Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой

 

Изобретение относится к горной автоматике и м.б.использовано на буровых установках для проходки восстающих с бурением передовой скважины.Цель - увеличение срока службы бурового инструмента . Для этого механизм подачи , выполненный в виде гидроцилиндров (ГЦ) 4, снабжен соединенными с регулируемыми гидродросселями 2 и 6 электрогидравлическими распределителями 3 и 5. Система управления (ГЦ) 4 снабжена дополнительными за (Л о: о 00 NU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1372034 А1 (5у 4 E 21 В 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 4001352/22-03 (22) 03.01.86 (46) 07.02.88. Бюл. М 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горнорудного машиностроения (72) М.IO. Борзенко (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1162952, кл. E 21 В 44/00, 1984.

Марасанов Ю.П. и др. Динамические свойства механизма гидроподачи бурового става и некоторые принципы автоматизации шарошечных станков.

Известия, вузо> ° Горный журнал, 1967, У 6, с. 110. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ОСЕВОГО УСИЛИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА НА

ЗАБОЙ (57) Изобретение относится к горной автоматике и м.б.использовано на буровых установках для проходки восстающих с бурением передовой скважины. Цель— увеличение срока службы бурового инструмента. Для этого механизм подачи, выполненный в виде гидроцилиндров (ГЦ) 4, снабжен соединенными с регулируемыми гидродросселями 2 и 6 электрогидравлическими распределителями 3 и 5. Система управления (ГЦ) 4 снабжена дополнительными за@

1372034

40 датчиками 10 давления, выпрямителем

8, коммутатором 11, блоком управления (БУ) 9, элементом сравнения 12, датчиком 15 числа шланг и соединенным с ним компаратором 16. С выхода

БУ 9 подается управляющий сигнал на элемент 12 сравнения и БУ 13, управляющий серводвигателем 14 гидродросселя 2, связанного с распреде лителем 3. Подключение очередного

Изобретение относится к горной автоматике и может использоваться на буровых установках верхнего расположения, служащих для проходки восстающих с бурением передовой скважины

Цель изобретения — увеличение срока службы бурового инструмента.

На чертеже изображена функциональная схема автоматического регулятора осевого усилия бурового инструмента на забой при проходке передовой скважины.

Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной производительности, выход которого соединен с входами регулируемого гидродросселя 2 и первого электрогидравлического распределителя 3. Выход электрогидравлического распределителя 3 соединен со штоковой и поршневой полостями гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи. Полости гидроцилиндров подключены также на вход второго электрогидравлического распределителя 5, на выходе которого может быть установлен регулируемый гидродроссель 6.

К штоковой и поршневой полостям гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи подключен дифференциальный датчик 7 давления, выход которого через выпрямитель 8 соединен с первым входом блока 9 управления, первый выход блока 9 управления соединен с управляющими входами первого и второго электрогидравлических распределителей 3 и 5. Выходы задатчиков 10 давления соединены с входами коммутатора 11, выход которого соединен с вторым входом блока 9 управзадатчика 10 происходит по мере поступления сигнала с датчика 15. На вход выпрямителя 8 поступает сигнал с выхода соединенного с полостями

ГЦ 4 датчика 7 давления. Если величина с подключенного в данный момент задатчика 1О станет больше величины сигнала с выхода выпрямителя, срабатывает БУ 9 и посредством БУ 13 включает серводвигатель 14. 1 ил.

2 ления. Выход элемента 12 сравнения подключен к первому входу блока 13 управления серводвигателем 14, связанным с регулируемым гидродроссе5 лем 2. Второй выход блока 9 управления подключен к второму входу блока

13 управления серводвигателем, третий и четвертый выходы блока 9 управления соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 12 сравнения. Выход датчика 15 числа штанг соединен с управляющим входом коммутатора 11 и через компаратор 16 с третьим входом блока 9 управления.

Элемент 12 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе с прямым и инверсным входами, Блоки 9 и 13 управления могут быть выполнены на основе ключевой схемы, управляющей работой электромагнитного реле, переключение контактов которого обеспечивает необходимую для функционирования устройства взаимосвязь элементов. Датчик 15 числа штанг может быть выполнен на основе счетчика и концевого выключателя, контролирующего крайнее переднее положение вращателя.

Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой работает следующим образом, Перед началом процесса бурения регулируемый гидродроссель 6 находится в положении максимального открытия сточного отверстия, регулируемый гидродроссель 2 — в положении, обеспечивающем постоянное максимальное по величине осевое усилие на забой.

Электрогидравлические распределители 3 и 4 находятся в положении, показанном на чертеже. Поток масла, 1372034 создаваемый гидронасосом 1, проходя через электр гидравлический распределитель 3, поступает в штоковую полость гидроцилиндров 4 гидравлическо5 го механизма подачи (IMII) из поршневой полости которых через электрогидравлический распределитель 5 и регулируемый гидродроссель 6 установленный на выходе последнего, поступает на слив ° В процессе бурения автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой автоматически поддерживает максимальное постоянное по величине осевое усилие на забой, В начале процесса бурения коммутатор 11 подключает первый эадатчик 10 давления к прямому входу элемента 12 сравнения через блок 9 управления. Сигнал с дифферен- 20 циального датчика 7 давления, пропорциональный величине дифференциального давления в полостях гидроцилиндров 4 ГМП, поступает на вход выпрямителя 8 и через блок 9 управле- 25 ния подается на инверсный вход элемента 12 сравнения. Если величина сигнала с выпрямителя 8 превышает значение сигнала первого задатчика 10 давления, то блок 13 управления серводвигателя включает серводвигатель

14, который служит приводом регулируемого гидродросселя 2. Вращаясь, серводвигатель 14 увеличивает площадь проходного сечения регулируемого гидродросселя 2, тем самым снижая величину дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 ГМП, что, в свою очередь, приводит к уменьшению осевого усилия на забой и постоянному

40 поддержанию его на максимальном уровне. Процесс регулирования заканчивается после того, как величина сигнала подключенного задатчика 10 давления станет больше величины сигнала

45 с выхода выпрямителя 8, после чего блок 13 управг; ния серводвигателя отключает серводвигатель 14.

После каждой очередной спущенной штанги замыкается концевой выключатель датчика 15 числа штанг и на вход входящего в его состав счетчика числа штанг, находящихся в скважине, поступает импульс счета. После проходки каждых очередных десяти штанг с датчика 15 числа штанг поступает импульс управления на управляющий вход коммутатора 11, который через блок 9 управления подключает следующий задатчик 10 давления на прямой вход элемента 12 сравнения. Выход датчика 15 числа штанг соединен также с входом компаратора 16. К инверсному входу элемента 12 сравнения подключен выход выпрямителя 8. Условия начала и окончания процесса регулирования, как и сам процесс, аналогичны описанному.

В случае необходимости регулирование осевого усилия на забой осуществляется во всем диапазоне величины шага (10 штанг). Данное значение шага выбирают исходя из повышения устойчивости работы предлагаемого устройства, хотя данное значение может быть уменьшено.

В процессе бурения при увеличении длины (веса) бурового става для поддержания осевого усилия на забой на постоянном максимальном уровне величина дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 ГМП все время снижается. Зная вес одной буровой штанги и постоянное максимальное осевое усилие, на которое рассчитан буровой инструмент, заранее определяют допустимый вес бурового става (количество штанг, находящихся в скважине) при величине дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГМП, равной приближенно нулю. Регулируемый гидродроссель 2 при этом полностью открыт.

При превышении допустимого числа штанг (их веса), находящихся в скважине, компаратор 16 посылает на вход блока 9 управления сигнал управления, который приводит к разрыву цепи питания электромагнитов электрогидравлических распределителей 3 и 5, при этом последние меняют местами штоковую и поршневую полости гидроцилиндров 4 ГПМ. Кроме того, каждый очередной задатчик 10 давления через коммутатор 11 и блок 9 управления подключается теперь к инверсному входу элемента 12 сравнения. Прямой вход элемента 12 сравнения через блок 9 управления соединен с выходом выпрямителя 8. При срабатывании блока 9 управления меняется также полярность подключения серводвигателя

14, который теперь включается только после того, как значение сигнала с выхода выпрямителя 8 становится меньше значения сигнала соответствующего задатчика 10 давления. Серводвигатель

I формула изобретения

Составитель В.Шилов

Техред М.Ходанич

Корректор С.Черни

Редактор Л.Зайцева

Заказ 461/26

Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 137203

14 вращается в противоположном направлении, тем самым уменьшая проходное сечение регулируемого гидродросселя 2, что приводит к повышению значения дифференциального давления в в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГМП и поддержанию осевого усилия на забой на постоянном по величине максимальном уровне вне зависимости от длины (веса) бурового 10 става, находящегося в скважине.

При установке регулируемого гидродросселя 6 в положение, соответствующее зоне чувствительности,устройство обеспечивает работу буровой 15 установки в соответствии с естественным законом регулирования осевого усилия на забой в зависимости от скорости проходки.

Предлагаемый автоматический регу- 20 лятор осевого усилия бурового инструмента на забой обеспечивает оптимальный режим его эксплуатации, что при-, водит к повышению коэффициента использования бурового инструмента и сни- 25 жению энергозатрат.

Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой, содержащий гидравлический механизм подачи с регулируемым гидродросселем, дифференциальный датчик давления, подключенный к штоковой и поршневой полостям гидроцилиндров гидравлического механизма подачи, задатчик дав4 6 ления и элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом блока управления серводвигателем, причем серводвигатель соединен с регулируемым гидродросселем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы бурового инструмента, регулятор снабжен двумя электрогидравлическимн распределителями, дополнительными задатчиками давления, выпрямителем, коммутатором, датчиком числа штанг, компаратором и блоком управления, при этом регулируемый гидродроссель соединен через первый электрогидравлический распределитель с входом гидравлического механизма подачи, к выходу которого подключен второй электрогидравлический распределитель, выход дифференциального датчика давления через выпрямитель подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго электрогидравлических распределителей, выходы задатчиков давления соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока управления, выход датчика числа штанг соединен с управляющим входом коммутатора и через компаратор — с третьим входом блока управления, второй выход которого подключен к второму входу блока управления серводвигателем, а третий и четвертый выходы блока управления соединены с первым входами элемента сравнения.