Система автоматического управления процессом колонкового разведочного бурения

 

Назначение: автоматическое управление процессом бурения, в частности процессом механического колонкового бурения, позволяет повысить эффективность управления и расширить область применения системы за счет автоматической корректировки заданного значения углубки за один оборот породоразрушающего инстИзобретение относится к устройствам автоматического управления процессом бурения , в частности, процессом колонкового бурения. Цель изобретения - повышение эффективности управления и расширение области применения за счет автоматической корректировки заданного значения углубки за один оборот породоразрушающего инструмента в зависимости от физико-механических свойств перемежающихся пород. Введение задатчика коэффициента статизма и блока корректировки заданной угрумента в зависимости от физико-механических свойств перемещающихся пород. Система содержит задатчик оптимальной углубки за один оборот (1). задэтчик ограничения (3) и измеритель (15) давления промывочной жидкости (3), три элемента сравнения, измеритель осевой нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4950117/03 (22) 18.04,91 (46) 15.04.93. Бюл. и 14 (71) Специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения Геотехника" (72) Б.Я.Веремейкин, Г.М,Ланда и В.Р,Шиман (56) Авторское свидетельство СССР

М 739219, кл. Е 21 В 45/00, 1977.

Бабишин В.А. и др. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения, Разведка и охрана недр, гл 10, 1988, с.27 — 32. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОЛОНКОВОГО

РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ (57) Назначение: автоматическое управление процессом бурения, в частности процессом механического колонкового бурения, позволяет повысить эффективность управления и расширить область применения системы за счет автоматической корректировки заданного значения углубки за один оборот породоразрушающего инстИзобретение относится к устройствам автоматического управления процессом бурения, в частности, процессом колонкового бурения.

Цель изобретения — повышение эффективности управления и расширение области применения за счет автоматической корректировки заданного значения углубки за один оборот породоразрушающего инстру. мента в зависимости от физико-механических свойств перемежающихся пород, Введение задатчика коэффициента статизма и блока корректировки заданной уг Ж 1809025 А1 румента в зависимости от физико-механических свойств перемещающихся пород. Система содержит задатчик оптимальной углубки за один оборот (1). задатчик ограничения (3) и измеритель (15) давления промывочной жидкости (3), три элемента сравнения, измеритель осевой нагрузки (13), измерители крутящего момента (2), частоты вращения (10) и механической скорости бурения (12), вычислитель (8) текущего значения углубки за один оборот и исполнительные механизмы по осевой нагрузке(9) и по ограничению осевой нагрузки (7). Система снабжена задатчиком коэффициента статизма (16), выполненным в виде делителя напряжения, вход которого связан с изме- а рителем осевой нагрузки (13), и блоком заданной углубки за один оборот (17), представляющим двухвходовый сумматор, вход которого связан с выходом задатчика коэффициента статизма (16), а выход — с Я элементом сравнения по оптимальной углубке за оборот (16). 2 ил. лубки позволяет, выбирая соответствующий коэффициентделения для пород изученного разреза, автоматически корректировать за- данное значение углубки за один оборот в зависимости от физико-механических свойств перемежающихся пород.

На фиг.1 изображена структурная схема системы автоматического управления процессом колонкового бурения; на фиг.2 — регулировочные характеристики системы углубки за один оборот в зависимости от осевой нагрузки h = f(P) для различных побуримости пород.

1809025 ра процессом колонкового разведочного буре- не ния работает следующим образом. Задатчи- Gy ком оптимальной углубки за один оборот 1

Система содержит задатчик оптимальной углубки за один оборот 1, измеритель осевой нагрузки 2, измеритель давления промывочной жидкости 3 и задатчик ограничения давления промывочной жидкости 4, подключенные ко входам первого элемента сравнения 5. Система содержит измеритель крутящего момента 6 и задатчик ограничения крутящего момента 7, подключенные ко входам второго элемента сравнения 8, из- "0 мерители механической скорости бурения 9 и частоты вращения 10, подключенные ко входам вычислителя 11 текущего значения углубки эа один оборот, Выход вычислителя

11 подключен к одному иэ входов третьего 15 элемента сравнения 12, выход которого подключен к исполнительному механизму по осевой нагрузке 13. а входы nepsoro u второго элементов сравнения 5 и 8 подключены к входам исполнительного механизма 20

14 по ограничению осевой нагрузки. Система включает объект управления 15 (буровой станок, бурильная колоние, породоразрушающий инструмент) и снабжена эадатчиком коэффициента статпзма 16 и блоком 25 корректировки 17 заааииой углубйи. Ко входам блока корректировки 17 заданной уг. лубки подключены выходы аадатчика оптимальной углубки аа один оборот 1 и задатчик коэффициента статиэма 16. Ко вхо- M ду задатчика коэффицивита статизма 16 подключен измеритель осевой нагрузки 2.

Выход блока корректировки 17 заданной углубки подключен ко второму входу третьего элемента сравнения 12. 35

Задатчик козффициемта статизма 16 выполнен в виде делителя, а блок корректировки 17 заданной углубки выполнен в аиде двухвходового алгебраического сумматора.

Делитель напряжения задатчика козффици- 40 ента стэтизма 16 имеет изменяемый коэффициент деления К, Система обеспечивает управление процессом бурения по формуле птек horn.ззд. — К Р, где Ьтзк — текущее значение углубки за один 45 оборот;

horn,зад — заданное значение оптимальной углубки, определенное опытным путем или по номограммам;

К вЂ” заданное значение коэффициента 5о статизма регулировочной характеристики по осевой нагрузке на породоразрушающий инструмент, мм/кН;

Р- осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, кН. 55

Система автоматического управления задается значение horn.çeä, задатчиками ограничения крутящего момента 7 и ограничения давления промывочной жидкости 4 устанавливаются значения Мсгр и Ногр, соответствующие верхнему пределу норма. ьной работы объекта регулирования, при этом устанавлива от максимально возможную частоту вращения шпинделя. На третий элемент сравнения 12 по углубке за один оборот поступают два сигнала: сигнал заданного значения оптимальной у .дубки .".а один оборот horn.ззд через блок корректировки 17 углубки за один оборот и сигнал текущего значения углубки за оборот hTeK c выч слителя 11 текущего значения углубки за оборот. С выхода третьего элемента сравнения 12 сигнал рассогласования hh пос; упэет на исполнительный м ханиэм по осевой нагрузке 13, с помощью которого осуществляется поддержание, При бурении пере-ежающихся пород на изученном разрезе по номограмме или экспериментальным путем определяют оптимальные углубки для каждой из и встречающихсяпародиианосятна4рафикфиг.2. На ось абсцисс наносят соответствующие им значения осевой нагрузки. Соединяют пплученные построенкзм точки отрезком прмой(при необходимости аппроксимируют) и определяют тангенс .. ла наклона полученной регулировочной характеристики к оси абсцисс. Вычисленное значение 1Г"Q числа" но равно козффицленту статизма и адэвтса зада:чиком коэффициента статиэма 16.

При смвив буримых пород происходит изменение тв«уа зго значеии . осевой нагрузки, сигмы «оторой через задатчик коэффициента статизма 16 поступает на блок корректировки 17. Этот блок осуществляет перемещение рабочей точки по регулировочиой характеристике, т.е. г;ырабатывает новое значение, соответствую" цее физикомеханическим свойствам породы. В дальнейшем происходит поддержание нового значения оптимальной углубки за один оборот способом, описанным выше. Изменением задания коэффициента статизма К осуществляют выбор угла наклона оегулироврчной характеристики для каждого кон кретного разреза.

При увеличении текущих значений крутящего момента M и давления промывочной жидкости Н выше заданных, исполнительный механизм па ограничени о осевой нагрузки 14 производит кратковременную эгрузку(подрыв) бурового снаряда с дальйшим возвратом к нормальному режиму ремня при прекращении воздействия воэ1809025 мущающего фактора. Таким образом осуществляется защита обьекта управления от пе.регрузок.

Описываемая система позволяет также вести ручной поиск оптической углубки за 5 оборот при фиксированной частоте вращения шаговым приращением осевой нагруз-. ки при K = 0.

Формула изобретения

Система автоматического управления 10 процессом колонкового разведочного бурения, содержащая измеритель осевой нагрузки, задатчик оптимальной углубки эа один оборот, измеритель и задатчик ограничения давления промывочной жидкости, И подключенные к входам первого элемента сравнения, измеритель и задатчик ограни. чения крутящего момента. подключенные к входам второго элемента сравнения, измерители механической скорости бурения и 20 частоты вращения. подключенные к входам вычислителя текущего значения углубки за один оборот, выход которого подключен к одному из входов третьего элемента сравнения, выход которого подключен к испол- 25 нительному механизму по осевой нагрузке, а выходы первого и второго элементов сравнения подключены к входам исполнительного механизма rlo ограничению осевой нагрузки, о тл и ч а юща я с я тем,что, с целью. повышения эффективности управления и расширения области применения системы за счет автоматической корректировки заданного значения углубки эа один оборот породоразрушающего инструмента в зависимости от физико-механических свойств перемежающихся пород, она снабжена задатчиком коэффициента статизма и блоком корректировки заданной углубки, к входам которого подключены выходы задатчика оптимальной углубки за один оборот и задатчика «озффициента статизма,. к входу которого подключен измеритель осевой нагрузки, в выход блока корректировки заданной углубки подключен к второму входу третьего элемента сравнения, причем задатчик коэффициента статизма выполнен в виде делителя, а блок корректировки заданной углубки выполнен в виде двухвходового алгебраического сумматора.

1809025

Ь

1 ъ

Ъ ф

Ъ с ф сф (1

Составитель

Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1265 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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