SU755998A1 - Устройство для автоматического регулирования режима работы бурового станка 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в качестве регулятора режима работы бурового станка при бурении ,

комбинированным ударно-шарошечным инструментом пород переменной крепости на карьерах и в строительстве.

Известна система автоматического регулирования режима работы бурового , станка, осуществляющая бурение шарошечным инструментом в функциональной зависимости скорости подачи от осевой нагрузки г, частоты вращения долота, содержащая датчики скорости подачи, осевой нагрузки и частоты вращения, функциональные блоки и регуляторы частоты вращения и осевой нагрузки [1] .

Известно также устройство для ре- _ гулирования режима работы бурового станка с комбинированным ударно-шарошечным инструментом ^2] .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство ав- 2 томатического регулирования режима работы бурового станка, содержащее· датчик скорости подачи долота, датчики частоты вращения и осевой нагрузки и вибродатчик, подключенный

2

через элемент сравнения к регулятору осевой нагрузки [з].

Однако известное устройство не позволяет осуществлять своевременного переключения способа бурения в зависимости от физико-механических свойств) буримых пород, так как предусматривает регулирование режима применительно к одному типу бурового инструмента, а именно к шарошечному, и не решает задачи повышения стойкости комбинированного ударно-шарошечного инструмента и индикации выхода его из строя, что в значительной степени влияет на технико-экономические показатели буровых работ.

Целью изобретения является повышение стойкости бурового инструмента, индикация выхода его из строя и снижение затрат на бурение скважин в породах переменной крепости.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство регулирования режима работы бурового станка снабжено датчиком крутящего момента, задатчиком уровня сигнала, коммутационным пороговым блоком, золотником 'включения пневмоударника, дополнительными функциональными преобразователям

755998

4

ми оптимального значения частоты вращения и осевой нагрузки от скорости подачи, автоматическим переключателем уровня сигнала, двумя дополнительными элементами сравнения и индикаторным блоком, причем задатчик уровня сигна-» ра двумя выходами соединен с датчике^ * скорости подачи и датчиком крутящего момента через элементы сравнения, выходы которых подключены ко входам коммутационного порогового блока,подключенного ко входам золотника включеНия. пневмоударника,автоматического переключателя уровня сигнала, функциональных преобразователей и. индикаторного блока, выходы функциональных преобразователей оптимального значения 15 осевой нагрузки через одну из дополт нительных схем сравнения связаны со входом регулятора осевой нагрузки и выходом датчика осевой нагрузки, выходы функциональных преобразователей 20 оптимального значения частоты вращения через другую дополнительную схему сравнения связаны со входом регулятора частоты вращения и выходом датчика частоты вращения, а выход авто- 25 матического переключателя уровня сигнала соединен с задатчиком уровня сигнала.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит рабочий орган 30 бурового станка 1, датчик 2 скорости подачи долота, датчик 3 крутящего момента, задатчик 4 уровня сигнала, элементы сравнения 5,6, коммутационный пороговый блок 7, золотник вклю- 35 чения пневмоударника 8, автоматический. переключатель 9 уровня сигнала, функциональный преобразователь 10 оптимального значения осевой нагрузки от скорости подачи при комбиниро- до ванном бурении, функциональный преобразователь 11 оптимального значения осеьой нагрузки от скорости подачи при шарошечном бурении, функциональный преобразователь 12 оптимального . значения частоты вращения долота от ^э скорости подачи при комбинированном бурении, функциональный преобразователь 13 оптимального значения частоты вращения долота при шарошечном бурении,элементы сравнения 14, 15, ^0

датчик 16 действительной осевой нагрузки, регулятор 17 осевой нагрузки, датчик 18 действительной частоты вращения долота, регулятор 19 частоты вращения, индикаторный блок 20. 55

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал с датчиков 2 и 3 поступает на блоки сравнения 5 и 6, где раздельно алгебраически суммируется с. выходным сигналом задатчика 4 уровня сигнала. При бурении крепких пород сигнал с задатчика· 4 превышает уровень сигналов с датчиков 2 и 3 и рассогласование имеет положитель- .

ный знак, коммутационный пороговый блок 7 переключается в положение, впри котором его выходной сигнал одновременно воздействует на золотник включения пневмоударника 8, на задат*чик 4 уровня сигнала, переключая его с помощью автоматического переключате ля 9 сигнала на новую уставку, и на регулятор 17 осевой нагрузки и регулятор 19 частоты вращения через функциональные преобразователи 10 и 12 и блоки сравнения 14 и 15. При этом регулирование осевого усилия и частоты вращения ведется по зависимостям для комбинированного бурения, заложенным в функциональных преобразователях 10 и 12, путем воздействия на регулятор осевой нагрузки и регулятор частоты вращения сигналом рассогласования между датчиками фактического значения осевой нагрузки 16 и частоты вращения 18 и функциональными преобразователями 10 и 12.

В момент включения пневмоударника в работу из-за резкого возрастания скорости подачи может произойти ложное переключение системы регулирования на шарошечный способ бурения при неизменных свойствах буримых пород.

Для исключения этого явления/ предотвращения автоколебательного про цесса и создания рабочей зоны работы пневмоударника в крепких породах, система регулирования предусматривает в таких случаях переключение задатчика 4 уровня сигнала на новую уставку с помощью автоматического переключателя 9.

При резком возрастании скорости проходки, что будет соответствовать бурению менее крепких пород, происходит изменение знака рассогласования на элементе сравнения 5. В этом случае за счет разности сигнала между датчиком 2 скорости подачи бурового, инструмента и задатчиком 4 уровня сигнала коммутационный пороговый блок 7 переключается в положение, при котором происходит отключение пневмоударника и' включение'в работу шарошечного инструмента. При этом регулирование оптимальной осевой нагрузки и частоты вращения производится по-. средством воздействия сигнала с датчика 2 скорости подачи на регулятор 17 скорости вращения и регулятор 19 осевой нагрузки через функциональные" преобразователи 11 и 13 и блоки сравнения 14 и 15.

В процессе бурения система автоматически фиксирует также выход из строя бурового инструмента, который сопровождается резким возрастанием крутящего момента и остановкой бурового. инструмента.

В этом случае сигнал отрицательной голярности поступает одновременно с блоков сравнения 5 и 6 через коммутационный пороговый блок 7 на индика5

755998 '

6

торный блок 20, фиксируя таким образом выход долота из строя.

В зависимости от физико-механических свойств породы, предварительная ¹ бценка которых производится датчика ми скорости подачи и крутящего момента, коммутационный пороговый блок позволяет автоматически переключать систему с шарошечного способа бурения на комбинированный и наоборот, одновременно поддерживая оптимальные параметры режима. При этом выполняются следующие коммутационные переключения элементов: соединение датчика скорости подачи с функциональными преобразователями оптимального значения осевой нагрузки и частоты вращения при шарошечном способе бурения с одновременным переключением задатчика уровня сигнала на нижнюю уставку с помощью автоматического переключателя, соединение датчика скорости подачи с функциональными преобразователями оптимального значения осевой нагрузки и частоты вращения при комбинированном способе бурения с переключением задатчика уровня сигнала на верхнюю уставку и включение пневмоударника, включение индикаторного блока.

Использование данной системы регулирования при бурении комбинированным ударно-шарошечным инструментом существенно повышает моторесурс пневмоударников (за счет их отключения при проходке слабых грунтов), стойкость долот и производительность бурения .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для автоматического регулирования режима работы бурового станка, содержащее датчики скорости подачи долота, осевой нагрузки и частоты вращения, два элемента сравнения, функциональные преобразователи оптимального значения частоты вращения и осевой нагрузки от скорости подачи, регуляторы частоты вращения и осевой нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости бурового инструмента, индикации выхода из строя и снижения затрат на бурение скважин в породах переменной крепости при ударно-шарошечном бурении, оно снабжено датчиком кру тящего момента, задатчиком уровня сигнала, коммутационным пороговым блоком, золотником включения пневмоударника, дополнительными функциональными преобразователями оптимального значения частоты вращения и осевой нагруэ ки от скорости подачи, автоматическим переключателем уровня сигнала, двумя дополнительными элементами сравнения и индикаторным блоком, причем задатчик уровня сигнала двумя выходами соединен с датчиком скорости подачи и датчиком крутящего момента через элементы сравнения, выходы которых под-. )<лючены ко входам коммутационного по| рогового блока, подключенного ко входам золотника включения пневмоударника, автоматического переключателя уровня сигнала, функциональных преобразователей и индикаторного блока, выходы функциональных преобразователей оптимального значения осевой нагрузки через одну из дополнительных схем сравнения связаны со входом регулятора осевой нагрузки и выходом датчика осевой нагрузки, выходы функциональных преобразователей оптимальной частоты вращения через другую дополнительную схему сравнения связаны со входом регулятора частоты вращения и выходом датчика частоты вращения, а выход автоматического переключателя уровня сигнала соединен с задатчиком уровня сигнала.