SE534665C2 - Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig - Google Patents
Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig Download PDFInfo
- Publication number
- SE534665C2 SE534665C2 SE1051134A SE1051134A SE534665C2 SE 534665 C2 SE534665 C2 SE 534665C2 SE 1051134 A SE1051134 A SE 1051134A SE 1051134 A SE1051134 A SE 1051134A SE 534665 C2 SE534665 C2 SE 534665C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- feed rate
- control system
- speed
- drilling
- feed
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 136
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 35
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 14
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/005—Below-ground automatic control systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/02—Automatic control of the tool feed
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/02—Automatic control of the tool feed
- E21B44/08—Automatic control of the tool feed in response to the amplitude of the movement of the percussion tool, e.g. jump or recoil
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
25 30 35 534 B55 riktning mot berget trycks borrkronan mot berget. Släden kan kallad Alternativt kan borrmaskinen drivas framåt s.k. med en drivas av en hydraulcylinder, vanligtvis matarcylinder. genom användning av en kedjematare, där matarcylindern är ersatt kugghjulsförsedd hydraulmotor Släden med borrmaskinen kan sedan drivas framåt och bakåt längs balken med hjälp av en vid släden fäst och av nætarmotorn driven kedja, Det kallas matartryck och anger med vilken kraft som borrkronan pressas mot berget. 25 30 35 534 B55 direction towards the rock, press the drill bit against the rock. The sled can be called Alternatively, the drilling machine can be driven forward so-called with one driven by a hydraulic cylinder, usually the feed cylinder. by using a chain feeder, where the feed cylinder is replaced geared hydraulic motor The carriage with the drill can then be driven forwards and backwards along the beam by means of a chain attached to the carriage and driven by the net motor.
Den hastighet (matarmotor). vilken löper längs matarbalken. hydraultryck som driver matarcylinder/matarmotor allmänt som borrmaskinen och släden har under borrningen benämns allmänt eller borrsjunkning matningshastighet. Matningshastigheten att (borrsjunkningen) regleras vanligen genom matarcylindern/matarmotorn styrs med en elektroniskt styrd hydraulisk ventil.The speed (feed motor). which runs along the feed beam. hydraulic pressure that drives the feed cylinder / feed motor generally as the drill and the slide have during drilling is commonly referred to as drilling speed. The feed rate that (drilling subsidence) is usually regulated by the feed cylinder / feed motor is controlled by an electronically controlled hydraulic valve.
Flödesekvationen för en hydraulisk ventil ger att flödet q från ventilen. är lika med öppningsarean. A för 'ventilen gånger roten ur tryckdifferensen Ap över ventilen, där Cl, CZ är konstanter: q= c,*A*\[ħ*c, W <1) Genom att hålla tryckdifferensen Ap konstant blir flödet q från ventilen genom ventilen direkt proportionellt mot öppningsarean A. Därmed kan flödet q styras genom att kontrollera öppningsarean A om tryckdifferensen Ap hålls konstant.The flow equation for a hydraulic valve gives the flow q from the valve. is equal to the opening area. A for the valve multiplies the root from the pressure difference Ap over the valve, where Cl, CZ are constants: q = c, * A * \ [ħ * c, W <1) By keeping the pressure difference Ap constant, the flow q from the valve through the valve directly proportional to the opening area A. Thus, the flow q can be controlled by checking the opening area A if the pressure difference Ap is kept constant.
För att kontrollera borriggen vid exempelvis utförande av olika borrningsapplikationer, och manövrering samt förflyttning av riggen innefattar borriggen vanligen ett styrsystem innefattande en styrenhet. Styrsystemet ställs in genom att borrparametrar, såsom exempelvis önskat 10 15 20 25 30 35 534 G85 3 matningstryck, för olika applikationer matas in.In order to control the drilling rig when, for example, performing various drilling applications, and maneuvering and moving the rig, the drilling rig usually comprises a control system comprising a control unit. The control system is set by entering drilling parameters, such as, for example, desired feed pressure for different applications.
Styrsystemet ställs från början in med generella borrparametrar. I riggens program finns ett stort antal borrfunktioner' motsvarande dessa applikationer- och vissa av dessa är framtagna för särskilda situationer som t.ex. påhugg, dvs. startprocessen innan borrkronan når berget, borrning, fastborrning, inbromsning av slâden, eller utbackning av borrstålet. För varje borrfunktion fastställs att antal borrparametrar. Dessa parametervärden är utprovade i förväg för respektive riggsort.The control system is set from the beginning with general drilling parameters. The rig's program has a large number of drilling functions' corresponding to these applications - and some of these are developed for special situations such as. cut, ie. the starting process before the drill bit reaches the rock, drilling, fixed drilling, braking of the sledge, or reversing of the drill steel. For each drilling function, the number of drilling parameters is determined. These parameter values are tested in advance for each rig type.
När dagens styrsystem ska ställas in så matar operatören eller serviceteknikern in ett antal värden på borrparametrarna. Det önskade matningstryck som ställs in motsvarar det verkliga trycket i systemet, vilket medför att det är relativt enkelt att göra en prognos för denna borrparameter eftersom det inställda värdet för matningstrycket och det verkliga trycket är direkt kopplade till varandra.When the current control system is to be set up, the operator or service technician enters a number of values on the drilling parameters. The desired feed pressure set corresponds to the actual pressure in the system, which means that it is relatively easy to make a forecast for this drilling parameter since the set value for the feed pressure and the actual pressure are directly linked to each other.
För att ställa in matningshastigheten (borrsjunkningen) dvs. hur snabbt som släden/borrmaskinen ska drivas framåt matningshastigheten flöde ventilen. styrs vanligen genom att flödet genonx ventilen anordnas direkt styrström till Varje önskat flöde bestäms genom att operatören (borrsjunkningen) måste motsvarande ställas in. Den elektroniskt styrda hydrauliska proportionellt mot en ventilen. eller serviceteknikern fastställer motsvarande styrström som borrparameter till den elektroniskt styrda hydraulventilen. Om tryckdifferensen. över 'ventilen. hålls konstant öppnas den tryckkompenserade ventilens öppningsarea proportionellt mot den satta strömmen och på så sätt fås ett flöde som reglerar' matningshastigheten.To set the feed rate (drilling sink) ie. how fast the sled / drill should be driven forward the feed rate flow valve. is usually controlled by arranging the flow through the valve direct control current to Each desired flow is determined by the operator (drilling sink) having to be set accordingly. The electronically controlled hydraulic proportional to a valve. or the service technician determines the corresponding control current as the drilling parameter of the electronically controlled hydraulic valve. About the pressure difference. over the 'valve. If it is kept constant, the opening area of the pressure-compensated valve is opened in proportion to the set current and in this way a flow is obtained which regulates the supply speed.
Varje strömvärde motsvarar en specifik hastighet men eftersom ström inte är ett direkt värde för hastighet så är det mycket svårare för operatören att få en känsla för vilken ström som kommer att resultera i vilken hastighet vid inställningen av riggen. Det kräver en lång erfarenhet 10 15 20 25 30 35 534 B55 av styrsystemet för att veta vilken hastighet som ett specifikt strömvärde motsvarar. När sedan operatören eller serviceteknikerna jobbar med en annan borrigg med en annan ventil eller andra dimensioner på matningscylinder/matarmotor så motsvarar samma styrström en helt annan matarhastighet. Detta resulterar ofta i att operatören/serviceteknikern ställer in styrsystemet med förmodade lämpliga värden för borrparametrarna och sedan testar värdena genom att utföra provborrningar. Under manuellt av att provborrningarna utförs korrigeringar styrströmmarna för den aktuella förlitar hydraulventilen för passa applikationen. Om operatören/serviceteknikern sig på att parametrarna så finns alltid risken att provborrningen för provborrning för korrigera någon applikation utelämnas och därmed korrigeras inte Det att inställningarna blir inaktuella när borriggen utnyttjats en tid och utrustningen blir motsvarande parametrar. förekommer också sliten. Styrströmmen är vidare beroende av vilken matarcylinder eller matarmotor som används i det aktuella fallet.Each current value corresponds to a specific speed, but since current is not a direct value for speed, it is much more difficult for the operator to get a sense of which current will result in which speed when setting the rig. It requires a long experience 10 15 20 25 30 35 534 B55 of the control system to know which speed corresponds to a specific current value. When then the operator or service technicians work with a different drilling rig with a different valve or other dimensions on the feed cylinder / feed motor, the same control current corresponds to a completely different feed speed. This often results in the operator / service technician setting up the control system with presumed suitable values for the drilling parameters and then testing the values by performing test drilling. During the manual of the test drilling is performed corrections the control currents of the current rely on the hydraulic valve to fit the application. If the operator / service technician agrees with the parameters, there is always the risk that the test drilling for test drilling to correct any application is omitted and thus not corrected. also occurs worn. The control current also depends on which feed cylinder or feed motor is used in the case in question.
Vid borrning med en borrmaskin av ovanstående typ är det vanligt att de rådande borrningsförhâllandena ofta förändras. Det finns ett stort antal bergarter, och beroende på hur deras uppbyggnad, t.ex. beträffande hårdhet, är de olika svåra att borra i. Allmänt gäller att en ökning av' matningshastigheten (borrsjunkningen) utgör en indikation på att berget blir mjukare.When drilling with a drilling machine of the above type, it is common that the prevailing drilling conditions often change. There are a large number of rocks, and depending on how their structure, e.g. In terms of hardness, they are variously difficult to drill in. In general, an increase in the feed rate (drilling subsidence) is an indication that the rock is becoming softer.
Ovanstående gör också att det är svårt att göra generella rekommendationer för hur riggarna ska ställas in eftersom styrströmmarna sällan motsvarar samma hastighet för olika riggsorter. att det är att borriggen på plats för borrning på en ny lokalisering. Det existerar således ett behov av en förbättrad. metod och Det gör svårt ställa in anordning för reglering av matningshastigheten. 10 15 20 25 30 35 53fl E85 REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ett första ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en metod och en anordning av inledningsvis angivet slag som löser ovanstående problem. har de ett styrsystem karaktäriserande kännetecknen i krav 10.The above also makes it difficult to make general recommendations for how the rigs should be set because the control currents rarely correspond to the same speed for different rig types. that it is that the drilling rig is in place for drilling at a new location. There is thus a need for an improved one. method and It makes it difficult to set the device for controlling the feed rate. 1015 20 25 30 35 53fl E85 DISCLOSURE OF THE INVENTION A first object of the invention is to provide a method and a device of the kind initially indicated which solves the above problems. they have a control system characterizing features in claim 10.
Lösningen är en metod som karaktâriserande kännetecknen i krav 1 och enligt de En sådan metod för reglering av en matningshastighet hos en bergborrmaskin vid borrning i berg, varvid bergborrmaskinen är anordnad med en styrenhet, innefattar: a) att mata in en referenshastighet till styrenheten, och b) att automatiskt reglera matningshastigheten i beroende av referenshastigheten.The solution is a method according to the characterizing features of claim 1 and according to such a method for controlling a feed rate of a rock drilling machine when drilling in rock, wherein the rock drilling machine is provided with a control unit, comprises: b) to automatically regulate the feed rate depending on the reference speed.
Ett matningshastighet hos sådant datoriserat styrsystem för reglering av en en bergborrmaskin vid borrning i berg, varvid styrsystemet innefattar en styrenhet samt inmatningsenhet anordnad att motta en referenshastighet till att automatiskt för styrenheten, varvid styrenhet är anordnad reglera matningshastigheten bergborrmaskinen i beroende av referenshastigheten.A feed rate of such a computerized control system for controlling a rock drilling machine when drilling in rock, the control system comprising a control unit and an input unit arranged to receive a reference speed for automatically controlling the feed rate of the rock drilling machine for the control unit, wherein the control unit is arranged.
Genom att beroende av reglera automatiskt i referenshastigheten genom att den önskade matningshastigheten hastigheten, referenshastigheten, utnyttjas som reglerparameter är det möjligt för operatören att göra en noggrann och enkel hastighetsinställning som är tillämplig för den valda applikationen istället för att mata in ett erfarenhetsmässigt antaget strömvärde endast representerar en hastighet och därför inte är anpassad till den individuella pborriggen.By depending on automatic control in the reference speed by using the desired feed speed, the reference speed, as a control parameter, it is possible for the operator to make an accurate and simple speed setting that is applicable to the selected application instead of entering an empirically assumed current value only represents a speed and therefore is not adapted to the individual drilling rig.
SOm Eftersom 'varje borrigg har olika funktion beroende av individuella parametrar för borriggen och matarmotor och matarcylinder/hydraulcylinder har individuella skillnader och inte ger en lika 10 15 20 25 30 35 534 B55 utstyrning trots lika modell går det inte att ange en allmängiltig styrström för varje applikation.Since each drilling rig has a different function depending on individual parameters of the drilling rig and the feed motor and feed cylinder / hydraulic cylinder have individual differences and do not provide an equal equipment despite the same model, it is not possible to specify a universal control current for each application.
Hydraulventilens aktuella utstyrning är exempelvis beroende av parametrarna temperatur, viskositet och kvalitet på hydrauloljan, vilka också kan förändras under drift. funktion, En hydraulventil har inte heller en helt linjär utan är 'vanligen linjär incml ett förutbestämt fördel att matningshastigheten automatiskt är således att det är möjligt att enkelt göra en individuell korrekt matningshastigheten för varje borrigg. Vår uppfinning omrâde. En med reglera och inställning av ger en enklare, vad ett att och en snabbare och mer korrekt inställning än som kan åstadkommas om operatören istället ställer in erfarenhetsbaserat strömvärde som måste testas genom ett flertal efterföljande gånger utföra en provborrning korrigering av styrströmmen för hydraulventilen. manuellt för varje provborrning för att anpassa inställningen till den aktuella applikationen.The actual equipment of the hydraulic valve depends, for example, on the parameters temperature, viscosity and quality of the hydraulic oil, which can also change during operation. function, A hydraulic valve also does not have a completely linear but is usually linear incml a predetermined advantage that the feed rate is automatic so that it is possible to easily make an individual correct feed rate for each drilling rig. Our invention area. One with regulation and setting of provides a simpler, what a that and a faster and more correct setting than can be achieved if the operator instead sets experience-based current value that must be tested by several subsequent times perform a test drilling correction of the control current for the hydraulic valve. manually for each test well to adjust the setting to the current application.
Eftersom inställningsprocessen härmed är förenklad samt risken för felaktiga inställningar av riggen är minimerad blir behovet av utbildning av operatören mindre, vilket dessutom innebär en resursbesparing.Since the setting process is hereby simplified and the risk of incorrect settings of the rig is minimized, the need for training by the operator is reduced, which also means a saving of resources.
I en utföringsform av metoden enligt uppfinningen innefattar metoden vidare att bestämma en styrsignal i beroende av att styrsignalen I en referenshastigheten, och reglera matningshastigheten i beroende av ytterligare utföringsforux av' metoden enligt uppfinningen innefattar metoden vidare att bestämma en aktuell matningshastighet, och att beräkna styrsignalen i beroende av referenshastigheten och den aktuella matningshastigheten. Därvid utnyttjas ett datoriserat styrsystem enligt uppfinningen som innefattar- medel att bestämma en aktuell matningshastighet, och en beräkningsenhet anordnad att beräkna en styrsignal i beroende av referenshastigheten och den aktuella matningshastigheten, och reglera den "nya matningshastigheten i beroende av styrsignalen. 10 15 20 25 35 534 B65 En fördel med denna utföringsform är att den verkliga aktuella reglerparameter. matningshastigheten utnyttjas som Detta är både intuitivt enklare för en operatör/servicetekniker_ samt tidsbesparande eftersom operatören/serviceteknikern inte behöver pröva flera olika strömvärden som han sedan väljer emellan för varje hastighet utan systemet istället utför denna inställning automatiskt. automatiskt i Eftersom regleringen sker jämförelse med den verkliga aktuella matningshastigheten att borrigg med större säkerhet ställs in på ett korrekt sätt. möjliggörs specifika parametrar för en specifik I en utföringsform enligt uppfinningen repeteras stegen b- d. Detta är en fördel eftersom en iterativ process kan ge ett mer noggrant resultat. Detta gör det möjligt att successivt reglera in styrsignalen motsvarande en önskad hastighet. Det gör det dessutom möjligt att snabba upp processen, eftersom processen är väl kontrollerad.In an embodiment of the method according to the invention, the method further comprises determining a control signal depending on the control signal in a reference speed, and controlling the feed rate depending on further embodiments of the method according to the invention further comprising determining a current feed rate, and calculating the control signal in depending on the reference speed and the actual feed rate. A computerized control system according to the invention is used, which comprises means for determining a current feed rate, and a calculation unit arranged to calculate a control signal in dependence on the reference speed and the current feed rate, and regulate the "new feed rate in dependence on the control signal." 534 B65 An advantage of this embodiment is that the actual current control parameter is used as This is both intuitively easier for an operator / service technician_ and time-saving because the operator / service technician does not have to try several different current values which he then chooses between for each speed without the system instead. performs this setting automatically.as automatically in Since the control is compared with the actual current feed speed that drilling rig with greater certainty is set correctly.specific parameters for a specific In an embodiment according to the invention are repeated steps a b- d. This is an advantage because an iterative process can give a more accurate result. This makes it possible to successively regulate the control signal corresponding to a desired speed. It also makes it possible to speed up the process, as the process is well controlled.
I en utföringsform enligt uppfinningen beräknas styrsignalen i beroende av skillnaden mellan den aktuella matningshastigheten och referenshastigheten. aktuella Eftersonl den matningshastigheten är en verklig uppmätt matningshastighet möjliggör detta en snabb och effektiv inställning av systemet.In an embodiment according to the invention, the control signal is calculated depending on the difference between the actual feed rate and the reference speed. current Eftersonl the feed rate is a real measured feed rate, this enables a fast and efficient setting of the system.
I en utföringsform enligt uppfinningen beräknas styrsignalen i beroende av medelvärdet av ett flertal på varandra följande bestämda värden för den aktuella matningshastigheten och referenshastigheten. Detta gör det möjligt att filtrera bort brus och eventuella enstaka onormala värden.In an embodiment according to the invention, the control signal is calculated in dependence on the average value of a plurality of consecutive determined values for the current feed rate and the reference speed. This makes it possible to filter out noise and any occasional abnormal values.
I en utföringsform enligt uppfinningen regleras den nya matningshastigheten så att lika med referenshastigheten eller lägre än referenshastigheten. Då begränsas hastigheten dels av den aktuella borrsjunkningen den är 10 15 20 25 30 35 534 E55 8 dels av miljöförutsättningar, exempelvis att borrkronan passerar en luftficka i berget, vilket förorsakar att hastigheten plötsligt ökar och motorn accelererar snabbt.In an embodiment according to the invention, the new feed rate is regulated so that equal to the reference speed or lower than the reference speed. Then the speed is limited partly by the actual drilling subsidence it is 10 15 20 25 30 35 534 E55 8 partly by environmental conditions, for example that the drill bit passes an air pocket in the rock, which causes the speed to suddenly increase and the engine accelerates quickly.
Eftersom referenshastigheten är en övre gräns för den nya hastigheten accelererar inte motorn på ett sätt som annars skulle ha varit skadligt för borrmaskinen. Då blir den nya matníngshastigheten även begränsad av den fysiska borrsjunkningen. Detta gör det möjligt att reglera hastigheten så att plötsliga accelerationer av borrmaskinen undviks.Since the reference speed is an upper limit for the new speed, the motor does not accelerate in a way that would otherwise be harmful to the drill. Then the new feed rate will also be limited by the physical drilling subsidence. This makes it possible to regulate the speed so that sudden accelerations of the drill are avoided.
I en utföringsform enligt uppfinningen innefattar metoden vidare att matningsflödet PI-regleras (proportionell och integrerande reglering) i beroende av en referenshastighet. Vilket är en fördel exempelvis när styrsystemet reglerar mot att referenshastigheten är konstant under en tidsperiod.In an embodiment according to the invention, the method further comprises that the feed flow is PI-regulated (proportional and integrative control) in dependence on a reference speed. Which is an advantage, for example, when the control system regulates against the reference speed being constant for a period of time.
I en utföringsform enligt uppfinningen innefattar metoden att integrerande och deriverande reglering) vidare matningsflödet PID-regleras (proportionell, i beroende av en referenshastighet. Detta är en fördel om .den aktuella hastigheten ökar och minskar plötsligt och oförutsett exempelvis till följd av att borrkronan stöter på håligheter eller luftfickor i berget eller löst bergmaterial.In an embodiment according to the invention, the method of integrating and deriving control further comprises the feed flow PID (proportional, depending on a reference speed. This is an advantage if the current speed increases and decreases suddenly and unforeseen, for example due to the drill bit encountering cavities or air pockets in the rock or loose rock material.
I en utföringsform enligt uppfinningen innefattar metoden vidare att den nya matningshastigheten regleras så att den är inom ett intervall innefattande referenshastigheten.In an embodiment according to the invention, the method further comprises that the new feed rate is regulated so that it is within a range comprising the reference speed.
Detta är en fördel då en relativt konstant borrningshatighet behövs. Ett typiskt värde för intervallet är ¿5% av referenshastigheten. Även snävare intervall är fördelaktiga.This is an advantage when a relatively constant drilling speed is needed. A typical value for the range is ¿5% of the reference speed. Even narrower intervals are advantageous.
I en utföringsform enligt uppfinningen hämtas styrsignalen ur en referenstabell i beroende av referenshastigheten. 10 15 20 25 35 534 B55 9 I en utföringsform 'enligt uppfinningen bestäms den aktuella matningshastigheten i beroende av en positionsförändring av den impulsalstrande anordningen relativt bärorganet. I en föredragen. utföringsfornx mäts den aktuella positionen med en positionsgivare. Detta är enkelt positionsgivare med syfte att ange slädens position på matarbalken. en fördel eftersom borriggar utrustas med Den aktuella hastigheten beräknas exempelvis i beroende av en positionsförändring under en uppmätt tidsperiod.In an embodiment according to the invention, the control signal is retrieved from a reference table depending on the reference speed. In an embodiment according to the invention, the actual feed speed is determined in dependence on a position change of the impulse generating device relative to the support member. In a preferred. For example, the current position is measured with a position sensor. This is a simple position sensor for the purpose of indicating the position of the carriage on the feed beam. an advantage because drilling rigs are equipped with The current speed is calculated, for example, depending on a position change during a measured period of time.
I en utföringsform enligt uppfinningen bestäms den 'aktuella hastigheten genom att beräkna den impulsalstrande anordningens acceleration. Därvid utnyttjas exempelvis en accelerometer för att bestämma accelerationen och sedan beräknas beroende. av från hastigheten i utsignalen accelerometern.In one embodiment of the invention, the actual velocity is determined by calculating the acceleration of the pulse generating device. In this case, for example, an accelerometer is used to determine the acceleration and then the dependence is calculated. off from the speed of the output accelerometer.
I en utföringsform enligt uppfinningen mäts den aktuella hastigheten med en hastighetsgivare. Det är enkelt att utrusta en släde eller matarbalk med en hastighetsgivare och ansluta denna till styrenheten. I I en utföringsform enligt uppfinningen reglerar en flödesreglerad matningshastighet den impulsalstrande anordningens förflyttning längs med bärorganet varvid flödet därvid regleras som funktion av styrsignalen. Detta gör det möjligt att reglera borrmaskinens rörelse med en hydraulventil.In an embodiment according to the invention, the actual speed is measured with a speed sensor. It is easy to equip a sled or feed beam with a speed sensor and connect it to the control unit. In an embodiment according to the invention, a flow-regulated feed rate regulates the movement of the impulse-generating device along the support means, the flow thereby being regulated as a function of the control signal. This makes it possible to regulate the movement of the drill with a hydraulic valve.
I en utföringsform enligt uppfinningen innefattar metoden vidare att matningsflödet regleras. att reglera elektriskt utföringsform kan även en hydraulpilot utnyttjas för att Detta gör det möjligt borrmaskinens rörelse med exempelvis en reglerad hydraulventil. I en annan reglera hydraulventilen. 10 15 20 25 35 534 B55 10 ett nedladdningsbart i. en dators internminne, direkt vilket program innefattar programkod för att kontrollera en metod enligt metodkrav 1-9 enligt uppfinningen. ett datorprogram, Uppfinningen omfattar även datorprogram Uppfinningen omfattar med ett inspelat vilket datorprogram är designat att få en dessutom datorläsbart medium dator att utföra stegen enligt något av kraven 1-9.In an embodiment according to the invention, the method further comprises that the feed flow is regulated. to control the electrical embodiment, a hydraulic pilot can also be used to This makes it possible for the drilling machine to move with, for example, a regulated hydraulic valve. In another regulate the hydraulic valve. 10 15 20 25 35 534 B55 10 a downloadable i. Of a computer's internal memory, directly which program includes program code for checking a method according to method claims 1-9 according to the invention. The invention also comprises a computer program.
Uppfinningen omfattar vidare en borrigg innefattande ett datoriserat styrsystem enligt krav 20.The invention further comprises a drilling rig comprising a computerized control system according to claim 20.
Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och patentkrav.Advantageous further developments of the invention appear from the following description and claims.
FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, i vilka figur l visar en bergborrningsrigg enligt en utföringsform av uppfinningen, figur 2 visar en matarbalk med borrmaskin på borriggen i figur 1 mer i detalj, figur 3 visar ett reglersystem enligt en utföringsform av uppfinningen, figur 4A visar en datordisplay enligt känd teknik, figur 4B visar en datordisplay enligt en utföringsform av uppfinningen, figur 5A visar ett flödesdiagram enligt en utföringsform av uppfinningen och figur 5B visar ytterligare ett flödesdiagram enligt en utföringsform av uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail by describing exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a rock drilling rig according to an embodiment of the invention, Figure 2 shows a feed beam with drilling machine on the drilling rig in Figure 1 in more detail, Figure 3 shows a control system according to an embodiment of the invention, Figure 4A shows a computer display according to the prior art, Figure 4B shows a computer display according to an embodiment of the invention, Figure 5A shows a flow diagram according to an embodiment of the invention and Figure 5B shows a further flow diagram according to an embodiment of the invention.
BESKRIVNING Av UTFöRmc-SEXEMPEL Följande beskrivning beskriver en underjordsrigg, men uppfinningen kan även appliceras på en ovanjordsrígg. 10 15 20 25 30 35 534 B55 ll Figur 1 visar en bergborrningsrigg 10 för tunneldrivning, malmbrytning eller installation av bergsförstärkningsbultar vid t.ex. tunneldrivning eller gruvdrift. Borriggen 10 inkluderar en bom 11, vars ena ände lla är ledbart fäst vid en 'bärare 12, såsom ett fordon, via ett eller flera ledorgan. och. vi vars andra llb är anordnad en matarbalk 13 impulsalstrande anordning i ände som Auppbär en form av en borrmaskin 14.DESCRIPTION OF EMBODIMENT SEX EXAMPLES The following description describes an underground rig, but the invention can also be applied to an above-ground rig. 10 15 20 25 30 35 534 B55 ll Figure 1 shows a rock drilling rig 10 for tunnel driving, ore mining or installation of rock reinforcement bolts at e.g. tunneling or mining. The drilling rig 10 includes a boom 11, one end 11a of which is hingedly attached to a carrier 12, such as a vehicle, via one or more hinge means. and. we whose second 11b is arranged a feed beam 13 impulse generating device at the end which carries a form of a drilling machine 14.
Borrmaskinen 14 är förskjutbar längs matarbalken 13, genererar och stötvågor som via en borrsträng 15 och en borrkrona 18 överförs till berget 17. Riggen 10 innefattar ett styrenhet datoriserat innefattande en 16, borrparametrar enligt föreliggande uppfinning och. enligt vad som kommer att beskrivas nedan.- Styrenheten 16 kan användas för att övervaka. position, vidare kontrollsystem vilken kan användas vid styrning av riktning och. borrat avstånd osv. med avseende på borrmaskin och bärare. ett Det datoriserade kontrollsystemet kan även användas för förflyttning av riggen 10, även om ett separat kontrollenhet naturligtvis kan användas för detta. Det datoriserade kontrollsystemet utnyttjas även för att övervaka position, riktning och borrat avstånd osv. med avseende på borrmaskin och bärare.The drilling machine 14 is slidable along the feed beam 13, generates and shock waves which are transmitted via a drill string 15 and a drill bit 18 to the rock 17. The rig 10 comprises a control unit computerized comprising a 16, drilling parameters according to the present invention and. as will be described below.- The control unit 16 can be used for monitoring. position, further control system which can be used in direction control and. drilled distance, etc. with respect to drill and carrier. The computerized control system can also be used to move the rig 10, although a separate control unit can of course be used for this. The computerized control system is also used to monitor position, direction and drilled distance, etc. with respect to drill and carrier.
I figur 2 visas matarbalken 13 med borrmaskinen 14 mer i detalj. Borrmaskinen 14 är fäst vid en längs matarbalken 13 förskjutbar släde 20, vars rörelse längs matarbalken 13 styrs av en matarcylinder 22, vilken i detta exempel Ett alternativt sätt att driva borrmaskinen 14 framåt är att använda en så kallad kedjematare, utgörs av en hydraulcylinder. -där matarcylindern är ersatt med en kugghjulsförsedd hydraulmotor som är nmnterad längst bak på mataren. Med hjälp av en kedja, som är fäst i släden, och ett kugghjul längst fran: på. mataren för släden med och bakåt. matarbalken 13 i position för borrning, borrmaskinen framåt inställs Vid borrning företrädesvis med borrmaskinen 14 så långt tillbakaskjuten som möjligt i syfte att möjliggöra att en borrsträngskomponent 24, i 10 15 20 25 30 35 534 B85 12 nämnda borrsträng 15, kan kopplas till borrmaskinen via en i borrmaskinen 14 innefattad adapter 26. Adaptern är i sin ena ände fäst i borrmaskinen 14 och i sin andra ände försedd med medel, exempelvis gängor, ej visade, för anslutning till borrsträngskomponenten 24. På detta sätt är borrkronan 18 lokaliserad relativt nära ett vid matarbalken 13 anordnat främre borrstöd 27. Vid matarbalkens bortre ände är också i detta fall en slangtrumma 28 anordnad, slangtrumman styr slangar för försörjning av till borrmaskinens 14 olika enheter under borrning. Varefter borrningen fortskrider kommer matarcylindern att förskjuta borrmaskinen i riktnimg mot berget för att, när släden 20 förskjutits i riktning mot berget till ett främre ändläge, frikopplas från den in i berget borrade borrsträngskomponenten så att en ny borrstrângskomponent av passande längd kan anslutas mellan borrmaskin och borrstrângskomponent 24, varvid borrningen kan fortsätta till dess ett hål av önskad längd erhållits.Figure 2 shows the feed beam 13 with the drilling machine 14 in more detail. The drilling machine 14 is attached to a slide 20 slidable along the feed beam 13, the movement of which along the feed beam 13 is controlled by a feed cylinder 22, which in this example is an alternative way of driving the drilling machine 14 forward. -where the feed cylinder is replaced by a geared hydraulic motor mounted at the rear of the feeder. By means of a chain, which is attached to the sled, and a gear furthest from: on. the feeder for the sledge with and back. feed bar 13 in position for drilling, the drilling machine is set forward When drilling, preferably with the drilling machine 14 pushed as far back as possible in order to enable a drilling string component 24, in said drilling string 15, to be connected to the drilling machine via a adapter 26. The adapter is attached at one end to the drill 14 and at its other end provided with means, for example threads, not shown, for connection to the drill string component 24. In this way the drill bit 18 is located relatively close to one at the feed beam. 13 arranged at the front end of the feed beam. Also in this case a hose drum 28 is arranged, the hose drum guides hoses for supplying to the various units of the drilling machine 14 during drilling. As drilling proceeds, the feed cylinder will displace the drilling machine in the direction of the rock so that, when the carriage 20 is displaced in the direction of the rock to a forward end position, it is disengaged from the drill string component drilled into the rock so that a new drill string component can be connected. 24, whereby the drilling can continue until a hole of the desired length is obtained.
I de fall borrsträngskomponenten 24 i sig själv tillhandahåller önskat hàldjup behöver naturligtvis inte någon ytterligare borrstrângskomponent användas. 12 matarbalk 13 ej visad i figur.Of course, in cases where the drill string component 24 itself provides the desired holding depth, no additional drill string component needs to be used. 12 feed beam 13 not shown in figure.
På bârarens sitter en positionsgivare monterad, 20 och matarbalken 13 Positionsgivaren mäter slädens relativt till Styrenheten 16 beräknar med hjälp av därmed borrmaskinens 14 position och sänder positionsangivelser styrenheten 16. positionsangivelserna hur lång sträcka som borrats.A position sensor is mounted on the carrier, 20 and the feed beam 13. The position sensor measures the slide relative to the control unit 16, calculates the position of the control unit 14 with the aid of the drilling machine 14 and sends position indications to the position indicating how long distance has been drilled.
Figur 3 visar en schematisk ett reglersystem 30 som reglerar en borrmaskin 31.Figure 3 shows a schematic of a control system 30 which controls a drilling machine 31.
Borrmaskinen är 31 fast anordnad vid en släde som är glidbart anordnad vid en matarbalk 32. utföringsform av Reglersystemet 30 innefattar en styrenhet 33 som är anordnad. att reglera borrmaskinens 31 rörelser. balken att borrmaskinens rörelse, En matarcylinder 35 är anordnad slädens och därmed framåt eller bakåt längs matarbalken 32 genom att reglera matarcylinderns 35 vid för reglera borrsjunkningen, 10 15 20 35 534 B55 13 rörelser. Vid matarcylinderns 35 kolvstång 35a år ett vajerhjul 37 fast anordnat i matarcylinderns rörelseriktning. Vajerhjulet 37 är anordnat att driva en vajer 38 som är fäst vid matarbalken i sin ena ände 38a och i sin andra ände 38b vid släden. Matarcylindern 35 är på så sätt anordnad att reglera borrmaskinens 31 rörelser framåt bakåt att matarcylindern vajerhjulets 37 rotation medsols eller motsols. eller driver Istället för att förflytta borrmaskinen med ett vajerhjul och en vajer kan även ett kugghjul och en kedja användas. Vid användning av en vajerdrift fördelaktigt. Vid användande av en kedjedrift fördelaktigt. genom matarcylinder 35 âr hydraulmotor är Styrenheten 33 styr därmed borrmaskinens 31 rörelser genom att reglera matarcylinderns 35 rörelser. Vid inställningen av styrsystemet i denna utföringsform matar operatören 39 in olika borrparametrar, exempelvis matartryck och olika referenshastigheter för olika applikationer för borriggen, till styrenheten 33 elektroniskt styrd hydraulisk ventil 40 är ansluten till styrenheten 33. via en display, ej visad. En Styrenheten 33 styr borrmaskinens rörelser genom att styra flödet q från den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen 40 till styrda hydrauliska ventilen 40 är ansluten matarcylindern 35. Den elektroniskt till matarcylindern sà att den reglerar matarcylinderns 35 kolvstångs 35a rörelser. Flödet q styrs genom att hålla därmed blir flödet q direkt proportionell mot öppningsarean A för ventilen. Matningsflödet q att hydraulventilens 40 anordnad tryckdifferensen Ap över ventilen konstant, strömregleras, så öppningsarea A är proportionell mot en styrström.The drilling machine 31 is fixedly mounted on a carriage which is slidably arranged on a feed beam 32. Embodiment of the Control System 30 comprises a control unit 33 which is arranged. to regulate the movements of the drilling machine 31. A feed cylinder 35 is arranged for the movement of the carriage and thus forwards or backwards along the feed beam 32 by regulating the movements of the feed cylinder 35 to regulate the drilling subsidence. At the piston rod 35a of the feed cylinder 35, a wire wheel 37 is fixedly arranged in the direction of movement of the feed cylinder. The wire wheel 37 is arranged to drive a wire 38 which is attached to the feed beam at its one end 38a and at its other end 38b to the carriage. The feed cylinder 35 is arranged in such a way as to regulate the movements of the drilling machine 31 forwards and backwards so that the feed cylinder 37 rotates the wire wheel 37 clockwise or counterclockwise. or drive Instead of moving the drill with a wire wheel and a wire, a gear wheel and a chain can also be used. When using a wire drive advantageous. When using a chain drive advantageous. through the feed cylinder 35 is a hydraulic motor, the control unit 33 thereby controls the movements of the drilling machine 31 by regulating the movements of the feed cylinder 35. When setting the control system in this embodiment, the operator 39 enters different drilling parameters, for example feed pressure and different reference speeds for different applications for the drilling rig, to the control unit 33 electronically controlled hydraulic valve 40 is connected to the control unit 33 via a display, not shown. A control unit 33 controls the movements of the drilling machine by controlling the flow q from the electronically controlled hydraulic valve 40 to the controlled hydraulic valve 40 is connected to the feed cylinder 35. It electronically to the feed cylinder so that it regulates the movements of the piston rod 35a of the feed cylinder 35. The flow q is controlled by holding, thus the flow q becomes directly proportional to the opening area A of the valve. The supply flow q that the pressure difference Ap of the hydraulic valve 40 is arranged over the valve is constantly regulated, so that the opening area A is proportional to a control current.
Den hydrauliska ventilen 40 är anordnad vid en tank 41.The hydraulic valve 40 is arranged at a tank 41.
Tryckdifferensen är lika. med. differensen av' trycket för flödet från den hydrauliska ventilen 40, det tryck och trycket pl för flödet dvs. som går till matarcylindern p2, till den hydrauliska ventilen 40: 10 15 20 25 30 35 534 B55 14 Ap=p2-pl (2) Matningstrycket p2, begränsas till ett maximalt önskvärt matningstryck med en hydraulisk ventil 42. Den hydrauliska ventilen 42 kontrolleras av Den 41.The pressure difference is equal. with. the difference of the pressure for the flow from the hydraulic valve 40, the pressure and the pressure p1 for the flow, i.e. which goes to the feed cylinder p2, to the hydraulic valve 40: 10 15 20 25 30 35 534 B55 14 Ap = p2-pl (2) The supply pressure p2, is limited to a maximum desired supply pressure with a hydraulic valve 42. The hydraulic valve 42 is controlled by On the 41st.
Systemtrycket begränsar det maximala matningstryck som kan erhållas. styrsystemet 33. hydrauliska ventilen 42 är anordnad vid tanken Systemtrycket regleras med hjälp av en pump som drivs med borriggens huvudmotor, i detta fall en dieselmotor 36. Det kan även vara en elmotor, speciellt när riggen är en underjordsrigg.The system pressure limits the maximum feed pressure that can be obtained. control system 33. hydraulic valve 42 is arranged at the tank The system pressure is regulated by means of a pump driven by the drilling rig's main motor, in this case a diesel motor 36. It can also be an electric motor, especially when the rig is an underground rig.
Tryckdifferensen Ap över den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen 40 hålls väsentligen konstant genom att tryckregelande ventil 43. styra trycket pl till ventilen med en mekanisk Tryckdifferensen Ap över den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen. 40 kontrolleras genom att styra trycket till den hydrauliska ventilen 40 genonl att kontrollera trycket pl med, en tryckreglerande ventil 43.The pressure difference Ap over the electronically controlled hydraulic valve 40 is kept substantially constant by pressure regulating valve 43. controlling the pressure p1 to the valve with a mechanical The pressure difference Ap over the electronically controlled hydraulic valve. 40 is controlled by controlling the pressure of the hydraulic valve 40 by controlling the pressure pl with a pressure regulating valve 43.
På riggens matarbalk 33 är här vidare en positionsgivare 45 anordnad för att bestämma borrmaskinens position X relativt matarbalken. Positionsgivaren 45 är ansluten till styrenheten 33. Positionsgivaren 45 skickar information om borrmaskinens position X till Utifrån borrmaskinens fortlöpande position räknar styrenheten ut hur långt som borrats. Styrenheten 33 är även utrustad med en tidsregistrerande styrenheten 32. anordning. I denna utföringsform beräknar styrenheten 33 borrmaskinens positionsförändring i beroende av information från positionsgivaren 45 och den tidsregistrerande och därefter en aktuell anordningen, matningshastighet. I referenshastighet beroende av den en önskad aktuella styrsignal S. och den styrenheten 33 en matningshastigheten beräknar Styrenheten beräknar därefter automatiskt en ny matningshastighet för den nämnda impulsalstrande anordningen i beroende av 10 15 20 25 30 534 B55 15 styrsignalen S. Referenshastigheten hämtas exempelvis från borrparametrarna för den aktuella applikationen eller från ett tidigare uppmätt värde för den aktuella applikationen.Further, on the feed beam 33 of the rig, a position sensor 45 is arranged here for determining the position X of the drilling machine relative to the feed beam. The position sensor 45 is connected to the control unit 33. The position sensor 45 sends information about the position X of the drilling machine to From the continuous position of the drilling machine, the control unit calculates how far it has been drilled. The control unit 33 is also equipped with a time-recording control unit 32. In this embodiment, the control unit 33 calculates the position change of the drilling machine in dependence on information from the position sensor 45 and the time recorder and then a current device, feed rate. In reference speed depending on the desired current control signal S. and the control unit 33 a feed rate calculates, the control unit then automatically calculates a new feed rate for the said pulse generating device in dependence on the control signal S. The reference speed is taken from the drilling parameters for the current application or from a previously measured value for the current application.
Slutligen beräknar styrenheten 33 en styrström S i beroende av styrsignalen S. Styrenheten 33 reglerar automatiskt den hydrauliska ventilen 40 genom att reglera ventilens styrström så att flödet genom ventilen ändras så att det borrmaskinen. motsvarar den nya matningshastigheten för Styrenheten 33 reglerar i detta fall den nya hastigheten som en PID-regulator, men kan självklart även reglera den nya hastigheten som någon annan typ av regulator, exempelvis en PI-regulator, eller en adaptiv regulator.Finally, the control unit 33 calculates a control current S depending on the control signal S. The control unit 33 automatically regulates the hydraulic valve 40 by regulating the control current of the valve so that the flow through the valve is changed so that it drills. corresponds to the new feed speed for the Control Unit 33 in this case regulates the new speed as a PID controller, but can of course also regulate the new speed as some other type of controller, for example a PI controller, or an adaptive controller.
Om istället kugghjulsförsedd hydraulmotor i en annan utföringsform, ej matarcylindern är ersatt med en visad i figur, drivs borrmaskinen framåt genom att använda Släden med borrmaskinen drivs framåt och bakåt längs balken med hjälp av en vid släden fäst och av hydraulmotorn driven kedja, vilken löper längs matarbalken. en så kallad kedjematare.If instead the geared hydraulic motor in another embodiment, the feed cylinder is not replaced with one shown in the figure, the drill is driven forward by using The carriage with the drill is driven forwards and backwards along the beam by means of a chain attached to the carriage and driven by the hydraulic motor the feed bar. a so-called chain feeder.
Den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen är därvid ansluten till styrenheten 33. Styrenheten styr i detta fall borrmaskinens rörelser genom att styra flödet q från den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen till hydraulmotorn. Den elektroniskt styrda hydrauliska ventilen är ansluten till hydraulmotorn så att den reglerar hydraulmotorns kolvstàngs rörelser. Flödet q styrs på samma sätt som ovan beskrivits genom att hålla tryckdifferensen Ap över ventilen konstant, därmed. blir flödet q direkt proportionell mot öppningsarean A för att hydraulventilens öppningsarea A är anordnad proportionell ventilen. Matningsflödet q strömregleras, så mot en styrström.The electronically controlled hydraulic valve is then connected to the control unit 33. In this case, the control unit controls the movements of the drilling machine by controlling the flow q from the electronically controlled hydraulic valve to the hydraulic motor. The electronically controlled hydraulic valve is connected to the hydraulic motor so that it regulates the movements of the piston rod of the hydraulic motor. The flow q is controlled in the same way as described above by keeping the pressure difference Ap across the valve constant, thus. the flow q becomes directly proportional to the opening area A because the opening area A of the hydraulic valve is arranged proportionally to the valve. The supply flow q is current regulated, so against a control current.
I en första utföringsform av en borrapplikation utförs begränsande styrning: 10 15 20 25 30 534 B55 16 Operatören bestämmer för denna applikation en maximal hastighet för borrmaskinen som referenshastighet. aktuella När den matningshastigheten, närmar sig den angivna maximala hastigheten så beräknar att strypa matarcylindern att ökar När hastigheten sjunker beräknar och sänder till hydrauliska ventilen så att ventilöppningen ökas för att inte borrningen ska försämras. Vid denna utföringsform där en maximal tillåts under borrning i penetrationshastigheten styrenheten en ny flödet bromsas styrström avsedd från hydrauliska ventilen och därmed. Därmed säkerställer styrenheten hastigheten inte ytterligare. styrenheten ytterligare en ny styrström den hastighet uppnås den maximala hastigheten inte fast berg eftersom genom berget begränsar borrsjunkningen. Det är först när borrmaskinen träffar lättborrade partier i matningshattigheten kan öka för hâlrum eller berget som snabbt och styrenheten initierar en begränsning av hastigheten när den närmar sig den Därmed _skyddas utrustningen från att få en för hög hastighet eller att angivna maximala hastigheten. accelerera för snabbt varvid annars utrustningen riskerar att gå sönder eller borrkax gör att borrkronan sätter igen eller borrkronan fastnar eftersom spolmediet som avlägsnar borrkaxet försvinner ut i sprickor i berget.In a first embodiment of a drilling application, limiting control is performed: 10 15 20 25 30 534 B55 16 The operator determines for this application a maximum speed for the drilling machine as a reference speed. current When the feed speed approaches the specified maximum speed, the throttle cylinder chooses to increase. In this embodiment where a maximum is allowed during drilling in the penetration speed control unit a new flow brakes control current intended from the hydraulic valve and thus. Thus, the control unit does not further ensure the speed. the control unit another new control current the speed is reached the maximum speed not solid rock because through the rock limits the drilling subsidence. It is only when the drilling machine hits easily drilled portions in the feed rate that the cavity or rock can increase rapidly and the control unit initiates a speed limitation as it approaches. accelerate too fast, otherwise the equipment risks breaking or the drill bit causes the drill bit to clog or the drill bit to get stuck because the flushing medium that removes the drill bit disappears into cracks in the rock.
I en andra utföringsform av en borrapplikation regleras en önskad hastighet: Operatören anger en bestämd medelhastighet som referenshastighet för matningshastigheten. Vilket innebär att om den aktuella hastigheten är för låg ökar styrenheten 33 den hydrauliska ventilens 40 utstyrning.In a second embodiment of a drilling application, a desired speed is regulated: The operator specifies a certain average speed as the reference speed for the feed speed. Which means that if the current speed is too low, the control unit 33 increases the equipment of the hydraulic valve 40.
Vidare om den aktuella hastigheten är för hög minskar styrenheten den hydrauliska ventilens 40 utstyrning. Denna styralgoritm är lämplig vid exempelvis igängning och urgängning av' borrstål. Då är' det ~viktigt att hålla en förutbestämd. hastighet för att inte nöta. pà gängorna i onödan. Då styrs borrmaskinen så att den nya hastigheten är inom ett intervall. Ett typiskt intervall är 10 15 20 35 534 E85 17 referenshastigheten Även snävare intervall är ¿5%. fördelaktiga.Furthermore, if the current speed is too high, the control unit reduces the equipment of the hydraulic valve 40. This control algorithm is suitable for, for example, threading and unwinding of drill steel. Then it's ~ important to keep a predetermined. speed so as not to wear. on the threads unnecessarily. Then the drill is controlled so that the new speed is within a range. A typical range is 10 15 20 35 534 E85 17 reference speed Even narrower intervals are ¿5%. advantageous.
I en annan utföringsform grovregleras styrsignalen genom att tillföra styrenheten en referenstabell som anger en specifik ventilutstyrning för en 'viss matningshastighet.In another embodiment, the control signal is coarsely controlled by supplying the control unit with a reference table indicating a specific valve control for a certain feed rate.
Därefter finjusterar styrenheten den aktuella hastigheten genom att reglera styrsignalen vid drift av borriggen.Then the control unit fine-tunes the current speed by regulating the control signal during operation of the drilling rig.
I en annan utföringsform ej visad är istället för positionsgivaren en accelerometer (ej visad) anordnad vid matarbalken för att bestämma accelerationen av borrmaskinen relativt matarbalken och den aktuella matningshastigheten beräknas sedan i beroende av' nämnda acceleration.In another embodiment not shown, instead of the position sensor, an accelerometer (not shown) is arranged at the feed beam to determine the acceleration of the drilling machine relative to the feed beam and the actual feed speed is then calculated in dependence on said acceleration.
I ytterligare en utföringsform av en borrapplikation utförd i det datoriserade kontrollsystemet eller i en extern dator för att ställa in en referenstabell. utnyttjas en kalibreringsfunktion Kalibreringen utförs när riggen är ny och när en komponent i riggen bytts ut.In a further embodiment of a drilling application performed in the computerized control system or in an external computer for setting up a reference table. a calibration function is used The calibration is performed when the rig is new and when a component in the rig has been replaced.
I ännu en utföringsform av en borrapplikation drivs riggen i ett ”nödläge” exempelvis om positionsgivaren går sönder.In yet another embodiment of a drilling application, the rig is operated in an "emergency", for example if the position sensor breaks.
Dä utnyttjas en referenstabell, på samma sätt som ovan beskrivits. Detta ger visserligen inte en lika korrekt hastighet men ändå en tillräckligt noggrann inställning så att det möjliggör fortsatt borrning med riggen, till dess att reservdelar har anlänt. exempelvis Figur 4A visar två datordisplayer 50a, 50b, enligt känd teknik, i vilka referensparametrar är inmatade såsom begynnelseparametrar, exempelvis olika matartryck (bar) och olika strömvärden (mA) representerande olika hastigheter för olika applikationer för borriggen hämtade ur en referenstabell. Olika borrparametrar kan vara maximalt matningstryck, minimalt matningstryck, önskat matningstryck vid borrning, matningstryck vid pàhugg, 10 15 20 30 35 534 EEE 18 ström för kalibrering, framåt, motsvarande ström motsvarande maximal hastighet ström motsvarande minimal hastighet framåt, ström hastighet framåt, ström motsvarande hastighet vid borrning bakåt och/eller ström motsvarande maximal hastighet vid påhugg. vid borrning Figur 4B visar två datordisplayer 50c, 50d, i vilket en operatör matar enligt en utföringsform av uppfinningen, in begynnelseparametrar, exempelvis olika matartryck (bar) och olika hastigheter (m/min) för olika applikationer för borriggen. Olika borrparametrar kan vara matningstryck vid páhugg, önskat matningstryck vid borrning, matningstryck vid borrning maximalt minimalt matningstryck vid borrning, kalibreringshastighet, önskad hastighet vid borrning, hastighet vid páhugg, maximal hastighet framåt, och/eller maximal hastighet bakåt. Även andra borrparametrar âr möjliga.Then a reference table is used, in the same way as described above. Although this does not provide an equally correct speed, it still provides a sufficiently accurate setting so that it allows continued drilling with the rig, until spare parts have arrived. for example Figure 4A shows two computer displays 50a, 50b, according to the prior art, in which reference parameters are entered as initial parameters, for example different feed pressures (bar) and different current values (mA) representing different speeds for different applications for the drilling rig taken from a reference table. Different drilling parameters can be maximum feed pressure, minimum feed pressure, desired feed pressure when drilling, feed pressure at cut, 10 15 20 30 35 534 EEE 18 current for calibration, forward, corresponding current corresponding to maximum speed current corresponding to minimum forward speed, current forward current, current speed when drilling backwards and / or current corresponding to the maximum speed when cutting. during drilling Figure 4B shows two computer displays 50c, 50d, in which an operator feeds according to an embodiment of the invention, initial parameters, for example different feed pressures (bar) and different speeds (m / min) for different applications for the drilling rig. Different drilling parameters can be feed pressure at cut, desired feed pressure at drilling, feed pressure at drilling maximum minimum feed pressure at drilling, calibration speed, desired speed at drilling, speed at cut, maximum forward speed, and / or maximum reverse speed. Other drilling parameters are also possible.
Figur 5A visar ett flödesschema för en metod för styrning av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg, varvid en impulsalstrande anordning borrar i berg genom ett stötorgan som är anordnat att inducera stötvågor i ett mot berget verkande verktyg. Den impulsalstrande anordningen ett Den impulsalstrande anordningen är anordnad med en styrenhet. är förskjutbart anordnad i borriktningen relativt bärorgan.Figure 5A shows a flow chart of a method for controlling at least one drilling parameter when drilling in rock, wherein an impulse generating device drills in rock through a shock means which is arranged to induce shock waves in a tool acting against the rock. The impulse generating device a The impulse generating device is provided with a control unit. is slidably arranged in the drilling direction relative to the support means.
Metoden innefattar följande steg: a) En första borrparameter ställs in genom att bestämma en referenshastighet, genom att operatören matar in ett värde för referenshastigheten i att referenshastigheten ur en referenstabell (60). styrsystemet manuellt Veller genom styrenheten automatiskt hämtar b) En andra borrparameter, en aktuell matningshastighet (61)- ett uppmätt värde för hastigheten eller ett beräknat värde för bestäms Den aktuella, matningshastigheten år 10 15 20 25 35 534 B65 19 hastigheten i beroende av ett uppmätt värde för accelerationen. c) En styrsignal beräknas i beroende av referenshastigheten och den aktuella hastigheten genom en förutbestämd (64). eller PID- Styrsignalen kan även beräkningsmetod i styrenheten Beräkningsmetoden kan vara av varianterna PI- regelering eller adaptiv reglering. beräknas i beroende av differensen mellan absolutbeloppet aktuella matningshastighet. av den matningshastigheten och den önskade d) En ny matningshastighet-regleras automatiskt i beroende av styrsignalen.The method comprises the following steps: a) A first drilling parameter is set by determining a reference speed, by the operator entering a value for the reference speed in that the reference speed from a reference table (60). the control system manually Veller through the control unit automatically retrieves b) A second drilling parameter, a current feed rate (61) - a measured value for the speed or a calculated value for determined The current, feed rate is 10 15 20 25 35 534 B65 19 speed depending on a measured value for the acceleration. c) A control signal is calculated depending on the reference speed and the current speed by a predetermined (64). or PID The control signal can also be a calculation method in the control unit. The calculation method can be of the variants PI control or adaptive control. calculated depending on the difference between the absolute amount current feed rate. of the feed rate and the desired d) A new feed rate is automatically controlled depending on the control signal.
I en utföringsform reglerar styrsignalen en ventil styr den som impulsalstrande anordningens rörelser relativt ett bärorgan (66).In one embodiment, the control signal controls a valve which controls the movements of the impulse generating device relative to a support member (66).
Figur SB visar ett flödesschema för en annan utföringsform av metoden för styrning av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg. Metoden innefattar ovanstående steg samt följande steg: e) stegen b-d upprepas (68). Detta utförs exempelvis till dess den nya hastigheten är inom ett föredraget intervall av referenshastigheten. detta att närmar referenshastigheten utan att överskrida densamma.Figure SB shows a flow chart for another embodiment of the method for controlling at least one drilling parameter when drilling in rock. The method includes the above steps as well as the following steps: e) steps b-d are repeated (68). This is done, for example, until the new speed is within a preferred range of the reference speed. this to approach the reference speed without exceeding it.
I en annan, utföringsform utförs steg så den nya' hastigheten sig I en fysisk implementering av styrenheten innefattar denna en logik enhet, en dator enhet eller en kalkylerande enhet innefattande en mikroprocessor eller processorer innefattande en CPU FPGA (field-programmable gate array) halvledarenhet (Central processing unit) eller en eller någon annan innefattande programmerbara logikkomponenter och gmogrammerbara kopplingar som utför stegen. i metoden enligt en aspekt av' denna uppfinning. 10 15 534 B55 20 Detta utför med hjälp av ett eller flera datorprogram, som är sparade åtminstone till en del i ett programminne som styrenheten. har åtkomst till. Datorprogrammen innefattar programkodelement eller mjukvara som kan få datorn att utföra metoden genom att utnyttja ekvationer, algoritmer, data och beräkningar som tidigare beskrivits.In another embodiment, steps are performed so that the new 'speed' itself In a physical implementation of the control unit, it comprises a logic unit, a computer unit or a calculating unit comprising a microprocessor or processors comprising a CPU FPGA (field-programmable gate array) semiconductor unit ( Central processing unit) or one or another including programmable logic components and programmable connections that perform the steps. in the method according to an aspect of the present invention. 10 15 534 B55 20 This is done by means of one or more computer programs, which are stored at least in part in a program memory such as the control unit. has access to. Computer programs include program code elements or software that can cause the computer to perform the method by utilizing equations, algorithms, data, and calculations previously described.
Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan fackmannen kan. givetvis modifiera den på ett flertal sätt inom ramen för den av patentkraven definierade uppfinningen. för Således kan exempelvis istället en positionsgivare en hastighetsgivare utnyttjas, varvid en hastighet kan borrmaskinens rörelser istället för att styras elektriskt styras hydraulisk Olika med en särskild givare som anger borrmaskinens anordnas vid matarbalken. Vidare eller pneumatiskt. matarkonstruktioner kan utnyttjas exempelvis elmotor, eller med en kulskruv.The invention is not limited to the embodiments shown, but the person skilled in the art can. of course modify it in a number of ways within the scope of the invention defined by the claims. for Thus, for example, instead of a position sensor a speed sensor can be used, whereby a speed can the movements of the drilling machine instead of being electrically controlled hydraulically Different with a special sensor indicating the drilling machine is arranged at the feed beam. Further or pneumatically. feeder constructions can be used, for example, with an electric motor, or with a ball screw.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1051134A SE534665C2 (en) | 2008-04-01 | 2009-04-01 | Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0800745A SE533084C2 (en) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | Drilling rig and method and control system for controlling a feed rate of said drilling rig |
| PCT/SE2009/000173 WO2009123535A1 (en) | 2008-04-01 | 2009-04-01 | Method and apparatus for adjusting and controlling a parameter |
| SE1051134A SE534665C2 (en) | 2008-04-01 | 2009-04-01 | Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1051134A1 SE1051134A1 (en) | 2010-10-29 |
| SE534665C2 true SE534665C2 (en) | 2011-11-08 |
Family
ID=41135802
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0800745A SE533084C2 (en) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | Drilling rig and method and control system for controlling a feed rate of said drilling rig |
| SE1051134A SE534665C2 (en) | 2008-04-01 | 2009-04-01 | Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0800745A SE533084C2 (en) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | Drilling rig and method and control system for controlling a feed rate of said drilling rig |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI125984B (en) |
| SE (2) | SE533084C2 (en) |
| WO (1) | WO2009123535A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE538090C2 (en) * | 2014-02-18 | 2016-03-01 | Atlas Copco Rock Drills Ab | Rock drilling machine and rock drilling procedure |
| US10428638B2 (en) * | 2016-12-06 | 2019-10-01 | Epiroc Drilling Solutions, Llc | System and method for controlling a drilling machine |
| SE543372C2 (en) * | 2019-03-29 | 2020-12-22 | Epiroc Rock Drills Ab | Drilling machine and method for controlling a drilling process of a drilling machine |
| AU2021385230A1 (en) * | 2020-11-27 | 2023-06-22 | Epiroc Rock Drills Aktiebolag | Arrangement of controlling drilling parameters during extraction of a drill string |
| CN117703344B (en) * | 2024-02-01 | 2024-04-30 | 成都三一能源环保技术有限公司 | Drilling parameter adjusting method based on data analysis |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3581830A (en) * | 1969-09-03 | 1971-06-01 | Bucyrus Erie Co | Linear feed control for a rotary tool |
| FI104279B (en) * | 1996-11-27 | 1999-12-15 | Tamrock Oy | Method and arrangement for controlling the feed of rock drilling |
-
2008
- 2008-04-01 SE SE0800745A patent/SE533084C2/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-04-01 SE SE1051134A patent/SE534665C2/en unknown
- 2009-04-01 WO PCT/SE2009/000173 patent/WO2009123535A1/en active Application Filing
-
2010
- 2010-11-01 FI FI20106140A patent/FI125984B/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE1051134A1 (en) | 2010-10-29 |
| WO2009123535A1 (en) | 2009-10-08 |
| FI125984B (en) | 2016-05-13 |
| SE0800745L (en) | 2009-10-02 |
| FI20106140A (en) | 2010-11-01 |
| SE533084C2 (en) | 2010-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2013396723B2 (en) | Arrangement for controlling percussive drilling process | |
| US6938702B2 (en) | Method and equipment for controlling operation of rock drilling apparatus | |
| KR102409875B1 (en) | Methods and construction devices for soil processing | |
| SE533986C2 (en) | Method device and drilling rig and computerized control system for controlling a rock drill when drilling in rock | |
| SE534665C2 (en) | Method, computerized control system, computer program and computer-readable medium for controlling feed rate and drilling rig | |
| EP2153010B1 (en) | Constant-mode auto-drill with pressure derivative control | |
| JP5555619B2 (en) | Method and apparatus for controlling at least one excavation parameter for rock drilling | |
| AU2010264620B2 (en) | Method and apparatus for controlling rock drilling | |
| EP2955319A1 (en) | Arrangement and method for feeding flushing fluid | |
| SE526462C2 (en) | Procedure, program and arrangement for the control of slag drilling | |
| US6253860B1 (en) | Method and arrangement for controlling rock drilling | |
| SE532464C2 (en) | Method, apparatus and rock drilling rig for controlling at least one drilling parameter | |
| JP2015021340A (en) | Shield machine | |
| US11480014B2 (en) | Automatic force adjustment control system for mobile drilling machines | |
| US11401795B2 (en) | Collar control system for mobile drilling machines | |
| SE535421C2 (en) | Method and system for determining a change in a flushing medium flow and rock drilling device | |
| AU2020205242A1 (en) | Collar control system for mobile drilling machines | |
| CA2258316C (en) | Method and arrangement for controlling rock drilling | |
| CN113465956A (en) | Rock breaking machine and apparatus and method for monitoring a rock breaking machine | |
| JP2018131737A (en) | Ground core sampling system and sampling method using the same |