Система автоматического управления процессом механического колонкового бурения

 

!

О Л И С А Н И Е (») 470592

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.03.69 (21) 1314839/22-3 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл. Е 21b 4 5 00!!!

Государственный комитет

Совета Министров СССР и„„- Опубликовано 15,05.75. Бюллетень № 18 (53) УДК 622.24.08 (О 8 8.8) и открытий

Дата опубликования описания 17.09.75 (72) Авторы изобретения

А. Е. Троп, P. Х. Гафиятуллин, В. П. Шилов и А. Д. Хмелевцев (71) Заявитель

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ МЕХАНИЧЕСКОГО КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессом бурения, в частности процессом механического колонкового бурения.

Известны системы автоматического управления процессом бурения, содержащие датчик скорости бурения, блок регулирования осевой нагрузки и экстремальный регулятор, предназначенные для поиска и поддержания максимума скорости при турбинном бурении.

Однако они не обеспечивают оптимальность процесса бурения, так как экстремальная зависимость скорости бурения от осевой нагрузки является следствием мягкости характеристики турбобура.

Для обеспечения регулирования параметров режима бурения в функции от физикомеханических свойств буримых пород в предлагаемом устройстве выход блока регулирования осевой нагрузки подключен к функциональным преобразователям для алмазного и твердосплавного породоразрушающего инструмента, а датчик скорости бурения соединен со вторым входом функционального преобразователя для твердосплавного породоразрушающего инструмента непосредственно и через формирователь искусственного экстремума — со вторым входом функционального преобразователя для алмазного породоразрушающего инструмента, причем выходы обоих функциональных преобразователей подключены к регулируемому приводу.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

К выходу объекта регулирования (буровой станок — бурильная колонна — породоразрушающий инструмент — забой) 1 подключен датчик скорости бурения 2, который соединен со входами экстремального регулятора (оптимизатора) 3, функциональпого преобразователя 4 для твердосплавного породоразрушающего инструмента, определителя приращения скорости бурения (формирователя искусственного экстремума) 5, соединенного, в свою очередь, со входом функционального преобразователя 6 для алмазного породоразрушающего инструмента. Выходы функциональных преобразователей 4 и 6 соединены с регулируемым приводом 7, воздействующим на объект регулирования 1. Выход экстремального регулятора 3 через исполнительную схему 8 и блок 9 регулирования осевой нагрузки соединен также со входом объекта регулирования 1.

После включения системы исполнительная схема 8 экстремального регулятора 3 увеличивает осевую нагрузку P. Это, в свою очередь, вызывает рост скорости бурения. C«гнал U cскKоoр оocстTи H б у р еeнHиHя H п оoд а еeтTсLя tна вход

30 функционального преобразователя 4.

470592

Состав11телв A. Назаретова

Тскрс,(3. Таран=пко

Редактор Л. Тюрина

Корректоры: А. Николаева и Л. Корогоп

Заказ 2263/3 Изд. М !481 Тираж 648

11НИИПИ Государствс1п1ого когяпте а Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раун;ск".ÿ II36., д, 415

Подписное

Типо раф ик пр. Сапунова, 2

Функциональный преобразователь 4 построен на основе оптимального сочетания Iараметров режима бурения, т. е. согласно зависимости вида P(Ui=const, при которой обеспечивается наибольшая скорость бурения

V,„,H, при наименьшей интенсивности износа коронки.

Поскольку скорость вращения и бурового инструмента пропорциональна управляющему воздействию U, то она регулируется обратно пропорционально осевой нагрузке. Дальнейшее увеличение P не приводит к существенному росту скорости бурения, и в связи с этим смещение гиперболы прекращается. Скорость вращения при этом не растет, поскольку последняя увеличивается с ростом скорости бурения. Как видно, начиная с некоторого значения Р, в результате применения функционального преобразователя 4 с гиперболической характеристикой падает скорость вращения, что приводит в конечном итоге к интенсивному падению скорости бурения.

Экстремальный регулятор выдает команду в своей исполнительной схеме (ИС) на реверс.

ИС после этого начинает уменьшать значение P.

Таким образом, для одной категории породы, исходя из условия оптимальности процесса бурения, найдено максимальное значение скорости бурения.

При бурении алмазными коронками ключ

К ставится в положение 1 и с помощью фор мирователя экстреы -ма 5 и фупкцио!1ально? О преобразователя 6 определяется момент реверса, и экстремальный регулятор 3, как и в случае бурения твердосплавным породоразру5 шаlощи инстру енто., осуществляет по к и поддержание максимума скорости бурения при оптимальном сочетании параметроь режима бурения Р и и.

10 Предмет изобретения

Система автоматического управления процессом механического колонкового бурения, содержащая датчик скорости бурения, блок регулирования осевой нагрузки и экстремальный регулятор, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения регулирования пара»етров режи»а бурения в функции от физикомеханических свойств буримых пород, выход блока регулирования осевой нагрузки подключен к функциональным преобразователям для алмазного и твердосплавного породоразрушающего инструмента, а датчик скорости бурения соединен со вторым входом функционального преобразователя для твердосплав25 ного породор зруша(ощего р(нструмента (епосредственно и через формирователь искусственного экстремума — со вторым входом функционального преобразователя для алмазного породоразрушающего инструмента, при30 чем выходы обоих функциональных преобразователей подключены к регулируемому приводу.