Устройство управления процессом бурения

 

О П И С А Н И Е пивотоов

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистимесних

Республик

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

2 (5I) M. Кл.

E 21 В 45/00 (22) Заявлено 26.04.74(21) 2018814/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.05.78Бюллетень № 18 (45) Дата опубликования описания 05. 05, 78

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и OTKpblTMH (5З) УДК 622.233.. 62 (088. 8) P. Х. Гафиятуллин, Е. А. Козловский, Н. E. Лях, В. М. Питерский, А. E. Троп и А. Q. Хмелевцов (723 Авторы изобретения

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР) (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ

Известно вычислительное устройство для управления процессом бурения более универсальным по сравнению с аналоговым благодаря . наличию памяти, универсальности ввода и вывода данных и способности к программированию (1).

Недостатком указанного устройства является его сложность и поэтому нецелесообразно

его применение на станках геологоразведочного бурения.

Известны также экстремальные автоматы подачи долота, основанные на использовании экстремальной зависимости скорости бурения от осевой нагрузки на породоразрушающий. инструмент, включающие импульсный орган подачи, датчик усилий на крюке, пороговый элемент, командный генератор, экстремальный регулятор и схему совпадения (2).

Недостатком известных устройств является использование датчиков механической скорости бурения, расположенных на поверхности и измеряющих скорость движения верхнего конца бурового вала, а не скорость бурения.

Для измерения скорости бурения в данном случае требуется установившийся режим работы либо вычислительная машина и ряд датчиков.

Целью изобретения является повышение точ ности работы устройства управления процессом бурения.

Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено датчиком частоты срабатывания органа подачи, выход которого подключен к информационному входу экстремального регулятора, а вход через схему совпадения соединен соответственно с выходами командного генератора и порогового элемента.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит схему I совпадения, импульсный орган 2 подачи бурового снаряда, объект 3 управления, датчик 4 усилий на крюке, пороговый элемент 5, командный генератор б, датчик 7 частоты срабатывания органа подачи и экстремальный регулятор 8.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают определенное значение напряжения на выходе экстремального регулятора 8, примерно соответствующее оптимальному осевому усилию на инструмент. Далее включают импульсную систему стабилизации осевой нагрузки, состоящую из узлов 1 — б. Импульсный орган подачи бурового снаряда пред607002

Фор яула изобретения

Редактор Г. Мозжечкова

Заказ 2560/25

11!1ИИ! IИ Государственно«> <.о»итет«С<>l«"га Минно>г,l> СС по делаги изо>оретсний и о<крь>тии

I 13035, Москва, Ж-35, Раугнская нао., д. 4<5

Филиал Г111П «Г1атент», г Ужгород, x,÷. Г1ро

Система стабилизации выводит буровой агрегат на заданное значение осевой нагрузки.

В этом случае на вход органа 2 подачи следуют импульсы от схемы совпадения 1 до тех пор, пока текущее напряжение V с выхода датчика 4 не станет меньше величины V,„ . В случае бурения однородной породы устанавливается автоколебательный режим с определенной частотой срабатывания импульсного органа подачи бурового снаряда. Причем частота f срабатывания органа подачи 2 и соответственно электрического сигнала на выходе датчика 7 практически пропорциональна скорости бурения где V — скорость бурения; а — крутизна характеристики датчика усилия;, — коэффициент, характеризуюший упругие свойства колонны;

Н вЂ” длина колонны;

U.. — напряжение срабатывания порогового элемента 5.

Экстремальный регулятор 8 по сигналам от командного генератора 6 производит периодически сравнение частоты f; с частотой Г!+1, которые отличаются друг от друга из-за изменения напряжения задания на выходе регулятора 8 на величину стуII< пи ЛГ.-, . После сравнения частот экстремальный регулятор изменяет напряжение задания в направлен!и экстремума характеристики «скорость бурения— осевая нагрузка».

Устройство управления может работать и с неэкстремальной характеристикой скорости бурения от осевой нагрузки, если в экстремальном регуляторе заложить алгоритм формирования фиктивного экстремума. При незначительных изменениях устройство может работать и с системой управления скоростью вращения бурового инструмента.

Применение указанного устройства повышает производительность геологоразведочного бурового станка и облегчает условия труда обслуживаю1цего персонала.

Устройство управления процессом бурения, содержащее импульсный орган подачи, датчик усилий на крюке, пороговый элемент, командный генератор, экстремальный регулятор и схему совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено

25 датчиком частоты срабатывания органа подачи, выход которого подключен,. информационному входу экстремального регулятора, а вход через схему совпадения соединен соответственно с выходами командного генератора и порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: !. Совершенствование технологии и оптимизации режимов бурения — серия «Бурение», ВНИИОЭНГ, М., 1970. с. 172. з 2. Вольгемут Э. А. и др. Устройство подачи долота для бурения нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 19б9, с. 147.

Составитель Н. Чижикова

Те><ред О. Луговая Корректор Д. Мсльни <снко

Тираж 734 Подписное