Система автоматического управлениябуровой машиной

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 230379 (21) 2740364/22-03

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>829909

1 м. (51)М. Кл.з

Е 21 С 5/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150581 Бюллетень № 18 (53) УДК 622.242. 5-52 (088. 8) Дата опубликования описания 150581 (72) Авторы изобретения A. Ñ. Каган, А; И.улько, lO. Í. Капланец и Ю.И. Огийчук

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системаи управления буровыми машинами, в частности буросбоечными машинами и станками для бурения дегазационноу вл ажнит ель ных с к важи н.

Известна система управления буровой машиной, содержащая питатель буровых штанг и клапаны управления обеспечивающие возможность дистанционного наращивания бурового става в процессе бурения 11.

Недостатком системы является то, что дистанционное управление процессом наращивания бурового става может

0 производиться только с расстояния, обеспечивающего пряьую видимость объекта управления. При этом не обеспечивается безопасность обслуживания персонала в случае выброса угля и газа из буримой скважины.

Известна также система автоматического управления буровой машиной, содержащая магистральный пускатель, пульт дистанционного управления, клапаны управления механизмом подачи вперед и назад, движения питателя вперед и назад закрытием и открытием подхвата, пускатели двигателя вращателя вправо и влево, датчики переднего и заднего положения механизма подачи, две ячейки памяти 23.

Данная система обеспечивает автоматическое управление машиной в процессе выполнения только одной операции, а именно бурения шпура на длину одной штанги, однако задачу автоматического наращивания бурового става она не решает, что существенно снижает производительность бурения.

Цель изобретенья — повьыение производительности бурения, безопасности обслуживакшего персонала при бурении скважин.

Эта цель достигается тем, что система снабжена датчиками переднего и заднего положения механизма питателя дополнительным датчиком положения механизма подачи, датчиками закрытого и открытого положения подхвата, датчиком наличия штанг тремя логическими элементазж ИЛИ, логическим элементом И и пятью дополнительными ячейками памяти, выход каждой последукщей из которых соединен с первым входом предыдущей ячейки памяти, причем выходы первой и пятой ячеек памяти через первый логический элемент ИЛИ также соединены

829909 с клапаном управления механизмом подачи и пускателем двигателя вращателя вправо, выход второй ячейки памяти — с клапаном управления закрытием подхвата, выход третьей ячейки с клапаном управления механизмом по5 дачи назад и пускателем двигателя вращателя влево, выход четвертой ячейки — с клапаном управления движением питателя вперед и с одним из входов второго логического элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к датчику наличия штанг, выход шестой ячейки — c клапаном управления движением питателя назад, выход седьмой ячейки — с клапаном управления открытием подхвата, а вторые входы ячеек памяти подключены соответственно к датчикам открытого положения подхвата, переднего положения механизма подачи, закрытого положения подхвата, заднего поло- 20 жения механизма подачи, переднего положения питателя, к дополнительному датчику положения механизма подачи, к датчику заднего положения питателя, магистральный пускатель 25 через логический элемент И соединен со вторым и третьим логическими элементами ИЛИ, входы последнего соединены с пультом дистанционного управления и выходом магистрального щ0 пускателя.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 — схема буровой машины с клапанами управления и датчиками.

Система управления буровой машиной содержит (см.фиг.1) магистральный пускатель 1, включенный в шахтную сеть питания, пульт 2 дистанционного управления магистральным пускателем, пускатели 3 и 4 двигателя 40 вращателя вправо и влево, клапаны управления механизмами подачи вращателя вперед 5 и назад 6, движения питателя 7 вперед и 8 назад, механизма подхвата 9 — открыть и 10 — зак- 45 рыть, установленные на машине датчики крайних положений механизма подачи 11 — переднее,12 — заднее, механизма питателя 13 — переднее, 14 — заднее, механизма подхвата 15 — 50 открыт, 16 - закрыт, датчик 17 положения механизма подачи вращателя в момент соединения штанг, датчик 18 наличия штанг в магазине питателя, блок бурения с ячейками памяти выполнения операций бурения—

19> закрытия подхвата — 20, дополнительные ячейки памяти возврата механизма подачи врацателя назад - 21, выдвижки питателя вперед - 22, соединения штанг - 23, возврата пита- 60 теля назад — 24, открытия подхвата 25, Датчики -10-16 соединены с соответствующими включающими входаии ячеек памяти 19-25, отключающие входы которых соединены с выходами 65 последующих ячеек памяти. Выходы ячеек памяти 20 — 22 и 24 соединены соответственно с клапанами управления 6-10 и с пускателем.4 двигателя вращателя влево, а выходы ячеек"памяти 19 и 23 соединены через логический элемент ИЛИ 26. с клапаном 5 подачи вращателя вперед и с пускателем 3 двигателя врацателя вправо. Датчик 18 наличия штанг в магазине питателя включен через логический элемент ИЛИ

27 и логический элемент И 28 в цепь управления магистральным пускателем 1.

Второй вход элемента ИЛИ 27 соединен с выходом ячейки памяти 22 выдвижки питателя вперед. Пульт 2 дистанционного управления подключен ко второму входу логического элемента И 28 через третий логический элемент ИЛИ 29, второй вход которого соединен с выходом магистрального пускателя 1 °

Буровая машина содержит врацатель

30, гидроцилиндр подачи вращателя 31, гидроцилиндр питателя штанг 32, гидроцилиндр подхвата бурового става 33, буровые штанги в питателе 34 и буровой став 35 в подхвате. Управление вращателем 30 осуществляется пускателями 3 и 4, первый из которых обеспечивает правое вращение шпинделя, а второй — левое. Управление гидроцилиндром подачи вращателя 31 осуществляется клапанами управления 5 и 6, первый из которых обеспечивает подачу вращателя вперед, а второй назад. Переднее положение вращателя фиксируется датчиком 11, заднее датчиком 12, а промежуточное положение, соответствующее моменту соединения новой штанги 34 со шпинделем вращателя и с буровым ставом 35 датчиком 17.

Управление гидроцилиндром питателя 32 осуществляе ся клапанами управления 7 и 8, обеспечивающими соответственно выдвижение питателя вперед и наз,ад. В переднем положении питателя включается датчик 13, а в заднем — датчик 14.

Управление гидроцилиндром подхвата 33 осуществляется клапанами 9 и

10, первый из которых обеспечивает открытие, а второй - закрытие подхвата. В открытом положении подхвата включается датчик положения 15, а в. закрытом — датчик 16.

Система автоматического управления буровой машиной работает следуюцим образом.

Включение магистрального пускателя 1 в работу осуцествляется с пульта 2 дистанционного управления при условии наличия штанг 34 в магазине питателя (датчик наличия штанг

f8 включен). В этом случае на выходе логического элемента И 28 формируется сигнал включения магистрального пускателя. Магистральный пуска829909 реднем положении, срабатывает датчик 11, включающий ячейку памяти 20.

Сигнал с выхода ячейки отключает ячейку памяти 19, а вместе с ней клапан

5 управления подачей вращателя вперед и пускатель 3 двигателя вправо и включает клапан 10 управления закрытием подхвата. Бурение скважины прекращается, буровой став устанавливается в подхват. Датчик 16, контролирующий закрытие подхвата, срабатывает в момент зажатия бурового става и подает сигнал включения ячейки памяти 21, которая, включившись, отключает ячейку памяти 20, а вместе с ней клапан 10 управления закрытием подхвата и включает пускатель 4 двигателя вращателя влево и клапан 6 управления подачей вращателя назад. Происходит вывинчивание шпинделя вращателя из хвосто.вика штанги бурового става, зажатого в подхвате, и отвод вращателя в заднее положение..

В крайнем заднем положении враща-. теля срабатывает датчик 12, включающий ячейку памяти 22. Выходной сигнал с этой ячейки отключает ячейку памяти 21, а вместе с ней пускатель

4 двигателя вращателя влево и клапан

6 управления подачей назад, и включает клапан 7 управления выдвижкой питателя впере (. Производится выдвиж- ка питателя с новой штангой 34 на линию бурения. В переднем положении питателя срабатывает датчик 13, который включает ячейку памяти 23. Выходной сигнал с ячейки памяти 23 отключает ячейку памяти 22, а с ней и клапан 7 управления движением питателя вперед, и включает через логический элемент ИЛИ 26 клапан 5 управления подачей вращателя вперед, и пускатель 3 двигателя вращателя вправо.

Система управления в дальнейшем повторяет вышеописанный цикл работы до тех пор, пока в магазине питателя не кончатся штанги. В момент выхода последней штанги иэ магазина питателя отключается датчик 18 наличия штанг и сигнал на его выходе исчезает. Однако сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 27 сохраняется, так как на второй его вход подается сигнал с ячейки памяти 22, управлякщей выдвижной питатель вперед и находящейся в этот период во включенном состоянии. Магистральный пускатель 1 отключится только после выдвижки питателя в переднее положение и установки последней штанги на линии-бурения, т.е. когда отключается ячейка памяти 22 и исчезает

50 тель 1 остается включенным после снятия пускового сигнала, поступающего от пульта 2 дистанционного управления, благодаря связи второго входа логического элемента ИЛИ 29 с выходом магистрального пускателя 1.

Отключение системы с.пульта управления, при необходимости прервать ее работу, осуществляется кнопкой

"Стоп", соединенной с третьим входом логического элемента И 28 (на фиг. 1 не показано). При нажатии кнопки "Стоп" на этом входе исчезает сигнал. На выходе логического элемента И 28 также исчезает сигнал и магистральный пускатель 1 отключается. 15

Пусть в момент пуска буровой машины механизм подачи вращателя находится в заднем положении, питатель с новой штангой выдвинут вперед, под. — . хват — ° закрыт. Все ячейки памяти, за Щ исключением ячейки памяти 23 соединения штанг, отключены. После включения магистрального пускателя 1 с выхода ячейки памяти 23 через логический элемент ИЛИ 26 питание поступает 25 на клапан управления подачей вращателя вперец 5 и пускатель вращателя вправо 3.

В процессе поступательного и вращательного движения шпиндель вращателя навинтится на новую штангу, а затем соединяет ее с хвостовой частью бурового става, зажатой в подхвате. В момент соединения штанги со ставом срабатывает датчик 17, включающий ячейку памяти 24. Выходной сигнал с ячейки 24 поступает на отключающий вход ячейки памяти 23 и включение клапана управления 8 механизма питателя назад. Ячейка памяти 23 отключается, отключая кла- 40 пан 5 управления подачей вращателя вперед и пускатель 3 двигателя вращателя вправо. Питатель возвращается в заднее положение, и в момент срабатывания датчика 14 подается 45 сигнал включения ячейки памяти 25.

С выхода включившейся ячейки памяти 25 поступает сигнал на отключение ячейки памяти 24 и на включение клапана 9 управления открытием подхвата. Ячейка памяти 24 отключается и отключает клапан 8 управления движением питателя назад. Подхват открывается, освобождая буровой став от зажима. В момент срабатывания датчика 15 открытия подхвата включается ячейка памяти 19, сигнал с выхода которой отключает ячейку памяти 25 и через логический элемент ИЛИ 26 включает клапан 5 управления механизмом подачи вперед QQ и пускатель 3 двигателя вращателя вправо. Производится бурение скважины на длину одной штанги 34 ° В конце операции бурения, когда механизм паца чи вращателя находится в крайнем пе- 65 сигнал на втором входе логического элемента ИЛИ 27.

Данная система управления обеспечивает автоматизацию процесса наращивания бурового става и за счет этого позволяет повысить производительность

В29909 работы буровой машины, сократив время выполнения операций по обмену штанг, выполняеьых на существующих буровых машинах вручную.

Система управления снижает трудоемкость бурения и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала, исключая необходимость присутствия людей возле машины в процессе бурения, что позвопяет испольэовать буровую машину с предложенной системой управления для бурения скважин в выбросоопасных пластах, где по требованиям правил безопасности персонал, обслуживающий машину в процессе ее работы, должен находиться в укрытии, исключающем поражение при внезапном выбросе 15 угля и газа из буримой скважины.

Формула и зобретения

Система автоматического управления буровой машиной, содержащая магистральный пускатель, пульт дистанционного управления, клапаны управления механизмом подачи вперед и назад, 25 движения питателя вперед и назад, закрытием и открытием подхвата, пускатели двигателя вращателя вправо и влево, датчики переднего и заднего положения механизма подачи, две ячейки памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности бурения, она снабжена датчиками переднего и заднего положения механизма.питателя дополнительжм датчиком положения механизма подачи, датчиками закрытого и открыто« го положения подхвата, датчиком наличия штанг, тремя логическими элементами ИЛИ, логическим элементом И и пятью дополнительными ячейками па- 40 мяти, выход каждой последующей из которых соединен с первым входом предыдущей ячейки памяти, причем выходы первой и пятой ячеек памяти через первый логический элемент ИЛИ также соединены с клапаном управления механизмом подачи и пускателем двигателя вращателя вправо, выход второй ячейки памяти — c клапаном управл ения з акрытием подхвата, выход третьей ячейки - с клапаном управления механизмом подачи назад и пускателем двигателя вращателя влево, выход четвертой ячЕйки - с клапаном управления движением питателя вперед и с одним из входов второго логического элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к датчику наличия штанг, выход шестой ячейки — с клапаном управления движением питателя назад, выход. седьмой ячейки — c клапаном управления открытием подхвата, а вторые входы ячеек памяти подключены соответственно .к датчикам открытого положения подхвата, переднего положения механизма подачи, закрытого положения подхвата, заднего положения механизма подачи, переднего положения питателя, к дополнительному датчику псложения механизма подачи, к датчику заднего положения питателя, магистральный пускатель через логический элемент И соединен со вторым и третьим логическими элементами ИЛИ, входы последнего соединены с пультом дистанционного управления и выходом магистрального пускателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Братченко Б.Ф. Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок.М., "Недра", 1975, с. 156.

2. Авторское свидетельство СССР

9 600296, кл. Я 21 5/00, 1975 (прототип) .

829909 и

18 ll

Составитель М. Смиттен

Редактор .Н.Ðîìæà. Техред М. Голинка Корректор С;щомак

Заказ 2727/18 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная 4