Система управления буровым станком

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ СТАНКОМ, содержащая датчик наличия буровых штанг, датчик переднего положения механизма подачи, соединенный с первым входом блока управления, датчик контроля заднего положения механизма питателя, соединенный с отключающим входом первого триггера, с вторым входом блока управления, с включаннцим входом элемента ЗАПРЕТ и с одним входом первого элемента И, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, a выход - с входом распределителя подачи воды и с одними из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с входамй распределителей включения исполнительного Механизма подачи вперед и включения механизма вращения . бурового става вправо, распределители включения механизма питателя вперед и назад соединены с включающими входами триггеров, выход одного из которых соединен с третьим входом блока управления и датчиком контроля положения механизма подачи, a выход другого - с датчиком контроля соединения буровых штанг, отключающий вход второго триггера соединен с выходом датчика контроля переднего положения механизма питателя, распределители включения механизма подхвата соединены с вторым и третьим выходами блока управления, датчик контроля закрытия подхвата соединен с четвертым и пятым входами блока . управления, четвертый выход блока управления соединен с распределителями включения механизма вращения бурового отаиa влево и включения (Л исполнительного механизма подачи назад , выход элемента ЗАПРЕТ соединен d с шестым входом блока управления, охличающа яс я тем, что, с целью .повышения надежности работы системы, датчик наличия буровых штанг установлен в подающих рукоятях питателя и введен второй элемент И, СП один из входов которого соединен с датчиком наличия буровых штанг, со другой вход - с датчиком .контроля переднего положения механизма питаТ1еля , a выход - с другим входом эле4 мента ИЛИ, датчик контроля наличия 00 буровых штанг соединен с отключающим входом элемента ЗАПРЕТ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

092 .(21) i 252) Е 21 В 44/001 Е 21 С 5/00

,ú™ T 6 . л i;:III.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " „ : „., .;

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3425365/22-03 (22) 16.04.82 (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) С.Г. Варжавинов (71} Донецкое отделение Института . Гипроуглеавтоматизация (53) 622.225(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 600296, кл. Е 21. С 5/00 1978.

2. Авторское свидетельство СССР .9 929826, кл. Е 21 В 44/00, 1980 (прототип) . (54)(57) CHCTRNA УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ

СТАНКОМ, содержащая датчик наличия буровых штанг, датчик переднего положения механизма подачи, соединенный с йервым входом блока управления, датчик контроля заднего положения механизма питателя, соединенный с отключающим входом первого триггера, с вторым входом блока управления, с включающим входом элемента ЗАПРЕТ и с одним входом первого элемента И, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — с входом распределителя подачи воды и с одними иэ входов элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входами распределителей включения исполнительного механизма подачи вперед и включения механизма вращения . бурового става вправо, распределители включения механизма питателя вперед и назад соединены с включающимн входами триггеров, выход одного

as которых соединен с третьим входом блока управления и датчиком контроля положения механизма подачи, а выход другого -,с датчиком контроля соединения буровых штанг, отключающий вход второго зриггера соединен с выходом датчика контроля переднего положения механизма питателя, распределители включения механизма подхвата соединены с вторым и. третьим выходами блока управления, датчик контроля закрытия подхвата соединен с четвертым и пятым входами блока . управления, четвертый выход блока управления соединен с распределителями включении механизма вращения Е бурового стаэа влево и включения исполнительного механизма подачи на- Ц ф эад, выход элемента ЗАПРЕТ соединен у ® с шестым входом блока управления, о т л и ч а ю щ а я .с я тем, что, с целью повышения надежности работы системы, датчик наличия буровыхштанг установлен в подающих рукоятях,>а питателя и введен второй элемент И, один иэ входов которого соединен с Ql датчиком наличия буровых штанг, другой вход — с датчиком .контроля переднего положения механизма питателя, а выход — с другим входом эле- „ф „ мента ИЛИ, датчик контроля наличия буровых штанг соединен с отключающим OQ входом элемента ЗАПРЕТ.

1059148

Иэобретейие относится к системе управления горными машинами, в частности буровыми станками.

Известна сист ема автоматического управления бурильной установкой, содержащая блок управления с ячейкой памяти пуска, соединенные с блоком управления распределители включения приводов промывки и продувки шпура, вращения и подачи бурового инструмента, а также датчики контроля конечных положений инструмента (l ), Однако это устройство не обеспечивает автоматического наращивания бурового става, Наиболее близкой к предлагаемой

10 является система управления буровым станком, содержащая блок управления с кнопками Пуск, Стоп и триггером с раздельными входами для запоминания пусковой операции и соединенные с блоком Управления распределители включения исполнительных механизмов подачи и вращения бурового стана, питателя и подхвата, очистки скважины„ датчики контроля конечных положений механизмов подачи бурового става, питателя, подхвата, соединения буровой штанги со ставом, а также логические элементы ИЛИ, И, ЗАПРЕТ и триггеры с разделительными ,входами, причем управляющие входы распределителя включения механизма питателя соединены с выходами соот30 ветствующих триггеров с раздельными входами, включающие входы последних ми элементов ИЛИ и И, причем 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 става, включающие вхады триггеров с раздельными входами соединены с выходами датчика контроля заднего конечного положения механизма по-. дачи бурового инструмента и датчика контроля соединения штанги со ставом, а питающий вход триггера с раздельными входами запоминания пусковой операцци в блоке чпоавления бз соединен с выходом кнопки "Стоп"(2) Недостатком системы является отсутствие контроля новой штанги на оси бурения.

Новая штанга на ось бурения по60 дается из питателя посредством подающих рукоятей. В период перемещения новой штанги из писателя на ось бурения штанги в подающих рукоятях может не оказаться (не осуществлялся соединены с выходами соответствую- 3 щих датчиков контроля конечных положений механизма питателя и с выходазахват штанги, штангу выбило куском породы и т.д.) и может произойти ложное соединение штанги с буровым ставом, так как датчики контроля наличия штанг в питателе и переднего положения питателя дают разрешение на включение следующего цикла. При бурении скважины вверх ложное соединение штанги со ставом может привести к поломке бурового станка.

Цель изобретения - повышение надежности работы системы за счет сокращения поломок.

Поставленная цель достигается тем, что в системе управления буровым станком,, содержащей датчик наличия буровых штанг, датчик переднего положения механизма подачи, соединенный с первым входом блока управления, датчик контроля заднего положения механизма питателя, соединенный с, отключающим входом первого триггера, с вторым входом блока управления, с включающим входом элемента ЗАПРЕТ и с одним входом первого элемента И, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — c входом распределителя подачи воды н с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами распределителей включения исполнительного механизма подачи вперед и включения механизма вращения бурового става вправо, распределители включения механизма питателя вперед и назад соединены с включающими входами триггеров, выход одного из которых соединен с третьим входом блока управления и датчиком контроля положения механизма подачи, а выход другого — с датчиком контроля соединения буровых штанг, отключающий вход второго триггера соединен с выходом датчика контроля переднего положения механизма питателя, распределители включения механизма подхвата соединены с вторым и третьим выходами блока управления, датчик контроля закрытия подхвата соединен с четвертым и пятым входами блока управления, четвертый выход блока управления соединен с распределителями вклю. чения механизма вращения бурового става влево и включения исполнительного механизма подачи назад, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с шестым входом блока управления, датчик наличия буровых штанг установлен в подающих рукоятях питателя и введен второй элемент И, один из входов которого соединен с датчиком наличия буровых штаиг, другой вход — с датчиком контроля переднего положения механизма питателя, а выход — с другим входом элемента ИЛИ, датчик конт,роля наличия буровых штанг соединен с отключающим входом элемента

ЗАПРЕТ.

1059148

На чертеже показана схема системы управления буровым станком.

Система управления, реализованная; например,на,пневмоэлементах, содержит блок 1 управления с кнопками Пуск, Стоп и триггером 2 с 5 раздельными входами для запоминания пусковой операции, распределители 3 и 4 для включения исполнительного механизма 5 подачи бурового става назад и вперед, распределители б и 1()

7 включения механизма 8 вращения бурового става влево и вправо, распределители 9 и 10 для включения механизма 11 подхвата, служащего для фиксации бурового става, распре- 15 делители 12 и 13 включения вперед и назад механизма питателя, служащего для подачи буровых штанг íà ось бурения, распределитель 15 подачи воды (или воздуха) в скважину для ее очистки, датчик 16 контроля закрытия подхвата, контролирующий технологическую операцию фиксации бурового става в скважине, датчик

17 контроля соединения буровых штанг, контролирующий окончание процесса соединения штанг, т.е. наращивания бурового става, датчик 18 контроля наличия буровых штанг, контролирующий наличие штанги в подающих рукоятях 19, датчики 20 и 21 контроля соответственно переднего и заднего положений механизма питателя 14, (а следовательно, и рукоятей 19), служащего для подачи буровых штанг из неподвижной части питателя 22 на 35

ocb бурения, датчики 23 и 24 контроля соответственно переднего и заднего положений механизма 5 подачи бурового става, служащего для контроля подачи бурового, става в про- 4() цессе бурения. Механизм 8 вращения бурового става закреплен на подвижной части механизма 5 подачи.

В системУ управления входят также 45 триггеры с раздельными входами 25 и 26, осуществляющие функцию запоминания технологической операции перемещения механизма питателя 14 с рукоятями 19 назад и вперед, а также логические элементы И 27, ИЛИ 28

ЗАПРЕТ 29. В блок 1 управления входят логические элементы И 30, триггер 31 с раздельными входами, осуществляющий функцию запоминания технологической операции Механизм 11 подхвата закрыт, элемент ЗАПРЕТ 32, элемент ИЛИ 33, импульсатор 34, состоящий из элемента ЗАПРЕТ и звена задержки иэ дросселя и обратного клапана. Элементы, входящие в блок 60

1 управления, осуществляют логическую связь между датчиками контроля, распределителями и кнопками Пуск и Стоп . Наличие этих элементов не является обязательным для блока

1 управления и служит примером его осуществления °

Система управления содержит также элемент и 35, один из входов которого соединен с выходом датчика

18, контролирующего наличие штанги в подающих рукоятях 19, второй вход— с выходом датчика 20 контроля переднего положения механизма питателя

14 и рукоятей 19, а выход - через логический элемент, например, ИЛИ 28 и распределители 4 и 7 с механизмом 5 подачи бурового става вперед и механизмом 8 вращения впра во, т.е. с исполнительными механизмами, обеспечивающими соединение штанги с буровым ставом.

Система работает следующим образом.

В исходном положении буровой став зафиксирован в скважине механизмом ll подхвата (подхват закрыт),< датчик 16 контроля этого положения находится во включенном состоянии.

Рукояти 19 питателя 22 находятся в переднем положении, т.е. штанга находится на оси бурения, датчик 20 контроля Этого положения находится во включенном состоянии, механизм 15 подачи бурового става. — в крайнем заднем положении, а датчик 24, контролирующий это положение - Bo включенном состоянии (такое расположение исполнительных механизмов и состояние датчиков изображено на чертеже).

Для запуска системы необходимо нажать кнопку Пуск, расположенную в блоке 1 управления, при этом вклю чается триггер 2 с разделительными в щдами и сигнал с его выхода идет на включение маслостанции. С разворотом привода масластанции (не ноказан) появляется давление в гидросистеме.

Наличие двух сигналов на выходах датчиков 18 и 20, контролирующих наличие штанги в рукоятях 19 и механизма питателя 14 в переднем положении, включает элемент И 35, сигнал с которого через элемент ИЛИ 28 и распределители 4 и 7 включает исполнительные механизмы 5 и 8 соответственно подачи вперед и вращения вправо. Происходит процесс соединения новой штанги с буровым ставом. По окончании этого процесса, контролируемого датчиком 17, т.е. его срабатывания, сигнал с его выхода поступает на включающий вход триггера

25, последний срабатывает и сигнал с его выхода поступает на включение распределителя 13 .включения механизма питателя 14 назад. При отходе механизма питателя 14, с рукоятями

l9 назад вклЮчается датчик 20, контролирующий это положение, следовательно, снимаются управляющие сигналы с распределителей 4 и 7 (пода1059148 ча бурового става вперед и вращение его вправо), они отключаются и,-тем самым, прекращают процесс соединения штанги с буровым ставом. Когда механизм питателя 14 вернется в крайнее заднее положение, срабатывает датчик 5

18, контролирующий это положение, так как подающие рукояти 19 захватывают новую штангу, находящуюся в неподвижной части питателя 22, и датчик 21 контроля заднего положе- Я

° ния механизма питателя 14 с рукоятя:ми 19, сигнал с выхода датчика 18 контроля штанги в рукоятях поддерживает в выключенном состоянии элемент

ЗАПРЕТ 29, а сигнал с выхода датчика 21 контроля заднего положения механизма питателя поступает на отключающий вход триггера 25 и на уп- равляющий вход 36 блока 1 управления, Командный сигнал с выхода 37 блока 1 управления через распределитель 10 включает механизм подхвата на раскрытие на время, определяемое настройкой звена импульсатора 34, в то же время сигнал с датчика 21 контроля заднего положения механизма питателя поступает на управляющий вход элемента И 27 и на включающий вход элемента ЗАПРЕТ 29, ко на входе последнего сигнал не появляется, . так как на его отключающий вход поступает сигнал от датчика 18 наличия штанги в подающих рукоятях. При срабатывании механизма ll подхвата на раскрытие (расфиксация бурового става) срабатывает (отключается) дат- 35 чик 16 закрытия подхвата, тем самым снимается сигнал с его выхода, т.е. происходит снятие командного сигнала с входа 38 блока 1 управдения, в результате чего на выходе элемента 4()

ЗАПРЕТ 32 появляется командный .сигнал с выхода 39 блока 1 управления, поступающий на второй вход элемента

И 27, сигнал с выхода последнего поступает на включающий вход распреде- 45 лителя 15 включения технологической операции очистки скважины и на вто» рой вход элемента ИЛИ 28, выходной сигнал с которого поступает на включающие входы распределителей 4 к 7, т.е. происходит процесс бурения.

После того, как скважина пробурена на глубину, равную длине штанги, срабатывает датчик 23 контроля крайнего положения механизма подачи, командный сигнал с его выхода поступает на вход 40 блока 1 управления, на вход элемента ИЛИ 33 к далее на, включающий вход триггера

31, командный сигнал (выход 37

1 блвка управления) которого приво- 60 дит к включению распределителя 9 включения механизма 11 подхвата (фиксация бурового става) и одновре. менно сигнал с выхода триггера 31 поступает на второй вход элемента g5

И 30, командный сигнал (вход 40) которого включает распределитель 3 подачи исполнительного механизма 5 назад и распределитель 6 вращения исполнительного механизма 5 влево. Одновременно сигнал с датчика 23 контроля переднего положения механизма подачи, проходя элемент ИЛИ 33, поступает на отключающий вход элемента

ЗАПРЕТ 32 блока 1 управления, тем самым-снимая питающий сигнал с элемента И 27 и отключая распределите ли 4, 7 и 11 подачи бурового става вперед, вращения вправо и очистки скважины соответственно. Таким образом, происходит процесс разъединения механизма. 8 вращения от бурового става, находящегося s tс=к в а ж иmне, и воз-, вращение механизма 5 подачи в крайнее заднее положение, прк котором срабатывает датчик 24 контроля заднего положения, командный сигнал которого поступает с входа 42 блока

1 управления и на включающий вход триггера с раздельными входами 26, осуществляющий функции запоминания технологической операции перемещения механизма питателя 14 с рукоятями 19 вперед, и технологический цикл системы управления буровым станком повторяется.

Когда .последняя штанга из питателя 22 подана на ось бурения, происходит соединение со ставом, осуществляется раскрытие механизма 11 подхвата, подающие рукояти 19 и механизм йитателя 14 возвращаются в крайнее заднее положение (последовательность этих операций приведена выше), срабатывает датчик 21 контроля заднего положения механизма питателя

14 и рукоятей 19, сигнал с выхода которого поступает ка включающий вход элемента ЗАПРЕТ 29, а запрещающий сигнал от датчика 18 наличия штанги в рукоятях 19. на элемент ЗАПРЕТ 29 не поступает, поэтому сигнал с выхода элемента ЗАПРЕТ 29 поступает на отключающий вход 43 блока 1 управления (на триггер 2 с раздельными входами, служащий для запоминания пусковой операции).,Триггер 2 отключается,от: ключая все исполнительные механизмы станка.В этот момент все исполнительные механизмы станка находятся в удобном положении для заполнения пк- тателя новыми буровыми штангами, Когда питатель заполнен штангами и в .подающих рукоятях находится . штанга, остается нажать кнопку Пуск, и прерванный технологический цикл. бурения восстановится, т.е. при наличии штанги в поданнщих рукоятях 19 срабатывает датчик 18 наличия штанги в рукоятях, с выхода которого . сигнал поступает на отключающий вход элемента ЗАПРЕТ 29 и, тем самым, снимает командный сигнал с входа 43 бло1059148

Составитель И. Назаркина

Редактор И. Николайчук Texpezt С. Мигунова Корректор И. Муска

Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9776/32

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Прсектная, 4 ка 1 управления (с отключающего входа триггера 2) .

Выше описана нормальная (без аварийных ситуаций) работа системы управления буровым .станком.

Если в момент перемещения подающих рукоятей 19 вперед (механизм питателя вперед) штанги в рукоятях не окажется (выбило породой, не осущест-(О вился захват штанги и т.д.), датчик

18 контроля наличия штанги в.подающих рукоятях не срабатывает, и последующая операция — соединение штанги с буровым ставом — не включается, 15 так как на элементе И 35 только один входной сигнал от датчика 20 контроля переднего положения механизма питателя 14, а следовательно, нет и выхода на элементе И 35, т.е. не включаются 2G распределители 4 и 7, вкзпочающие ме ханиэм 5 подачи бурового става вперед и механизм 8 вращения бурового става вправо.

Известная система управления буровым станком допускает воэможность ложного процесса соединения штанги с буровым станом беэ наличия штанги на оси бурения, что приводит к поломке станка при бурении восходящих скважин, так как контроль наличия штанг осуществляется в неподвижной части питателя, а не в подающих рукоятях, Введение датчика кбнтроля наличия штанги в подающих рукоятях питателя и дополнительного элемента И соединенных определенным образом, позволяет избежать ложные срабатывания соединения штанги с буровым станом при отсутствии штанги на оси бурения, а следовательно, избежать непредвиденные поломки станка и, тем самым, повысить срок службы станка и его производительность °