Строительная машина с вычислительным устройством для определения диапазона регулирования


 

E21B44 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

Владельцы патента RU 2471981:

Бауэр Машинен ГмбХ (DE)

Изобретение относится к строительной машине. Техническим результатом является определение опрокидывающего момента строительной машины и обеспечение устойчивости строительной машины. Строительная машина содержит несущую установку, исполнительное устройство, установленное с возможностью регулирования положения относительно несущей установки, по меньшей мере, один датчик для восприятия положения опорного подкоса мачты и, по меньшей мере, один датчик для восприятия тяговой силы во вспомогательном канате, и вычислительное устройство, выполненное с возможностью определения на основании данных указанных датчиков, по меньшей мере, одного диапазона регулирования исполнительного устройства, в котором исполнительное устройство может регулироваться при предварительно заданной устойчивости строительной машины против опрокидывания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к строительной машине в соответствии с пунктом 1 и к способу эксплуатации строительной машины в соответствии с пунктом 10 формулы изобретения.

Уровень техники

При эксплуатации крупных строительных машин, таких как бурильные установки, в них могут возникать опрокидывающие моменты. Такие опрокидывающие моменты могут создаваться статически, например консольными грузами, или динамически, например инерционными или центробежными силами.

Для предотвращения создания чрезмерных опрокидывающих моментов кроме прочего известно конструктивное ограничение вылета консольных грузов. Однако часто это приводит к ограничению эксплуатационного диапазона и, соответственно, к ограничению возможностей использования строительной машины.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание строительной машины, которая при особенно высокой надежности эксплуатации, в частности в отношении устойчивости к опрокидыванию, имеет особенно большой радиус действия, высокую универсальность использования и особенно высокую производительность.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в строительной машине, обладающей признаками по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изложены в зависимых пунктах. Решение задачи достигается также благодаря способу эксплуатации строительной машины, обладающему признаками по пункту 10 формулы изобретения.

Согласно изобретению предложена строительная машина, содержащая несущую установку, исполнительное устройство, установленное с возможностью регулирования положения относительно несущей установки, по меньшей мере, один датчик для восприятия данных состояния строительной машины и вычислительное устройство, с помощью которого на основании данных состояния может определяться, по меньшей мере, один диапазон регулирования исполнительного устройства, в котором исполнительное устройство может регулироваться при предварительно заданной устойчивости строительной машины против опрокидывания.

Изобретением учитывается то обстоятельство, что при регулировании положения тяжелого исполнительного устройства относительно несущей установки, которая несет это исполнительное устройство, могут происходить смещения центра тяжести, которым сопутствуют соответствующие переменные опрокидывающие моменты. Для обеспечения возможности гарантированной от опрокидывания эксплуатации согласно изобретению предусмотрено вычислительное устройство. Это вычислительное устройство определяет диапазон регулирования, в пределах которого исполнительное устройство может надежно перемещаться относительно несущей установки. Надежный диапазон установки может характеризоваться, например, тем, что в его пределах сохраняется предварительно заданный коэффициент устойчивости к опрокидыванию. Для определения диапазона регулирования в блоке обработки данных могут быть записаны, например, соответствующие поля характеристических кривых или таблицы характеристик.

При этом определение диапазона регулирования осуществляется на основании данных состояния строительной машины. Другими словами, вычислительное устройство может комплексным образом учитывать, что тенденция к опрокидыванию определяется не только вылетом исполнительного устройства, но также другими факторами, например, такими как нагрузка на исполнительное устройство или динамическое состояние строительной машины. Поэтому данными состояния могут быть, например, данные о диаметре удерживаемой исполнительным устройством бурильной трубы, так как связанная с ним масса бурильной трубы также влияет на опрокидывающий момент.

Строительной машиной может быть в особенности буровая установка. В этом случае исполнительным устройством может являться, например, буровой привод рабочего органа для бурения грунта, а несущей установкой - шасси буровой установки.

Особенно выгодно, что с помощью вычислительного устройства может определяться положение исполнительного устройства в пределах диапазона регулирования и при достижении границы диапазона регулирования может выдаваться сигнал. Согласно этому примеру осуществления вычислительным устройством сопоставляется действительное положение исполнительного устройства с вычисленным диапазоном регулирования, так что может быть сделан непосредственный вывод о том, является ли эксплуатация безопасной в отношении опрокидывания или имеется его опасность. Сигналом, который подается при достижении границы диапазона регулирования, может быть, например, сигнал для оператора, то есть, например, акустический или оптический сигнал, который может быть принят к сведению оператором строительной машины. В частности, в качестве оптического сигнала может быть предусмотрено соответствующее указание на операторском дисплее. При этом оператору предоставляется возможность учесть приближение к опасной области опрокидывания и предпринять соответствующие контрмеры. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрено, что в качестве сигнала может выдаваться сигнал управления для исполнительного устройства. За счет использования таких управляющих сигналов вычислительное устройство может автоматически удерживать исполнительное устройство в безопасном диапазоне регулирования, что обеспечивает особенно надежную эксплуатацию.

Изобретение может в особенности использоваться для мобильных строительных машин, так как в них особое внимание должно уделяться устойчивости к опрокидыванию. Соответственно, несущая установка содержит ходовой механизм. В частности, несущей установкой может являться шасси строительной машины.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что исполнительное устройство содержит, по меньшей мере, один рабочий орган для подземных работ, в частности бурильный рабочий орган. Исполнительное устройство может быть выполнено, например, в виде вращательного бурового привода и/или вибрационного бурового привода.

Для особенно широкой области работ имеет преимущество решение, в котором исполнительное устройство может поворачиваться относительно несущей установки вокруг высотной оси и/или перемещаться радиально относительно высотной оси. Под высотной осью подразумевается ось, проходящая, по меньшей мере, примерно вертикально. В частности, может быть предусмотрено, что выполненное в виде бурового привода исполнительное устройство расположено на мачте, которая может регулироваться радиально относительно верхней платформы, которая, в свою очередь, может поворачиваться относительно несущей установки, выполненной в виде шасси.

Датчик по изобретению может воспринимать данные состояния путем физического измерения. Может иметь преимущества решение, согласно которому предусмотрен, по меньшей мере, один датчик, воспринимающий данные состояния, вводимые вручную оператором. Так например, может быть предусмотрено, что оператор получает в распоряжение меню выбора возможных диаметров бурильной трубы, - например, 880 или 13000 мм, - или же диаметр бурильной трубы воспринимается автоматически. Далее в соответствии с вводом вычислительное устройство определяет диапазоны регулирования различной величины, при этом, как правило, диапазон регулирования для бурильной трубы большего диаметра, а следовательно, и более тяжелой, меньше, чем при ее меньшем диаметре. В том случае, когда предусмотрен датчик для восприятия вводимых вручную данных состояния, предпочтительно вычислительное устройство содержит блок памяти для записи вводимых вручную данных. Таким путем предоставляется в распоряжение документация, чтобы в случае возможных неполадок можно было установить, правильны ли введенные данные.

Другой предпочтительный пример выполнения изобретения состоит в том, что предусмотрено приводимое в действие оператором ассистирующее устройство переключения на операции манипулирования, далее для краткости называемое режимным переключателем, который связан с вычислительным устройством связью по сигналу, при этом вычислительное устройство выполнено с возможностью модификации диапазона регулирования в зависимости от состояния, т.е. положения переключения режимного переключателя.

В этом примере выполнения учтено, что строительная машина часто работает в различных режимах эксплуатации, которые требуют различных расчетов безопасности в отношении опрокидывания. Так например, при буровом приводе в бурильной установке на бурильном рабочем органе часто создаются дополнительные силы, которые могут повысить тенденцию к опрокидыванию или работу производят с наклонной мачтой, что также повышает тенденцию к опрокидыванию. Поэтому при эксплуатации в режиме бурения вычислительным устройством может быть определен ограниченный диапазон регулирования. В противоположность этому при эксплуатации в режиме операций манипулирования, при котором рабочий орган только перемещается, например, для того, чтобы опорожнить удаленный из скважины бурильный ковш, по меньшей мере, часть этих дополнительных нагрузок отсутствует, так что может быть предусмотрен расширенный диапазон регулирования.

Режимный переключатель может быть выполнен, например, в виде переключателя или в виде сенсорного экрана, на которых оператор задает, какой режим эксплуатации предусматривается - режим бурения или режим операций манипулирования. Для документирования целесообразно, чтобы режимный переключатель содержал блок памяти, предназначенный для записи в режимном переключателе выбранного оператором режима эксплуатации. Расширение диапазона регулирования в режиме операций манипулирования предполагает ограничение других эксплуатационных параметров строительной машины и ограничение связанного с ними опрокидывающего момента. Так, например, расширенный диапазон регулирования в режиме операций манипулирования может быть оправдан только при условии, что тяговые усилия основной лебедки, вспомогательной лебедки или лебедки подачи лежат ниже допустимого предела. Для того чтобы облегчить оператору соблюдение этих пределов, может быть предпочтительно, когда режимный переключатель содержит устройство отображения, которое показывает оператору пределы этих эксплуатационных параметров, когда на режимном переключателе выбран режим операций манипулирования. В качестве примера на дисплее могут указываться допустимые тяговые силы лебедок.

Однако в особенно предпочтительном примере выполнения предусмотрен ограничительный блок, выполненный с возможностью ограничения, по меньшей мере, одного эксплуатационного параметра строительной машины в зависимости от положения переключения режимного переключателя. Согласно этому примеру выполнения критичные эксплуатационные параметры могут ограничиваться автоматически, когда на режимном переключателе выбран режим операций манипулирования. Этим, по меньшей мере, одним эксплуатационным параметром, который ограничивается и/или отображается для оператора, могут быть тяговые усилия лебедок. Соответственно, может быть предусмотрено, что ограничительный блок снижает крутящий момент на лебедке подачи и выключает вспомогательную лебедку, когда выбран режим операций манипулирования.

Далее, предпочтительно режимный переключатель содержит предохранительное устройство, которое пресекает последствия привода в действие режимного переключателя, когда, по меньшей мере, один эксплуатационный параметр строительной машины лежит за пределами предварительно заданного диапазона. Согласно этому примеру выполнения последствия привода в действие режимного переключателя могут предотвращаться, когда, по меньшей мере, один эксплуатационный параметр является нетипичным для эксплуатации в режиме операций манипулирования, а следовательно, расширение диапазона регулирования не оправдано.

Далее, этим, по меньшей мере, одним эксплуатационным параметром строительной машины, пределы которого указываются оператору и который ограничивается ограничительным блоком и/или учитываются предохранительным устройством, может быть в особенности число оборотов верхней платформы и/или наклон мачты. Строительные машины часто содержат верхнюю платформу, которая установлена на несущей установке с возможностью вращения вокруг высотной оси и на которой расположена мачта, несущая исполнительное устройство. При вращении верхней платформы вместе с исполнительным устройством вокруг высотной оси относительно несущей установки могут возникать центробежные силы, которые динамически увеличивают тенденцию к опрокидыванию. Поэтому может быть целесообразно ручное или автоматическое ограничение числа оборотов верхней платформы. Далее, наклон мачты относительно верхней платформы также может оказывать влияние на тенденцию к опрокидыванию, так что в аспекте устойчивости к опрокидыванию может быть предпочтительным также ограничение наклона мачты.

Далее, этим, по меньшей мере, одним эксплуатационным параметром, пределы которого указываются и/или который ограничивается ограничительным блоком и/или учитываются предохранительным устройством, может быть также угол поворота верхней платформы относительно шасси, поскольку ходовое шасси часто имеет неодинаковую устойчивость к опрокидыванию во всех пространственных направлениях.

Данными состояния, на основании которых вычислительным устройством определяется диапазон регулирования, может быть в особенности сила тяжести на исполнительном устройстве. Так, например, может учитываться длина трубы на исполнительном устройстве, так как чем длиннее подвешенная на исполнительном устройстве бурильная труба, тем зачастую больше тенденция к опрокидыванию.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия положения опорного подкоса мачты. Положение опорного подкоса мачты, который соединяет мачту с верхней платформой, часто определяет радиальное положение мачты и, соответственно, положение исполнительного устройства относительно верхней платформы, и таким образом определяет опрокидывающий момент.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия угла поворота верхней платформы. Несущая установка часто имеет неодинаковую устойчивость к опрокидыванию во всех пространственных направлениях. Поэтому угол поворота верхней платформы относительно несущей установки вокруг высотной оси также является исходным параметром для определения устойчивости к опрокидыванию.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия тяговой и/или напорной силы в системе подачи салазок. Под системой подачи с салазками имеется в виду система, которая перемещает исполнительное устройство относительно мачты в вертикальном направлении. Действующая при этом тяговая и/или напорная сила может также влиять на опрокидывающий момент.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия тяговой силы в основном канате. Соответствующий основной канат может нести бурильную штангу, которая проходит к исполнительному устройству. Таким образом, тяговая сила основного каната также может участвовать в определении опрокидывающего момента.

Кроме того, целесообразно, чтобы был предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия тяговой силы во вспомогательном канате. Вспомогательный канат, например, такой, который может использоваться при монтаже бурильной штанги, может также вызывать опрокидывающие моменты.

Следующий пример осуществления заключается в том, что предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия, по меньшей мере, одного угла входа вспомогательного каната, поскольку угол входа может также влиять на опрокидывающий момент, создаваемый вспомогательным канатом. Целесообразно определять угол входа в двух пространственных плоскостях.

Следующий предпочтительный пример осуществления заключается в том, что предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия, по меньшей мере, одного угла наклона несущей установки. Целесообразно определять угол наклона в двух пространственных плоскостях. Угол наклона шасси может оказывать влияние на опрокидывающий момент.

Кроме того, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия угла наклона мачты. Под углом наклона мачты может подразумеваться в особенности угол наклона мачты относительно верхней платформы. Этот угол также может влиять на опрокидывающие моменты. Целесообразно определять угол наклона в двух пространственных плоскостях.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия положения конца вспомогательного каната. За счет этого может быть учтено, что укрепленный на вспомогательном канате груз при определенных обстоятельствах может подвергаться маятниковым качаниям, которые увеличивают опрокидывающий момент. Датчик для восприятия положения конца вспомогательного каната может быть выполнен в виде датчика для восприятия угла разматывания барабана вспомогательного каната.

Кроме того, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия скорости ветра. Благодаря этому учитывается, что ветровая нагрузка также может повышать опрокидывающий момент.

Далее, согласно изобретению может быть предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия скорости вращения верхней платформы. При вращении верхней платформы относительно несущей установки вокруг высотной оси создаются соответствующие центробежные силы, которые также могут повышать опрокидывающий момент. По этой причине целесообразно обеспечить восприятие скорости вращения верхней платформы относительно несущей установки.

Кроме того, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия положения конца каната подачи. Положение конца каната подачи указывает на положение исполнительного устройства, а следовательно, также и на положение центра тяжести, существенное для устойчивости к опрокидыванию.

Далее, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для восприятия положения конца основного каната. За счет восприятия положения конца основного каната могут быть определены координаты центра тяжести, которые определяют опрокидывающий момент.

Таким образом, предпочтительно в дальнейшем решении по развитию изобретения, данные состояния относятся к положению опорного подкоса мачты, углу поворота верхней платформы, тяговой и/или напорной силе в системе подачи салазок, тяговой силе в основном канате, тяговой силе во вспомогательном канате, по меньшей мере, к одному углу входа вспомогательного каната, по меньшей мере, к одному углу наклона несущей установки, по меньшей мере, к одному углу наклона мачты, к положению конца вспомогательного каната, к скорости ветра, к скорости вращения верхней платформы, к положению конца каната подачи и/или к положению конца основного каната.

Следующий предпочтительный пример осуществления изобретения заключается в том, что предусмотрено устройство отображения, на котором может отображаться диапазон регулирования вместе с мгновенным положением исполнительного устройства, при этом устройство отображения выполнено с возможностью отображать диапазон регулирования вместе с мгновенным положением в общей обзорной схеме. В частности, может быть предусмотрено, что устройство отображения выполнено с возможностью отображать диапазон регулирования с цветовым выделением. Согласно этому примеру осуществления для оператора отображается безопасный диапазон регулирования, а также мгновенное положение исполнительного устройства по отношению к этому диапазону регулирования. Благодаря этому для оператора ситуация безопасности в аспекте опрокидывания отображается визуально на уровне, обеспечивающем интуитивное восприятие.

Изобретение относится также к способу эксплуатации строительной машины, в особенности строительной машины по изобретению, содержащей несущую установку, исполнительное устройство, установленное с возможностью регулирования положения относительно несущей установки, по меньшей мере, один датчик для восприятия данных состояния строительной машины и вычислительное устройство, в котором предусмотрено, что с помощью вычислительного устройства на основании данных состояния определяют, по меньшей мере, один диапазон регулирования исполнительного устройства, при этом положение исполнительного устройства может регулироваться при предварительно заданной устойчивости строительной машины к опрокидыванию.

Примеры осуществления, описанные применительно к строительной машине по изобретению, могут использоваться также применительно к способу по изобретению с достижением преимуществ, получаемых в строительной машине.

Краткий перечень чертежей

Далее изобретение будет объяснено более подробно на примерах выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж. На чертежах:

фиг.1 схематично изображает строительную машину по изобретению на виде сбоку.

Осуществление изобретения

Строительная машина по изобретению показана на фиг.1. Строительная машина 1 выполнена в виде мобильной буровой установки. Она содержит выполненную в виде шасси несущую установку 10 с ходовым механизмом 9 в виде гусеничного ходового механизма. На несущей установке 10 расположена верхняя платформа 11 строительной машины 1. Верхняя платформа 11 установлена на несущей установке 10 с возможностью вращения вокруг высотной оси 3.

На верхней платформе 11 расположены опорные подкосы 12 мачты, которые несут мачту 14 и связывают ее с верхней платформой 11. При этом опорные подкосы 12 мачты выполнены поворотными вокруг горизонтальных осей. Посредством поворота опорных подкосов 12 мачта 14 может изменять радиальное положение относительно верхней платформы 11, а следовательно, и относительно несущего транспортного средства 10. На мачте 14 расположены салазки 15, выполненные с возможностью вертикального перемещения. На салазках 15 предусмотрено исполнительное устройство 18, образующее вращательный буровой привод. Исполнительное устройство содержит приводной рабочий орган 19, 20 для подземных работ, образованный бурильной штангой 19 с расположенным внизу шнековым буром 20. При этом бурильная штанга 19 может быть выполнена в виде бурильной штанги квадратного сечения.

Посредством поворота верхней платформы 11 относительно несущей установки 10 исполнительное устройство 18 может также быть повернуто относительно несущей установки 10 вокруг высотной оси 3. Посредством поворота опорных подкосов 12 исполнительное устройство 18 может быть повернуто с изменением радиального положения относительно несущей установки 10 с отклонением от высотной оси 3.

Бурильная штанга 19 рабочего органа для подземных работ подвешена на основном канате 41, который огибает головку мачты 14. Для привода основного каната 41 в задней области верхней платформы 11 или на мачте 14 предусмотрена основная канатная лебедка 42. Далее, вокруг мачты 14 проходит вспомогательный канат 44, который приводится вспомогательной канатной лебедкой 45. Этот вспомогательный канат 44 может использоваться, например, когда бурильная штанга 19 установлена на строительной машине 1. Для вертикального перемещения салазок 15 на мачте 14 предусмотрена система подачи с лебедкой 48 подачи и проходящим вокруг мачты 14 канатом 49 подачи, который укреплен на салазках 15.

На строительной машине 1 предусмотрено вычислительное устройство 23, связанное связью передачи сигналов с целым рядом датчиков 51-64, которые будут подробно описаны дальше. С помощью этого вычислительного устройства 23 на основании воспринятых датчиками 51-64 данных состояния может определяться диапазон регулирования, в котором исполнительное устройство 18 может регулироваться при соблюдении устойчивости к опрокидыванию, в особенности в отношении радиального отклонения от высотной оси 3 и/или поворота вокруг высотной оси 3. При этом в кабине оператора верхней платформы 11 предусмотрено устройство 24 отображения, которое связано с вычислительным устройством 23 связью передачи сигналов и на котором может отображаться диапазон регулирования вместе с действительным мгновенным положением исполнительного устройства 18. Для этого устройство 24 отображения предпочтительно содержит дисплей.

На устройстве 24 отображения расположен также режимный переключатель 30, который может быть выполнен, например, в виде сенсорного экрана. С помощью этого режимного переключателя 30 оператор может вводить данные о том, предусмотрен ли режим бурения или режим операций манипулирования. Режимный переключатель 30 связан с вычислительным устройством 23 связью передачи сигналов, так что вычислительное устройство 23 может изменять диапазон регулирования в зависимости от режима эксплуатации.

Далее, на строительной машине 1 предусмотрен ограничительный блок 32, который связан с вычислительным устройством 23 связью передачи сигналов и ограничивает, по меньшей мере, один эксплуатационный параметр строительной машины 1 в зависимости от положения переключения режимного переключателя 30. Так, например, ограничительный блок 32 может ограничивать скорость поворота верхней платформы 11 вокруг высотной оси 3 относительно несущей установки 10, то есть относительно шасси, когда выбран режим операций манипулирования, а в режиме бурения снимать это ограничение. Альтернативно или дополнительно ограничительный блок 32 может ограничивать радиальное положение исполнительного устройства 18 путем ограничения отклонения опорных подкосов 12 мачты.

Далее, на строительной машине 1 предусмотрено предохранительное устройство 33, которое связано связью передачи сигналов с режимным переключателем 30 и/или с устройством 24 отображения и пресекает выбор режима операций манипулирования, например, когда для этого слишком велик наклон мачты.

Как уже было упомянуто, строительная машина 1 оснащена рядом датчиков 51-64, которые связаны с вычислительным устройством 23 связью передачи сигналов, и данные которых привлекаются вычислительным устройством 23 для определения диапазона регулирования. Так, в частности, первый датчик 51 предусмотрен для восприятия положения одного из опорных подкосов 12 мачты. Датчик 51 может быть выполнен, например, в виде датчика поворота между опорным подкосом 12 и верхней платформой 11 и расположен на вертикальной шарнирной оси заднего опорного подкоса 12 мачты.

Следующий датчик 52 предусмотрен для восприятия угла поворота верхней платформы 11 относительно несущей установки 10. С помощью датчика 52 определяется угол поворота вокруг высотной оси 3, вокруг которой верхняя платформа 11 вращается относительно несущей установки 10.

Два следующих датчика 53 предусмотрены для восприятия тяговой и/или напорной силы в системе подачи салазок 15. В представленном примере выполнения эти датчики 53 образованы двумя динамометрическими пальцами в направляющих блоках каната 49 подачи. В механизмах подачи с цилиндром эти датчики могут быть образованы датчиками давления, которые измеряют тяговую и/или напорную силу цилиндра подачи.

Следующий датчик 54 предусмотрен для восприятия тяговой силы в основном канате 41. Этот датчик 54 образован динамометрическим пальцем в верхнем направляющем блоке основного каната 41.

Следующий датчик 55 предусмотрен для восприятия тяговой силы во вспомогательном канате 44. Это датчик 55 образован динамометрическим пальцем в верхнем направляющем блоке вспомогательного каната 44.

Далее, два датчика 56 и 57 предусмотрены для восприятия входного угла вспомогательного каната 44 на мачте 14. При этом первый датчик 56 определяет угол наклонной тяги вспомогательного каната 44 в продольном направлении относительно верхней платформы 11, а второй датчик 57 определяет угол наклонной тяги вспомогательного каната 44 поперечно верхней платформе 11. Каждый из двух датчиков 56, 57 образован датчиком угла на входе каната в верхнюю направляющую вспомогательного каната 44.

Кроме того, на выполненной в виде шасси несущей установке 10 строительной машины 1 предусмотрен следующий датчик 58 для восприятия, по меньшей мере, угла наклона несущей установки 10. Этот датчик 58 может содержать два датчика наклона для измерения продольного наклона и наклона несущей установки 10 в поперечном направлении.

Следующий датчик 59 предусмотрен для восприятия наклона мачты 14. Этот датчик содержит два датчика для измерения угла наклона мачты относительно верхней платформы 11 в продольном и в поперечном направлении.

Следующий датчик 60 предусмотрен для восприятия положения конца вспомогательного каната 44. Этот датчик выполнен в виде датчика поворота, расположенного на барабане вспомогательной канатной лебедки 45. Датчик 60 устанавливает длину размотанного каната. Посредством этого может определяться положение присоединенного к вспомогательному канату 44 груза. Это особенно может учитываться в том случае, когда после поворота верхней платформы 11 груз совершает маятниковые качания, что может создавать опрокидывающие моменты.

Следующий датчик 61 предусмотрен для восприятия скорости ветра. Этот датчик 61 образован анемометром на вершине мачты 14.

Следующий датчик 62 предусмотрен для восприятия скорости вращения верхней платформы 11 относительно несущей установки 10 вокруг высотной оси 3. Этот датчик 62 может быть расположен, в частности, на верхней платформе 11.

Далее, предусмотрен датчик 63 для восприятия положения конца каната 49 подачи системы подачи. В частности, этот датчик 63 может быть выполнен в виде датчика измерения положения исполнительного устройства 18, выполненного в виде вращательного привода. По данным датчика 63 могут быть определены координаты центра тяжести компонентов оснастки.

Кроме того, предусмотрен следующий датчик 64 для восприятия положения конца основного каната 41. В частности, этот датчик 64 может быть выполнен в виде датчика измерения положения вертлюга крепления основного каната 41. Из данных о положении конца основного каната 41 с учетом положения конца каната 49 подачи могут быть установлены координаты центра тяжести рабочего органа 19, 20 для подземных работ.

1. Строительная машина, содержащая:
- несущую установку (10),
- исполнительное устройство (18), установленное с возможностью регулирования положения относительно несущей установки (10),
- по меньшей мере, один датчик (51) для восприятия положения опорного подкоса мачты и, по меньшей мере, один датчик (55) для восприятия тяговой силы во вспомогательном канате (44), и
- вычислительное устройство (23), выполненное с возможностью определения на основании данных указанных датчиков, по меньшей мере, одного диапазона регулирования исполнительного устройства (18), в котором исполнительное устройство (18) может регулироваться при предварительно заданной устойчивости строительной машины (1) против опрокидывания.

2. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что вычислительное устройство (23) выполнено с возможностью определения положения исполнительного устройства (18) в пределах диапазона регулирования и при достижении границы диапазона регулирования выдачи сигнала, в особенности сигнала управления для исполнительного устройства (18).

3. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что несущее устройство (10) содержит ходовой механизм (9), исполнительное устройство (18) содержит, по меньшей мере, один рабочий орган (19, 20) для подземных работ, в частности бурильный рабочий орган, а исполнительное устройство (18) выполнено с возможностью регулирования относительно несущей установки (10) поворотом вокруг высотной оси (3) и радиального перемещения относительно высотной оси (3).

4. Строительная машина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один датчик, который воспринимает данные состояния строительной машины, вводимые оператором вручную.

5. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрен приводимый в действие оператором режимный переключатель (30), который связан с вычислительным устройством (23) связью по сигналу, при этом вычислительное устройство (23) выполнено с возможностью модификации диапазона регулирования в зависимости от состояния режимного переключателя (30).

6. Строительная машина по п.5, отличающаяся тем, что предусмотрен ограничительный блок (32), выполненный с возможностью ограничения, по меньшей мере, одного эксплуатационного параметра строительной машины (1) в зависимости от состояния режимного переключателя (30).

7. Строительная машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что режимный переключатель (30) содержит предохранительное устройство (33), которое пресекает последствия привода в действие режимного переключателя (30), когда, по меньшей мере, один эксплуатационный параметр строительной машины (1) лежит за пределами предварительно заданного диапазона.

8. Строительная машина по любому из пп.1-3, 5, 6, отличающаяся тем, что
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (52) для восприятия угла поворота верхней платформы (11),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (53) для восприятия тяговой и/или напорной силы в системе подачи салазок (15),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (54) для восприятия тяговой силы в основном канате (41),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (56, 57) для восприятия, по меньшей мере, одного угла входа вспомогательного каната (44),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (58) для восприятия, по меньшей мере, одного угла наклона несущей установки (10),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (59) для восприятия угла наклона мачты (14),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (60) для восприятия положения конца вспомогательного каната (44),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (61) для восприятия скорости ветра,
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (62) для восприятия скорости вращения верхней платформы (11),
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (63) для восприятия положения конца каната (49) подачи,
- предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (64) для восприятия положения конца основного каната (41).

9. Строительная машина по любому из пп.1-3, 5, 6, отличающаяся тем, что предусмотрено устройство (24) отображения, на котором может отображаться диапазон регулирования вместе с мгновенным положением исполнительного устройства (18), при этом устройство (24) отображения выполнено с возможностью отображать диапазон регулирования вместе с мгновенным положением в общей обзорной схеме.

10. Способ эксплуатации строительной машины, в особенности заявленной по любому из пп.1-9, содержащей несущую установку (10), исполнительное устройство (18), установленное с возможностью регулирования положения относительно несущей установки (10), по меньшей мере, один датчик (51) для восприятия положения опорного подкоса мачты, по меньшей мере, один датчик (55) для восприятия тяговой силы во вспомогательном канате (44), и вычислительное устройство (23), причем в способе с помощью вычислительного устройства (23) на основании данных указанных датчиков определяют, по меньшей мере, один диапазон регулирования исполнительного устройства (18), и в этом диапазоне исполнительное устройство (18) регулируют при предварительно заданной устойчивости строительной машины (1) против опрокидывания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и системе непрерывного бурения. .

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. .

Изобретение относится к скважинному инструменту для проведения геолого-технических мероприятий (ГТМ) таких как, например: установка или извлечение пробки, открытие/закрытие клапана, резка труб, выполнение работ по очистке скважины.

Изобретение относится к способу и системе для использования при выполнении работ на нефтяном месторождении. .

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин с давлением продуктивного пласта ниже гидростатического. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано для контроля осевой нагрузки на долото при турбинном бурении и для управления процессом бурения.

Изобретение относится к способу выполнения буровой работы на нефтяном месторождении, имеющем подземный пласт с геологическими структурами и коллекторами. .

Изобретение относится к области бурового оборудования и может применяться в нефтяной, газовой и горной промышленности для автоматизации подачи долота при бурении скважин с промывкой.

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне

Изобретение относится к способу демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне

Изобретение относится к определению нейтральной точки буровой колонны при бурении скважины на основании гидравлического фактора и/или факторов скручивающих и осевых нагрузок

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом. Техническим результатом является увеличение точности управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет оптимизации управления по минимуму вибрации бурильной колонны. Технический результат достигается предложенным способом оперативного оптимального управления процессом бурения скважин, при котором осуществляют адаптацию модели к условиям на забое изменением ее коэффициентов, вычислением оптимальных параметров и бурением скважины на оптимальных режимах, достижение которых определяется по минимуму частоты вибрации бурильной колонны. Способ предусматривает многократное обновление коэффициентов степенной модели по результатам скважинных измерений, расчет оптимальных параметров управления по критерию "максимум механической скорости", выполнение бурения на рассчитанных параметрах с контролем достижения оптимума по минимуму вибрации бурильной колонны. Помимо модели бурения способ использует модель промывки, с помощью которой обеспечивается равновесное бурение и очистка ствола скважины от выбуренной породы, а также модель пластов, которая характеризует способность пород к разбуриванию. 3 ил.

Изобретение относится к способу и системе коррекции траектории ствола скважины. Техническим результатом является использование данных, полученных в режиме реального времени, для уточнения модели напряжений для данного региона, так что траекторию можно непрерывно корректировать для достижения оптимального соотношения с измеренными характеристиками напряжений данного региона. Способ включает стимулирование напряжения в пласте вокруг ствола скважины для образования в нем характерной особенности, связанной со стимулированным напряжением. Проведение измерений, отражающих геометрию ствола скважины, с использованием компоновки низа бурильной колонны (КНБК), вращаемой в стволе скважины, геометрия которого отображает стимулированные напряжения в пласте. Создание изображения ствола скважины на основании проведенных измерений его геометрии. Оценку азимутальной вариации стимулированного напряжения в пласте по глубине скважины. Изменение параметра режима бурения для КНБК с использованием оценки азимутальной вариации по глубине скважины стимулированного напряжения в пласте. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 ил.

Группа изобретений относится к способам адаптивного регулирования условий бурения скважин и к долотам для их реализации. Обеспечивает создание адаптивных условий бурения путем жесткого согласования условий разрушения горной породы забоя, условий очистки забоя от разрушенной породы и условий геологических, определяемых твердостью горной породы. Способ адаптивного регулирования условий бурения скважин основан на регулировании скорости углубки скважины путем изменения осевой нагрузки на буровой инструмент, частоты его вращения и расхода промывочной жидкости в отдельности или в их сочетании, причем указанные параметры жестко согласуют с геологическими условиями забоя, определяемые твердостью горной породы по заданному алгоритму. Долото для бурения скважин содержит корпус, прикрепленный к корпусу вал с пилот долотом и центральным промывочным каналом, промывочный узел в виде радиальных каналов и насадок, причем в верхней части вала напротив зубков шарошек, находящихся в верхнем, относительно контактируемых с забоем зубков, положении, установлены дополнительные насадки для промывки межзубковых промежутков, забитых шламом.

Изобретение относится к способам бурения скважин, а именно способу бурения высокопроницаемых горных пород. Техническим результатом является повышение скорости проходки при разбуривании высокопроницаемых горных пород в наклонном и горизонтальном бурении. Способ включает создание перепада давления в системе «скважина - пласт» за счет плотности промывочной жидкости, создание гидродинамической составляющей перепада давления запуском буровых насосов при приближении долота к забою, а также вывод долота на проектную нагрузку и частоту его вращения. При этом перепад давления промывочной жидкости на забое поднимают до прекращения роста скорости бурения с дальнейшим поддержанием установленного режима. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению горизонтальных скважин, и может быть использовано для управления процессом бурения. Техническим результатом является разработка способа регулирования нагрузки на долото при бурении горизонтальной скважины по фактической нагрузочной характеристике турбобура, построенной по информации, полученной в процессе бурения одновременно о частоте вращения и нагрузке на долото. Способ заключается в том, что предварительно размещают: а) неуправляемый акустический режекторный фильтр в нагнетательной линии для подавления звуковой помехи в промывочной жидкости, звуковой помехи, генерируемой буровым насосом, б) управляемый акустический режекторный фильтр - датчик частоты вращения вала турбобура для осуществления амплитудной модуляции суммарного звука, звука, генерируемого роторными лопатками, размещенными на валу турбобура, и звука, генерируемого ударами долота о горную породу в промывочную жидкость, заполняющую бурильную колонну, в) гидрофон с измерительной аппаратурой между гусаком, встроенным в вертлюг, и буровым шлангом. Производят спуск в скважину турбобура с долотом, размещенных на торце бурильной колонны, с последующей остановкой на расстоянии 10-20 метров от забоя, для замера частоты вращения вала турбобура в режиме холостого хода. Включают буровой насос для подачи промывочной жидкости по бурильной колонне в турбобур для осуществления вращения роторных лопаток. При этом вращение роторных лопаток производит генерацию звука в промывочную жидкость. Затем осуществляют прием гидрофоном из промывочной жидкости модулированного, управляемым акустическим режекторным фильтром - датчиком частоты вращения вала турбобура, по амплитуде звука, пропорционального частоте вращения вала турбобура в режиме холостого хода, в полосе подавленной звуковой помехи, генерируемой буровым насосом, неуправляемым акустическим режекторным фильтром. При этом измерительная аппаратура преобразует обработанную звуковую информацию частоты вращения вала турбобура в режиме холостого хода для построения фактической нагрузочной характеристики путем смещения заводской характеристики для выбора оптимальной нагрузки на долото на фактической нагрузочной характеристике турбобура без учета трения бурильной колонны о стенки горизонтальной скважины по минимальной энергии звука, распространяющегося в бурильной колонне по промывочной жидкости для данного горизонта нефтяного пласта, согласно геолого-технологического наряда, заданного геологами. Затем осуществляют посредством набора дискретных точек построение фактической нагрузочной характеристики по одновременной информации - нагрузке на долото и частоте вращения вала турбобура от режима холостого хода до режима остановки турбобура, например, через пять тонн. Затем бурение горизонтальной скважины производят в режиме оптимальной нагрузки на долото по фактической нагрузочной характеристике, перенесенной с заводской нагрузочной характеристики, заданной геолого-технологическим нарядом. Затем при отклонении бурения горизонтальной скважины от оптимального режима, показывающем увеличение энергии звука от двух источников, производят регулирование нагрузки на долото путем изменения в большую или в меньшую сторону нагрузки по фактической нагрузочной характеристике турбобура с учетом минимальной энергии звука, распространяющейся по промывочной жидкости от двух источников звука, звука, генерируемого лопатками турбины, и звука, генерируемого ударами зубьев долота в промывочную жидкость, заполняющую бурильную колонну. 6 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями (ГЗД), а именно к способам контроля режима работы ГЗД в забойных условиях. Техническим результатом является повышение эффективности бурения скважин путем оперативного изменения режима работы ГЗД при внедрении резцов долота в породы разной пластичности. Способ включает замеры показаний давления в нагнетательной линии под нагрузкой и без нагрузки на долото, поддержание постоянной разницы замеренных показаний давлений. При этом определяют максимально допустимую величину скорости подачи (Vп.доп) долота по математической формуле. Затем осуществляют замеры скорости подачи долота и в случае ее превышения выше максимального допустимого значения снижают до Vп.доп. 2 ил.

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. Техническим результатом является настройка ПИ -регулятора для обеспечения демпфирования энергии крутильных волн на частоте прилипания-проскальзывания или вблизи нее. Способ содержит следующие этапы: а) демпфирование колебаний прилипания-проскальзывания с использованием бурильного механизма, расположенного в верхней части бурильной колонны, б) регулирование скорости вращения бурильного механизма с использованием пропорционально-интегрального регулятора, в) настройка пропорционально-интегрального регулятора так, что бурильный механизм поглощает большую часть крутильной энергии от бурильной колонны на частоте, равной или близкой основной частоте колебаний прилипания-проскальзывания, г) уменьшение действующего момента инерции бурильного механизма, при этом демпфирующий эффект бурильного механизма увеличивается для частот выше основной частоты колебаний прилипания-проскальзывания. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх