Устройство для управления буровым станком
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистические
Республик
< ?48352 (6I ) Д<н«>лннтельное «авт. свнд-ву (22) З><нн.те><о 03,07,78 (2I ) 2640033/18-24
2 (5I ) M. Кл. с присоединением заявки J%
G 05 В 19/18
Государственный комитет (2:!)<<риорнте Опубликовано 15.07.80. Ь<оллетень,% 26 (53) УДК621.9. .503.55 (088.8) jI,àTà опубликования описания 15.07.80 (72) Авторы изобретения b. Н. Кутузов, Т. А. Дозоров, В. М. Зеленевский, Ю. В. Плеханов, В. С. Филиппов, P. Г. Шмидт и Б. В. Эквист Московский ордена Трудового Красного Знамени горнь<й институт (71) Заявитель I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ CTAIIKOM Изобретение относится к автоматическому управлению процессом бурения. Оно может быть применено HB сушествуюших буровых станках для бурения взрывных скважин шарошечными долотами HB откры5 тых карьерах. Известно устройство для автоматического поддержания параметров бурения буровых станков )lj . Данное устройство рассчитано на поддержание параметров бурения в определенных.границах по величине скорости проходки или другому параметру и не обеспечивают автоматизацию вспомогательных операди й. Известно устройство для программного управления рабочим органом станка, которое позволяет осушествить автоматизацию ,вспомогательных операций. Оно содержит 20 блок сигнализации, блок задания режима, первый ключевой элемент, блок обратной связи, элемент И, элемент ИЛИ, первый элемент задержки, элемент НЕ, блок коррекциит первый и второй блоки приводов и блок памяти !,2). Известное устройство не может быть применено на буровом станке и имеет недостаточное быстродействие. Бель изобретения — повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введецы четыре ключевых элемента, второй и третий элементы задержки, два пороговых элемента и дешифратор, при этом первый выход блока обратной связи через первь<й ктпочевой элемент соединен с первым входом дешифратора, второй выход через последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый элемент задержки и второй ключевой элемент — со >вторым входом дешифратора и с первым входом второго элемента задержки, третий вь<ход через последовательно соединенные второй пороговый элемент, второй элемент з<>держки и третий ключевой элемент — с третьим входом дешифратора и первым вхс>дом третьего 74835 элемента задержки, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом второго порогового элемента, а выход через четвертый ключевой элемент - с четвертым входом дешифратора и входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом элемента И, подключенного вторым входом ко второму выходу элементе НЕ, и выходом через пятый ключевой элементк пятому входу дешифратора, шестой вход 10 которого подключен к входу блока сигнализации и выходу элемента ИЛИ, соединенного с первым и вторым входами соот-, ветственно, с четвертым и пятым выходами блока обратной связ:., седьмой вход 15 дешифраторе соединен с выходом блока заданин режима, первые выходы дешифратора — со входами первого блока приводов, а вторые выходы — со входами второго блока приводов. 20 Нв чертеже показана блок-схема устройстве для управления буровым станком. Устройство содержит блок 1 обратной связи, куда входят датчик 2 горизонтирования, датчик 3 тока двигателя-врещате- 25 ля (1 привод) пневматический датчик 4 звшлвмовыввния долота, датчики 5 и 6 верхнего и нижнего положения штенг, в также датчики 7 и 8 горизонтальной и вертикальной вибрации. Устройство также содержит первый и второй пороговые элементы 9 и 10 соответственно, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14 и пятый 15 ключевые элементы. Первый 16, второй 17 и третий 18 элементы звдерж- З5 ки, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, блок 21 памяти, блок 22 коррекции, элемент НЕ 23, блок 24 сигнализации, блок 25 задания режимов, который состоит из сумматора 26, интегратора 27 и схемы ре- 40 гулирования 28, дешифратор 29, первый и второй блоки приводов 30 и 31 соответственно. Основные принципы работы устройства: рвботая по мягким или твердым породам, задается начальный режим бурения по давлению блоком 18; автоматически устанавливается максимально возможное для данной породы давS0 ление и скорость вращения буровой штанги; в случаях эашламовывания долота, либо при большом потреблении тока двигателем вращателя происходит медленный подь55 ем долота при сниженных оборотах, если причина не устраняется, происходит быстрый подъем долоте. В случае исключения причин, вызвавших подъем долота, проис2 ф 1ходит опускание долота и продолжается процесс бурения; при возникновении вибрации, превышающей установленный допустимый уровень, подается сигнал уменьшения скорости вращения нв тиристорный привод и после уменьшения вибрации до допустимого уровня устанавливается рабочий режим; горизонтирование бурового станка на месте бурения будущей скважины происходит также автоматически; при достижении опорным узлом крайнего верхнего или нижнего положения происходит выключение двигателя станка. Устройство работает следующим образом. При остановке станкв нв месте будущей скважины происходит автоматическое горизонтирование станка путем отработки сигналов, поступающих с датчика 2 гориэонтирования через первый ключевой элемент 11 и дешифратор 29, управляющим двигателями домкратов во втором блоке 31 приводов. После достижения станком горизонтального положения дешифратор 29 обеспечивает перевод станка нв режим бурения. В процессе бурения устройством автоматически устанавливается максимально возможное для данной породы осевое усилие на долото и скорость вращения буровой штанги блоком коррекции 22 и блоком задания режимов тиристорного привода 25. При превышении током потребления уста- новленного уровня сигнал с датчика тока 3 через первый пороговый элемент 9, элемент 16 задержки и первый ключ 12 подается на дешифратор 29, который вырабатывает сигнал нв уменьшение осевого усилия. Если это не исключает превышение тока, то через время, определяемое вторым элементом 17 задержки, через ключевой сигнал 13 о превышении тока потребления подается на другой вход дешифратора, который обеспечивает управление двигателем подъема во втором блоке 31 приводов (происходит медленный подъем) и одновременно подается сигнал нв тиристорный привод для уменьшения скорости вращения долота. Элемент 16 задержки служит для исключения срабатывания устройства на уменьшение осевого усилия при крвтковременном превышении в личины тока потребления допустимого значения. Режим медленного подъема рассчитан на небольшой подъем долота и время подъема определяется третьим элементом за.держки 18, и если сигнал с датчике тока 7483 Время, в течение которого происходит быстрый подъем, запоминается блоком 21 памяти и в случае отсутствия сигнала о превышении тока и превышении давления в воздушной магистрали, приходящего с 1Î пневматического датчика 4, на выходе элемента И 19 вырабатывается сигнал, который через пятый ключевой элемент подается на дешифратор, который, в свою очередь, обеспечивает режим опускания доло15 та. Происходит быстрый спуск в течение времени, равного быстрому подъему и возобновляется бурение. Сигнал с пневматического датчика 4 .0 через пороговый элемент 10 подается так-же на второй элемент 17 задержки. Йалее этот сигнал используется так же, как и сигнал о превышении тока, но независимо от второго, для установления медленно25 го и быстрого подъема. йатчики положения опорного узла располагаются наверху и внизу буровой мачты и служат для контроля нижнего и верхнего крайних положений опорного узла бурового станка. Схема ИЛИ 20 пропускает 30 сигналы с датчика 5 либо с датчика 6 на дешифратор 29, который, в свою очередь, ° вырабатывает команду на выключение двигателя врящателя и всех остальных двигателей бурового станка, при этом сраба- 5 35 тывает звуковая сигнализация 24, которая вызывает машиниста для участия в управлении станком. Канал ограничения вибраций работает .следующим образом. Устройство для управления буровым станком, содержащее блок сигнализации, блок задания режима, первый ключевой элемент, блок обратной связи, элемент И, элемент ЙЛИ, первый элемент задержки, элемент НЕ, блок коррекции, первый и второй блоки приводов и блок памяти, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены четыре ключевых элемента, второй и третий элементы задержки, два пороговых элемента и дешифратор, причем первый выход блока обратной связи через первый ключевой элемент соединен с первым входом дешифратора, второй выход через последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый элемент задержки и второй ключевой элемент — со вторым входом дешифраторя и с первым входом второго элемента задержки.,третий выход через последовательно соединенные второй пороговый элемент, второй элемент задержки и третий ключевой элемент— с третьим входом дешифрятора и первым входом третьего элемента задержки, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом второго порогового элемента, а выход через четвертый ключевой элемент — с четвертым входом дешифрятора и входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом элементе И, подключенного вторым входом ко второму выходу элемента HE а выходом через пятый ключевой элемент — к пятому входу дешифратора, шестой вход которого подключен к входу блока сигнализации и выходу элемента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами соответственно с четвертым и пятым выходами блока обратной связи, седьмой вход дешифряторя соединен с выходом блока задания режима, первые выходы дешифратора — со входами первого не установился в рамках допустимого значения, срабатывает ключевой элемент 14 и подается сигнал, который обеспечивает режим подъема (происходит быстрый подьем). С двух датчиков горизонтальных 7 и вертикальных 8 колебаний сигналы суммируются в сумматоре 26 и обрабатьтва45 ются интегратором 27 с целью усреднения и выделения низкочастотных составляющих. Схеме регулировки тиристорного привода 28 . вырабатывает управляющее напряжение, которое уменьшает число оборотов - 50 двигателя врящателя, в случае, если суммарный и усредненный низкочастотный сигнал колебаний бурового станка превышает IIo величине установленное допустимое значение. При выходе бурового станка из режима сильных вибраций поддерживается максимально возможная скорость вращения 52 6 долота, при которой уровень вибраций ие выходит за допустимое значение. Устройство управления буровым станком обеспечивает автоматический режим бурения по критерию максимальной производительности и автоматизацию всех вспомогательных операций, кроме переезда бурового станка и наращивания UttBHI, С момента прибытия станка на место бурения и до забуривания на глубину, которую обеспечивает .буровая штанга, станок работает без вмешательства человека. Формула изобретения 748352 блока приводов, а вторые выходы — со I входами второго блока приводов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ЦНИИПИ Заказ 4355/12 Тираж 958 Подписное Филиал ППП "Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4!! ! ! ! ! ! ! ! 1. Авторское свидетельство СССР % 366483607, кл. G 07 С 3/1 О, 1974 2. Авторское свидетельство СССР И 599253, кл. G 05 В 19/18, 1976 5 (прототип) 
