соответствующим выходам запоминающего блока 45 12, а третий и четвертый входы подключены к первому и второму выходам блока 3. Пятый и шестой входы формирователя 11 под ключены соответственно к первому и второму выходам блока 9, причем последний выход соединен с седьмым входом блока 4. Седьмой вход формирователя 11 подключен к первому выходу таймера 6 бурения, причем второй его выход связан с третьим входом блока 3 дискретного усреднения механической скорости бурения. Первый и второй выходы формирователя 11 соединены с соответствующими входами блока 12, а третий, четвертый, пятый и шестой выходы подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам формирователя 13 параметров бурения, а седьмой выход формирователя 11 соединен с вторым оходом таймера 6 бурения. Выходы блоков 10 и 13 подключены к второму входу узла 9 регулирования частоты вращения инструмента и момента. Формирователь 4 режима забуривания может, ьапример. содержать (фиг 2) элемент 14 сравнения, ключи 15-17, элементы И 18 и 19. ключи 20-22, задатчик 23 скорости забуривания V3, задатчик 24 максимального значения частоты вращения пМакс инструмента и задатчик 25 скорости бурения VM мягких пород. Формирователь 1Т режима бурения может, например, содержать ключи 26 и 27, элемент 28 памяти и элементы И 29-32. Процесс бурения шпура состоит из забуривания коронки и собственно бурения шпура. Забуривание бурового инструмента начинается при минимальной частоте вращения коронки 250-350 об/мин, осевой нагрузке на коронке и скорости забуривания V3 - минимальных и установленных конструкций механизма подачи бурильной установки Забуривание продолжается определенное время Тз (из опыта разработки и испытаний систем регулирования режима бурения равно бс) Во время забуривания коронки для того, чтобы исключить ее зэштыбовку в мягких породах, необходимо стабилизировать скорость бурения по уставке Ve. Уставка V6 выбирается так. что при минимальной частоте вращения коронки зэштыбовки коронки не происходит и 1629508 приблизительно равна 1,8м/мин Кроме того, если во время забуривания буримые породы оказываются крепкие или средней крепости, необходимо стабилизировать момент вращения коронки по уставке номи- 5 нального момента вращения коронки. Номинальный момент М н вращения коронки равен устойчивому моменту двигателя вращателя бурильной установки. С целью повышения производительно- 10 сти бурильной установки и уменьшения износа коронки за счет сокращения длительности бурения при неоптимальных величинах управляющих воздействий необходимо после забуривания коронки по вре- 15 мени установить оптимальную частоту вращения коронки, номинальный момент вращения коронки и, если бурение осущретвляется в мягких породах, то стабилизировать скорость бурения для устранения ?0 заштыбовки коронки. Для осуществления цели изобретения сразу после забуривания инструмента с пульта бурильщика задается уставка скорости бурения Ve, которая выбирается буриль- 25 щиком так, что заштыбовки коронки не происходит и, как правило, больше уставки забуривания, а также уставка определения мягких пород VM, которая равна приблизительно 2 м/мин. 00 Если сразу после забуривания бурение происходит в мягких породах, то происхо дит увеличение осевой нагрузки коронки и соответственно скорости бурения, так как уставка скорости бурения V& больше устав- 35 ки V3, no которой происходит стабилизация скорости бурения при забуривании в мягких породах При этом, в мягких породах момент на коронке М меньше номинального момента Мн. ,v< 40 Если сразу после забуривзния бурение происходит R пооодзчерелней крепости и пи крепких, то при увеличении осевой нагруз1 и узлом 8 регулирования скорости бурения момент вращения М коронки уврпичивзеггя быстрее увеличения скорости бурения, которая в данном случае пои минимальной частоте вращения коронки не може г превысить уставки VM. При эюм происходит стабилизация момента вращения коронки на уровне М н изменением осевой нагрузки узлом 9 регулирования момента. После равенства М и Мн, т е при номинальном моменте вращения коронки, система переходит в такт измерения крепости бурильных пород (по средней скорости бурения) за Зс. Врег-ы измереиия, равное Зс, выбрано так, что ре зульгат измерения крепости породдостоверен, так как скорость бурения имесі колебательный характер с периодом колебаний, равным 0,3 Гц. При номинальном моменте вращения коронки и определенной частоте вращения коронки, (в данном случае минимальной) средняя скорость бурения за Зс пропорциональна крепости пород. Таксе соответствие средней скорости бурения г крепости пород для пород среднем крепости и крепких, в которых происходит бурение шпуров с предлагэемой системо* управления установлено эксперимент^!.но После такта измерения крепости порогу практически мгновенно рассчитывается по формуле (1) оптимальное значение чегавки частоты вращения коронки щ по измореиному значению средней скорости бурения и система переходит в такт бурения шпур? Оптимальная частота вращения коронки для пород средней крепости и крепких рассчитывается по формуле ni = Ki Vcp, (1J При увеличении скорости бурения (осегде Кі - коэффициент, вводимый в управлевой нагрузки) она через несколько секунд ние связанный с критерием эффективности оказывается больше уставки определения бурения - минимум себестоимости проходмягких пород \/м ДЛЯ бурения мягких пород 45 ки оптимальной частотой ерашения коронки В такте бурения система управления является максимальная частота вращения стабилизирует момент вращения коронки коронки Пмакс равная 650 об/мин Поэтому ипи скорость бурения, а также по уставке п1 при скорости бурения, равной или больше узел 9 регулирования частоты вращения инуставки определения мягких пород Vm в 50 струмента и момента устанавливает оптиузле 9 регулирования частоты вращения комальную частоту вращения коронки. После ронки задается уставка пм