Способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины и устройство для его осуществления

 

1. Способ регулирования нагрузкн вращателя бурильной машины, основанный на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционально разности сигналов уставки и текущей нагрузки, отличающийся тем,, что, с целью повышения производительности бурения, непрерывно измеряют и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения, пропорционально которой задают сигнал уставки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1138497 A

4(51) Е 21 С 35/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1Т1Ф.(21) 3671918/22-03 (22) 08.12.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) Н.Г. Петров, М.М. Авербух, А.В. Чижиков и Н.С. Родионов (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А.А. Скочинского (53) 622.232.72(088.8) (56) 1. Регулятор механизма подачи

1 для гидравлических и пневмогидравли.ческих бурильных машин. — В сбор.:

Агрегаты для бурения шпуров. Илим, Фрунзе, 1975, с. 103-120.

2. Толнежников Л.И. Автоматизация подземных горных работ. M., "Недра", 1976, с. 374.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 581270, кл. Е 21 С 35/24, 1977 (прототип). (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ

ВРАЦАТЕЛЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины, основанный на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционапьно разности сигналов уставки и текущей нагрузки, отличающийся тем,.что, с целью повышения производительности бурения, непрерывно измеряют и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношейию определяют энергоемкость разрушения, пропорционально которой задают сигнал уставки.

11

2. Устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной машины по и. 1, содержащее датчик текущей нагрузки вращателя бурильной машины, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход блока сравнения через усилитель подсоединен к приводу механизма подачи, блок задания уставки, выход которого соеди нен с вторым входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что

38497 устройство снабжено датчиком скорости бурения, датчиком потребляемой мощности, электродвигателем маслонасосной станции приводного двигателя вращателя, интеграторами и. блоком деления, причем выходы датчиков скорости бурения и потребляемой пощности через соответствующие интеграторы подключены к блоку деления, выход которого, соединен с входом блока задания ус тавки.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными. машинами и может быть использовано для управления параметрами работы бурильной машины.

Известен способ регулирования нагрузки вращателя бурильной машины включающий измерение текущей нагрузки с получением сигнала нагрузки, 10 создание сигнала уставки, определени разности сигналов нагрузки и уставки и изменение подачи бурового инструмента к забою, пропорционально полученной разности сигналов, причем сиг-1S нал уставки задается вручную и не изменяется в процессе бурения 1 1 ).

Недостатком данного способа регулирования нагрузки вращателя является низкая эффективность бурения из- 20 эа того, что величина вручную установ ленного сигнала уставки не соответствует физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента, а определяется качеством стабилизации 25 нагрузки вращателя и параметрами ударных импульсов. Указанное обстоятельство приводит к снижению производительности бурения.

Известно устройство, содержащее регулятор механизма подачи с датчиком текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом $2 j.

Недостатком укаэанного устройства является постоянство. величины сигнала уставки, который подается к блоку сравнения. В результате нагрузка вращателя при любых крепости и за2 туплении инструмента остается на одном уровне, что отрицательно сказывается на производительности бурения.

Известно также устройство для регулирования нагрузки вращателя буриль. ной машины, содержащее блок задания сигнала уставки (блок адаптации) и регулятор механизма подачи с датчиком текущей нагрузки вращателя, блоком сравнения, усилителем и исполнительным механизмом j3 ).

Недостатком известного устройст,ва является задание сигнала уставки по показателю динамичности нагрузки с учетом напряжения сети, Вследствие этого нагрузка вращателя, как правило, не соответствует постоянно меняющимся физико-механическим свойствам породы и состоянию инструмента, что приводит либо к снижению скорости бурения, либо к увеличению расхода коронок, что в целом уменьшает производительность бурения.

Цель изобретения — повышение производительности бурения путем достижения оптимального соответствия между величиной нагрузки вращателя и крепостью буримой породы, а также степенью затупления инструмента.

Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования нагрузки вращателя бурильной машины, основанном на изменении подачи бурового инструмента к забою пропорционально разности сигналов уставки и текущей нагрузки, непрерывно измеряют н интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения, з 11384 пропорционально которой задают сигнал уставки.

Указанная цель достигается также тем, что устройство для регулирования нагрузки вращателя бурильной ма5 шины, содержащее датчик текущей нагрузки вращателя бурильной машины, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход блока сравнения через усилитель подсоеди. нен к приводу механизма подачи, блок задания уставки, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, снабжено датчиком скорости бурения, датчиком потребляемой мощности, электродвигателем маслонасосной станции приводного двигателя вращателя, интеграторами и блоком деления, причем выходы датчиков скорости бурения и потребляемой мощности через. соответствующие интеграторы подключены.к блоку деления, выход которого соединен с входом блока задания уставки.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

ВлЬк-схема включает механизм 1 подачи, приводной двигатель 2 вращателя .бурильной машины 3 со штангой . 4 и инструментом 5, взаимодействующим с передним забоем 6, регулятор 7 механизма 1 подачи с датчиком 8 текущей нагрузки, блоком 9 сравнения с отрицательным 10 и положительным 11 входами, усилителем 12 и приводом 13

35 механизма подачи. Приводной двигатель 2 вращателя запитан от маслонасосной станции 14, которая приводятся в действие от электродвигате- .

40 ля 15. Кроме того, устройство снабжено датчиком 16 скорости бурения с интегратором 17 на своем выходе, датчиком 18 потребляемой мощности с интегратором 19 на своем выходе, блоком 20 задания сигнала уставки, а также блоком 21 деления. При этом датчик 8 текущей нагрузки своим, входом 22 соединен с приводным дви-гателем 2 вращателя бурильной машины 3, а выходом — с отрицательным входом 10 блока 9 сравнения, к положительному входу 11 которого подключен выход блока 20 задания сигнала уставки, причем его вход соединен с выходом 23 блока 21 деления, соеди55 ненного своим входом 24 с выходом интегратора 19, а входом 25 с выходом интегратора 17.

97 4

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе бурения непрерывно измеряют текущую нагрузку вращателя, определяют сигнал уставки и изменяют подачу бурового инструмента к забою пропорционально полученной разности сигналов. Одновременно непрерывно измеряют и интегрируют потребляемую мощность и скорость бурения, по их отношению определяют энергоемкость разрушения и пропорционально полученному частному задают сигнал уставки. Например, для вращательноударного бурения задание сигнала уставки осуществляют в следующем виде:

500 — 420 U 0(0 60 6;

Uó=

350 — 170 0, 0 ) 0,6, где U> — величина сигнала уставки,Нм;

0 — величина сигнала знергоем3 кости разрушения, МДж/м.

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ, осуществляется следующим образом.

При бурении в породном забое 6 инструментом 5, который приводится в действие бурильной машиной 3 через штангу 4, на вход 22 датчика 8 на-. грузки вращателя поступает воздействие приводного двигателя 2, после чего на выходе датчика 8 появляется сигнал нагрузки вращателя. Этот сигнал подается на отрицательный вход

10 блока 9 сравнения. В результате вычитания иэ сигнала задания нагрузки вращателя, который поступает на положительный вход 11 блока 9 сравнения от выхода блока 21 деления, сигнала текущей нагрузки, а затем усиления разности сигналов усилителем 12 и подачи ее к приводу 13 механизма подачи с последующим воздействием на механизм i подачи так, что подача бурового инструмента 5 на забой 6 изменяется пропорционально полученной разности сигналов, нагрузка вращателя стабилизируется на уров. не, задаваемом сигналом уставки нагрузки.

Одновременно с этим с выходов датчика 18 потребляемой мощности и датчика 16 скорости бурения поступают соответствующие сигналы, которые интегрируются интеграторами 19 и 17, а зачтем подаются соответственно на входы 24 и.25 деления, после которого получается сигнал текущей

1138497

Составитель И. Назаркина

Техред M.Êóçüèà Корректор В. БУтЯга

Редактор Е. Папп

Заказ 10650/22

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 4 энергоемкости разрушения, подаваемый на вход 23 блока 20 задания сигнала уставки. Блоком 20 сигнал энергоемкости пропорционально преобразуется в сигнал уставки, после чего поступает на вход 11 блока 9 сравнения регулятора 7 механизма 1 подачи.

В результате нагрузка вращателя стабилизируется по сигналу уставки, который задается пропорционально энергоемкости разрушения. Это приводит к появлению оптимального соответствия между нагрузкой вращателя бурильной машины 3 и крепостью породы в забое 6, а также затуплением инструмента 5, что в свою очередь увеличивает производительность бурения.

Предлагаемый способ регулирования позволит путем достижения оптималь5 ного соответствия между нагрузкой вращателя бурильной машины и крепостью породы, а,также степенью затупления инструмента повысить скорость бурения в 1,1-1,2 раза и снизить расход инструмента в 1,3-1,4 раза.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет в отличие от известного оптимально регулировать нагрузку враща. теля бурильной машины даже при отсут15 ствии заметной динамичности.