Система управления буровым станком

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240680 . (21) 2944049/22-03 t$$) М К)я 3

Е 21 В 44/00

Е 21 G 5/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам иэобретеннй

:и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 622.23. .05 (088.8) Опубликовано 23.05.82, Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2305.82

gj($)@$8 с,

С.Г. Варжавинов, В.Г. Журавлев / и С. Я. Зинкевич " и (1 ТН04 О

ТЕХНЦЦ 1 „„7

МВЛИОПу, Донецкое отделение Института "Гипроуглеавтоматиза

Министерства угольной промышленности СССР (72) Авторы . изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИ Я БУРОВЫМ CTAHKOM

Изобретение относится к системам управления горными машинами, а именно к буровым станкам.

Известна система управления, содержащая распределители включения очистки скважины, вращателя, прямой подачи и реверса бура, кнопки Пуск, Стоп и Реверс, датчики переднего и заднего положения перфоратора (вращателя), ячейки памяти, блок переключения режимов работы, линии питания и связи с разделительными клапанами (1) .

Однако система сложна, содержит 15 большое количество элементов, что снижает надежность работы и усложняет ее обслуживание, а также не позволяет производить автоматическое наращивание бурового става. 20

Наиболее близким к изобретению является система автоматического уп- . равления бурильной установкой, содержащая блок управления с ячейкой Память пуска, соединенные с блоком управления, распределители включения очистки шпура, вращения и подачи бурового инструмента, а также датчики контроля конечных положений бурового

agструмента (21 °

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает автоматического наращивания бурового става, в результате чего сужается область его применения.

Цель изобретения — расширение области применения за счет автоматического процесса наращивания бурового става.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления буровым станком, содержащую блок управления с кнопками Пуск и Стоп и триггером с раздельными входами для запоминания пусковой операции и соединенные с блоком управления, распределители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, очистки скважины, а также датЧики контроля конечных положений механизма подачи бурового инструмента введены дополнительные триггеры с раздельными входами, элементы

ИЛИ и И, датчики контроля конечных полсвкеикй механизма питателя, датчик контроля наличия буровых штаиг s питателе, датчик контроля соединения буровой тптанги со ставом, распределители включения механизма питателя, управляющие входы которых

929826 соединены с выходами соответствующих триггеров с раздельными входами, выключающие входы последних соединены с выходами соответствующих датчиков контроля конечных положений механизма питателя и с входами элементов

ИЛИ и И, причем второй вход элемента

И соединен с блоком управления,, а выход — с управляющим входом распределителя включения исполнительного механизма очистки скважины и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами распределителей включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, а включающие входы триггеров с раздельными входами соединены с выходами датчика контроля заднего конечного положения механизма подачи буровогб инструмента и датчика контроля соединения буровой. штанги со ставом, а питающий вход триггера с раздельными входами запоминания пусковой операции в блоке управления соединен с выходом датчика контроля наличия буровых штанг в питат еле.

На чертеже представлена схема одного из вариантов предлагаемой системы управления.

Система управления буровым станком реализованная например, на пневмо3О элементах, содержит блок 1 управления с кнопками Пуск и Стоп и триггер 2 с раздельными входами, служащий для запоминания пусковой операции, распределители: подачи бурового 3g инструмента назад 3, вперед 4, вращения бурового инструмента влево 5, вправо 6, закрытия 7 и открытия 8 привода подхвата, служащего для фиксации бурового става в скважине при 40 проведении операции по наращиванию . бурового .става, включения механизма питателя вперед 9 и назад 10, служащего для подачи буровых штанг на ось бурения, распределителя ll очистки 45 скважины, служащего для подачи рабочего материала — воды или воздуха под давлением в скважину для ее очистки, т.е. удаления выбуренной породы.

Система также содержит датчики контроля конечных положений механизмов: закрытия подхвата 12, контролирующего технологическую операцию фиксации бурового става в скважине, соединения штанг 13, контролирующего окончание процесса соединения штанг, т.е. наращивания бурового става, наличия штанг 14, контролирующего наличие штанг в питателе, переднего положения 15 и заднего положения 16

60 механизма питателя, служащего для подачи буровых штанг из питателя на ось бурения, переднего 17 и заднего

18 положения механизма подачи бурового инструмента, служащего .для подачи бурового става в процессе бурения. 65

В системУ УпРавлениЯ входят дополнительные триггеры с раздельными входами 19 и 20, осуществляющие функции запоминания технологической операции перемещения механизма питателя вперед и назад, а также логические элементы 21 и 22, осуществляющие соответственно функции И и ИЛИ. В блок управления входят также логические элементы И 23, триггер 24 с раздельными входами, осуществляющий функцию запомИнания технологической операции подачи назад, элемент Запрет

25, элементы ИЛИ. 26 и 27, а также импульсатор 28, состоящий в свою очередь из элемента Запрет и звена задержки из дросселя и обратного клапана. Эти элементы, входящие в блок управления, осуществляют логическую связь между датчиками контроля, распределителями и кнопками Пуск и Стоп . Наличие этих элементов не является обязательным для блока управления и служит примером его осуществления.

В блоке 1 управления выход элемента

И 23 соединен с управляющими входами распределителя 3 включения подачи на-. зад и распределителя 5 вращения влево, выход триггера 24 соединен с управляющим входом распределителя 7 закрытия подхвата, а выход импульсатора 28 — с управляющим входом распределителя 8 открытия подхвата, один из входов элемента ИЛИ 26 — с выходом датчика 12 контроля закрытия подхвата, питающий вход триггера с раздельными входами 2, соединен с выходом датчика 14 контроля наличия буровых штанг в питателе, один из управляющих входов элемента И 23 соединен с выходом датчика 16 заднего положения питателя, а также с управляющими входами триггера 19, импульсатора 28 и элемента И 21, второй вход элемента

ИЛИ 26 соединен с запускающим входом триггера 24 и выходом датчика 17 контроля переднего положения механизма подачи". один из входов элемента

ИЛИ 27 соединен с выходом датчика

18 контроля заднего положения механизма подачи и питающим входом триггера с раздельными входами 20. Включающие входы триггеров $.9 и 20 соединены с выходами датчиков 13 и 18 контроля соответственно соединения штанг и заднего положения механизма подачи, выключающие входы этих же триггеров соединены соответственно с выходами датчиков 15 и 16 контроля переднего и заднего положения механизма питателя.

Выходы триггеров 19 и 20 соединены с управляющими входами распределителей

9 и 10 соответственно включения привода механизма питателя вперед и назад.

Система работает следующим образом.

929826

При подаче сжатого воздуха в систему управления буровым станком сигнал с выхода датчика 18 контроля зад него положения механизма подачи поступает в блок 1 управления и на включение триггера 20. Одновременно пита- 5 ние поступает на питающий вход триггера 20, т. е. при наличии питания и сигнала с датчика 18 (на приведенной схеме триггер 20 показан во включенном состоянии), срабатывает механизм 10 движения питателя вперед, но он не приходит в движение до включения маслостанции, т. е. происходит подготовка процесса движения питателя.

При нажатии на кнопку Пуск в блоке управления срабатывает триггер

2 и сигнал с его выхода идет на включение маслостанции ., С разворотом маслостанции появляется давление в гидросистеме.

Рабочая жидкость через включенный предварительно распределитель 9 поступает на привод перемещения механизма питателя вперед тем самым осу3 ществляется подача штанги на ось бурения. С приходом механизма питателя

-в крайнее переднее положение срабатывает датчик 15 и сигнал с его выхода поступает на отключающий вход триггера 20 и через элемент ИЛИ 22 — на включение распределителей 6 и 4, при их срабатывании включатся технологические операции вращения вправо и подача вперед — происходит процесс наращивания бурового става, т.е. соединение штанг. По окончании этого 35 процесса, контролируемого датчиком 13, т.е. после его срабатывания сигнал с его выхода поступает на включающий вход триггера 19, он срабатывает и сигнал с его выхода поступает на вклю1() чение распределителя 10 — включения привода механизма питателя назад.

При отходе питателя назад выключается датчик 15, следовательно снимаются управляющие сигналы с распределите- 45 лей 6 и 4, они отключаются, т.е. выключаются технологические операции вращения вправо и подача вперед.

Когда питатель вернется в крайнее заднее йоложение, срабатывает датчик О

16 и сигнал с его выхода поступит на отключающий вход триггера 19, а также на управляющий вход импульсатора

28 в блоке управления, тем самым включив на определенное время, определяемое настройкой звена задержки импульсатора, распределитель 8, т.е. происходит процесс расфиксации бурового става в скважине, и в то же время сигнал с датчика 16 поступает на один из входов элемента И 23 блока 60 управления и на управляющий вход элемента И 21.

При срабатывании привода открытия подхвата (расфиксации бурового става) срабатывает датчик 12, тем самым сни- 65 мается сигнал с его выхода, т.е. происходит снятие сигнала с элемента 25

Запрет блока управления, в результате чего на выходе элемента 25 появляется сигнал, поступающий на второй вход элемента И 21, сигнал с выхода которого поступает на включающий вход распределителя 11 включения технологической операции очистки скважин и на второй вход элемента ИЛИ 22, выходной сигнал с которого поступает на включающие входы распределителей

6 вращения вправо и 4 подачи бурового инструмента вперед, т.е. происходит включение процесса бурения.

Пробурив скважину на глубину, равную длине штанги, срабатывает датчик 17, контролирующий крайнее положение привода подачи, сигнал с его выхода поступает .в блок. управления 1 на вход элемента ИЛИ 26 и далее на включающий вход триггера 24 подачи, назад, срабатывание триггера прнводит к включению распределителя 7 включения механизма фиксации бурового става и одновременно сигнал с триггера 24 поступает на второй вход элемента И 23, выход с которого включает распределитель 3 подачи назад и распределитель 5 вращения влево.

Одновременно сигнал с датчика 17 проходя элемент ИЛИ 26, поступает на запрещающий вход элемента 25 Запрет блока управления, тем самым снимая питающий сигнал с элемента 21 И и тем самым отключая распределители 6, 11 и 4. Таким образом происходит процесс разъединения хвостовика вращателя с буровым ставом, находящегося в скважине и возвращение привода подачи в крайнее заднее положение. крайнем заднем положении привода срабатывает датчик 18 и цикл работы системы управления буровым станком повторяется.

Когда последняя штанга будет подана на ось бурения, срабатывает датчик 14 контроля наличия штанг в питателе, т.е. при отсутствии штанг в питателе на его выходе исчезнет сигнал, тем самым снимается питание с. триггера 2 блока управления и система управления буровым станком полностью отключается.

Для продолжения работы необходимо питатель,зарядить буровыми штангами, при этом срабатывает датчик 14, который подает питание на триггер 2 блока управления, тем саьым подготовив систему к запуску.

Таким образом наличие в системе управления дополнительных триггеров, элементов ИЛИ и И, датчиков контроля положения привода питателя, наличия штанг в питателе, соединения штанг с буровым ставом и распределителей включения привода питателя вперед и назад, а также связи между ними и

929826 известными элементами системы позвс ляют автоматизировать процесс наращивания бурового става и процесс бурения, что существенно расширяет область применения буровых установок (например для бурения выбросоопасных угольных пластов) .

Формула изобретения о

Система управления буровым станком, содержащая блок управления с кнопками Пуск, Стоп и триггером с раздельными входами для запоминания пусковой операции и соединенные с бло- 5 ком управления, распределители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, очистки скважины, а также датчики контроля конечных положений механизма подачи бурового инструмента, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с це. лью расширения области применения за счет автоматизации процесса наращивания бурового става, она снабжена дополнительными триггерами с раздельными входами, элементами ИЛИ и И, датчиками контроля конечных положений механизма питателя, датчиком контроля наличия буровых штанг в питателе, датчиком контроля соединения буровой штанги со ставом, распределителями включения механизма питателя, управляющие входы которых соединены с вы- ходами соответствующих триггеров с раздельными входами, выключающие входы последних соединены с выходами соответствующих датчиков контроля конечных положений механизма питателя и с входами элементов ИЛИ и И, причеМ второй вход элемента И соединен с блоком управления, а выход — с управляющим входом распределителя включения исполнительного механизма очистки скважины и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами распределителей включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового инструмента, а включающие входы триггеров с раздельными входами соединены с выходами датчика контроля заднего ко нечного положения механизма подачи бурового инструмента и датчика контроля соединения буровой штанги со ставом, а питающий вход триггера с раздельными входами запоминания пусковой операции в блоке управления соединен с выходом датчика контроля наличия буровых штанг в питателе, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3561542, кл.173-1, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР р 600296 кл. Е 21 G 5/00, 1979.

929826

Составитель И. Карбачинская

Техред A. Бабинец Корректор E.Рошко

Редактор Г,.ус

Филиал ППП Патент, r° . Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 3437/41 Тираж 6 24 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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