Устройство для управления процессом шарошечного бурения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ, включающее объемные насосы переменной производительности, соединенные с исполнительными механизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращателя и подачи бурового инструмента, блок поддержания постоянной мощности вращателя с датчиком положения штока, регулирующего производительность насосов вра щателя,и переключающим элементом режима работы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, в него введены задатчик углубления бурового инструмента за один оборот, блок умножения сигналов, сумматоры, задатI чик давления воздуха в системы продувки, датчик давления воздуха, регулятор положения штока, регулирующего производительность насоса подачи исполнительного механизма, датчик положения регулирующего органа насоса подачи, блок переключения режимов работы, указатель режима работы, причем датчик положения штока, регулирующего производительность насосов вращателя, подсоединен к одному входу блока умножения сигналов, с другим входом которого соединен задатчик углубления бурового инструмента за один оборот, выход блока умножения подключен к одному входу первого сумматора, с другим входом 5 которого связан выход второго сумматора , входы которого соединены с выходами задатчика давления воздуха в системы продувки и датчика давления воздуха, a выход первого сумматора соединен с блоком переключения режимов работы и указателем режимов, выходы которых связаны с одним входом регулятора положейия штока, регулирующего производиСО 45 тельность насоса подачи исполнительного механизма, другой вход коСО О1 порого соединен с датчиком, положения . регулирующего органа насоса подачи, 4i при этом блок переключения режимов работы подключен к переключающему , элементу режима работы блока поддержания постоянной мощности вращателя .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИИЭЛЬИИ

РЕСПУБЛИН

69) (11) g 1) Е 21 В 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l!.

И ABTOPCNOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07КРЫТИЙ (21) 3497868/22-03 (22) 19.07 ° 82 (46) 30.05.84. Бюл. У 20 (72) О.В. Кабанов, Б.С. Маховиков, К.Г. Асатур, С.Г. Зарицкий и Ю.П. Рывкин (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В. Плеханова (53) 622.241 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 866183, кл. E 21 С 31/00, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ, включающее объемные насосы переменной производительности, соединенные с исполнительными механизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращателя и подачи бурового инструмента, блок поддержания постоянной мощности вращателя с датчиком положения штока, регулирующего производительность насосоа вращателя,и переключающим элементом режима работы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены эадатчик углубления бурового инструмента за один оборот, блок умножения сигналов, сумматоры, задатI чик давления воздуха в системы продувки, датчик давления воздуха, регулятор положения штока, регулирующего производительность насоса подачи исполнительного механизма, датчик положения регулирующего органа насоса подачи, блок переключения режимов работы, указатель режима работы, причем датчик положения штока, регули" рующего производительность насосов вращателя, подсоединен к одному входу блока умножения сигналов, с другим входом которого соединен задатчик углубления бурового инструмента за один оборот, выход блока умножения подключен к одному входу первого сумматора, с другим входом которого связан выход второго сумматора, входы которого соединены с выходами задатчика давления воздуха в системы продувки и датчика давления воздуха, а выход первого сумматора соединен с блоком переключения режимов работы и указателем режимов, выходы которых связаны с одним входом регулятора положейия штока, регулирующего производительность насоса подачи исполнительного механизма, другой вход ко торого соединен с датчиком положения . регулирующего органа насоса подачи, при этом блок переключения режимов работы подключен к переключающему элементу режима работы блока поддержания постоянной мощности враC щателя.

1 10

Изобретение относится к области автоматизации горных машин и может быть использовано в машинах для разрушения горной массы, к которым относятся горные комбайны, роторные экскаваторы, а также станки шарошечt ного бурения.

Известно устройство, обеспечи. вающее параметрическую стабилизацию режимов работы горного комбайна, т.е. постоянную мощность и толщину среза за один оборот, которое содержит объемные насосы переменной производительности, соединенные с исполнительными моханизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращения и подачи .бурового инструмента, блок поддержания постоянной мощности враWrens с задатчиком положения штока, регулирующего производительность насосов вращателя 1,11, Такое устройство обеспечивает устойчивую работу комбайна, однако его кримекение ограничено гидрошахтами, где имеется напорная технологическая вода.

Кроме того, зависимая настройка режимных параметров, т.е. изменение задания мощности, влияет на толщину среза.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности дистанционной подстройки задания мощности и толщины среза в процессе работы.

Целью изобретения, является повышение производительности за счет обеспечения независимого, дистанционного задания мощности и величины углубления долОта за один оборот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления процессом шарошечного бурения, включающее объемные насосы переменной производительности, соединенные с,исполнительными механизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращателя и подачи бурового инструмента, блок поддержания постоянной мощности вра" щателя с датчиком положения штока, регулирующего производительности насосов вращателя и переключающим элементом режима работы, введены задатчик углубления бурового инструмента за один оборот, блок умножения сигналов, сумматоры, задатчик давления воздуха в системе продувки, датчик давления воздуха, регулятор положения штока, регулирующего

94954 производительность насоса подачи исполнительного механизма,датчик положения режущего органа насоса подачи, блок переключения ре5 жимов работы, указатель режима работы, причем датчик положения штока, регулирующего проиэводительность насосоа вращателя, подсоединен к одному входу блока умножения сигналов, 10 с другим входом которого соединен эадатчик углубления бурового инструмента эа один оборот, выход блока умножения подсоединен к одному входу первого сумматора, с другим

15 ВхОДом кОтОРОгО сВЯзан ВыхОД BTOP0FO сумматора, входы которого соединены с выходами задатчика давления воздуха в системы продувки и датчика давления воздуха, выход первого сумма21 тора соединен с блоком переключения режимов работы и указателем режимов, выходы которых связаны с одним входом регулятора положения штока, регулирующего производительность насо25 са подачи исполнительного механизма, другой вход которого соединен с датчиком положения регулирующего органа насоса подачи, при этом блок переключения режимов работы подключен

ЗО к переключающему элементу режима работы блока поддержания постоянной мощности вращателя.

Предлагаемое устройство обеспечивает поддержание постоянной мощности, расходуемой на разрушение забоя и постоянного углубления долота за один оборот исключает присущие прототипу недостатки за счет независимых настроек технологии.

40На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство выполнено на серийно выпускаемых блоках электрической унифицированной системы "Каскад".

Устройство состоит из объемного

45 гидропривода 1 вращателя, включающего управляемые объемные насосы 2 и гидромотор 3, привода 4 подачи, включающего объемные насос 5 н гидромотор б, блок 7 для поддержания постоянной мощности привода вращателя, состоящий иэ датачика 8 мощности, задатчика 9 положения регулирующего органа насоса вращения, блока 10 деления, переключающий элемент режимов

55 работы (" Автоматический" — "Ручной" )

11, указателя 12 режима, регулятора 13, магнитного пускателя 14, исполнительного механизма 15, датчика

1094954

1Ü давления положения штока, регулирующего производительность насосов вращателя, манометров 17 и 18, за, датчика 19 углубления бурового инструмента за один оборот, блока 20 умножения сигналов, задатчика 21 давления воздуха в системе продувки, датчика 22 давления воздуха, сумматоров 23 и 24, блока 25 переключения режимов работы указателя 26 режима, регулятора 27 положения штока, регулирующего производительность насосов подачи исполнительного механизма магнитного пускателя 28 исполнительного механизма 29, датчика

30 положения регулирующего органа насоса подачи, манометров 31 и 32. ,Выходы датчика 16 задатчика 8 .подаются на входы целительного блока 10 и далее через блок переключения режимов на регулятор 13; который через блок 14 воздействует на шток, изменяющий подачу насоса вращателя.

Датчик 9 положения соединен для обеспечения обратной связи. с входом регулятора 13. Параллельно выход датчика 9 перемножается в блоке 20 с выходом задатчика 19. Выход блока

20 подается через сумматор 24 и блок 25 переключения на вход регулятора 27 и далее через блоки 28 и

29 на шток, изменяющий производительность насоса подачи.

Для обеспечения пропорционального закона регулирования сигнала датчик 30 положения соединен с .входом регулятора 27.

Устройство работает следующим образом.

Устройство стабилизации мощности вращателя обеспечивает постоянное произведение Р,О,„= сопзй, где P „— давление перед гидромотром вращателя» Q »„- суммарная производительность насосов вращателя. Задатчиком 8 изменяется уровень задания мощности. Скорость вращения долота определяется из выражения W =

1 ам н н

Х ц,= а Хш ЧФЫжм 1 мн

4 М Оч удельные объемы гидромотора и насоса вращателя, »О — скорость вращения насоса вращателя; X — положение . регулирующего органа вращателя; Хо,наибольшее значение величины Х .

При постоянной скорости вращения насоса а „ const, Датчик 9 положения формирует ток

3 пропорциональный величине К,3,„

W)

5 == K Х который поступает на вход

uj ш1 блока 20 умножения сигналов, где перемножается с током задания величины углубления доЛота за один оборот, формируемый задат- чикОм.

При нормальной работе в режиме автоматического управления сигнал поступает через блоки 24 и 25 на вход регулятора 27, где сравнивается с током задатчика 30 положения подачи.

Регулятор 27 отрабатывает пропорциональный закон регулирования, поэтому на выходе датчика 30 будет

К формироваться тоК 3 = — 1 — 3 3 у КО+1 4 где K — коэффициент передачи регулятора. С другой стороны, ток Зч

25 пропорционален ходу регулирующего органа насоса подачи Э = К„ Х„. Скорость подачи определится из выражения М-o Х = ; — 3v.

ОЧ ч

Отсюда величина углубления долота за один оборот определится по формуле с» К K

Ч Ш Il м с» К (К„+1)

35 где А - постоянная величина, определяемая настройкой регулятора 27.

Таким образом, в автоматическом режиме блоки .11 и 25 соответственно

46 пропускают сигналы от блоков 10 и 24.

При ручном режиме устройство работает следующим образом.

При постоянной нагрузке на меха45 низм 1 вращения и подачи 4 устройство поддерживает постоянную мощность вращателя, определяемую задатчиком

8, и постоянную величину углубления долота за один оборот, определенную

>р задатчиком 19.

С увеличением крепости породы . происходит следующее. Увеличивается давление в приводе вращателя, а следовательно, ток на выходе датчика 16.

Увеличение тока выхода датчика 16 приводит к уменьшению сигнала на вы- . ходе блока 10 деления. Если блок 11 стоит в положении "Автомат", то сигнал с блока 10 деления проходит на

1094954

ВНИКПИ Заказ 3556/19 Тираж 564 По писное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 вход регулятора 13, где сравнивается с сигналом датчика 9 положения.

При уменьшении сигнала на выходе блока 10 регулятор 13 через блоки

14 и 15 установит регулирующий орган насосов 2 в положение, при котором их производительность меньше.

Следовательно, при увеличении давления будет уменьшаться производи- 10 тельность из условия, что произведение PQ = И Constâåëè÷èíà постоянной мощности И определяется положением задатчика 8. В известном устройстве величина поддерживаемой мощности 15 имеет одно значение, определяемое характеристиками турбины.

Уменьшение производительности насосов 2 вращателя 1 приводит к уменьшению тока на выходе датчика

9 положения; Этот ток, перемножаясь в блоке 20 с сигналом задатчика 19, приводит к уменьшению тока выхода сумматора 24 (блок 25 стоит в положении "Автомат"

Регулятор 27 через блоки 28 и 29 уменьшит производительность насоса б подачи таким образом, что величина углубления долота за один оборот

n= будет оставаться постоянной. onLO )I ределяемой задатчиком 19.

В известном устройстве величина и не изменится и определяется рабочим объемом насоса 5 и размерами гидроцилиндров.

Использование изобретения позволит повысить производительность проходки буровых скважин и снизить удельные затраты на бурение за счет дистанционной подстройки задания мощности и величины углубления долота за один оборот, а также повысить надежность защиты от заштыбовки скважины. Устройство может применяться с любыми насосами, имеющими объемное регулирование, что расширяет область использования принципа параметрической стабилизации íà горньгх машинах.