Тема 7
Конструкция буровых установок позволяет осуществлять управление режимами работы по одному или двум параметрам: подача бура и частота его вращения. Возможны следующие автоматизированные режимы работы буровых установок вращательного бурения, а также вращательно-ударного бурения:
1. Стабилизация на заданном токовыми уставками уровне среднего значения мощности электродвигателя подсистемы привода исполнительного органа с помощью регулятора режимов работы. Этот режим может быть реализован для мехатронизированных бурильных машин при наличии в составе их подсистем подвески и перемещения исполнительного органа гидроцилиндровых податчиков с регулируемыми гидропередачами «насос-гидродомкраты», обеспечивающими соответствующие изменения скорости подачи органа на забой. Принцип построения системы автоматического регулирования (САР) режима работы буровых машин для поддержания заданного значения нагрузки заключается в изменение скорости подачи в зависимости от нагрузки на приводной электродвигатель. Отличительная особенность САР буровой установки является наличие режима забуривания, который проводится при заведомо пониженной скорости.
|
|
2. Стабилизация на заданном уровне среднего значения момента электродвигателя подсистемы привода исполнительного органа на основе частотно-регулируемого электропривода путем регулирования скорости резания.
3. Автоматическое наращивание става путем последовательного выполнения следующих операций: выдвижка питателя с новой штангой на линию бурения; соединение новой штанги с буровым станком; возвращение питателя в заданном положении; бурение скважин на длину одной штанги; возвращение питателя в заднее положение. За тем цикл повторяется и бурение происходит до тех пор пока последняя штанга не выйдет из питателя. Процесс бурения может продолжаться после загрузки питателя штангой.
В настоящее время существует ряд технических средств автоматизации буровых установок, краткая характеристика которых приведена далее по тексту.
Пропорционально-интегральный регулятор ПРИЗ-М
Электрогидравлический, пропорционально-интегральный, релейно-импульсного типа регулятор ПРИЗ применяется при автоматизации буровых установок и проходческих комбайнов [9].
Регулятор ПРИЗ обеспечивает выполнение следующих функций:
- стабилизацию тока электродвигателей установки на заданном уровне путем изменения скорости подачи режущего органа на забой;
- двухступенчатую защиту электродвигателей от технологических перегрузок и опрокидываний;
|
|
- ограничение скорости подачи при пуске машины, забуривании и длительном перегрузе;
- забуривание по заданному времени;
- блокировки, исключающие подачу режущего органа на забой при выключенных электродвигателях привода;
- индикацию режимов работы контролируемых электродвигателей.
В состав регулятора ПРИЗ – М входит блок регулятора для формирования требуемого закона управления, датчик тока для определения нагрузки на электропривод, сервопривод для изменения скорости подачи исполнительного органа в соответствии с сигналами управления.
Принцип действия регулятора заключается в сравнении сигналов, снимаемых с датчиков тока главных электродвигателей в блоке регулятора, с сигналами задания и выдачи команд на изменение или отключение подачи комбайна на забой. Подача отключается, но ток электродвигателя достигает двукратного номинального значения. При этом срабатывает безынерционный каскад защиты регулятора ПРИЗ. Если в течение 1—2 с перегрузка не устранилась электродвигатели отключаются. Регулятор нагрузки стабилизирует ток нагрузки электродвигателя режущего органа на заданном уровне путем изменения количества масла, подаваемого в гидроцилиндры перемещения стрелы, а также защищает электродвигатель от перегрузок.
Комплекс технических срадств автоматизации КТСА
Комплекс КТСА предназначен для дистанционного управления буровым станком типа Б15-50 Э с автоматическим наращиванием става буровых штанг с функциями управления механизмами бурового станка в автоматическом, дистанционном и маневровом режимах и оповещением обслуживающего персонала в звуковом и световом виде [2].
Станок буровой типа Б15-50 Э предназначен для бурения дегазационных, увлажнительных скважин и скважин другого назначения. Наибольшая глубина скважины может доходить до 200 м в пологих и до 150 м в крутых угольных пластах из подготовительных выработок и камер.
Комплекс КТСА рассчитан для эксплуатации в подземных выработках шахт, опасных по газу и пыли, в том числе на выбросоопасных или угрожающих по выбросам угля, породы и газа пластах.
Современная элементная база комплекса с применением программируемого микропроцессорного контроллера, дисплея на пульте дистанционного управления позволила реализовать следующие оновные функции:
- дистанционное управление механизмами бурового станка с пульта дистанционного управления с использованием блокировок, которые исключают поломку механизмов при ошибочных действиях обслуживающего персонала и при выполнении маневровых операций;
- автоматическое наращивание бурового става;
- автоматическое продолжение операции по наращиванию бурового става после прерывания напряжения питания с дальнейшим включением его нажатием кнопки «Пуск маслостанции»;
- отображение на дисплее информации о положении механизмов станка; о включении бурового станка в режиме автоматического, дистанционного и маневрового управления; о выполнении станком процесса бурения скважины;
- диагностика отказов электродвигателей, питателя, механизмов подхвата, подачи, контроль уровня масла в маслобаке насосной станции и его перегрева;
- при не включении одного из электродвигателей и при отсутствии подачи на дисплее указывается причина отказа;
- отображение на пульте дистанционного управления наличие буровых штанг в питателе, конечные положения питателя и каретки вращателя, окончание процесса свинчивания штанг.
Состав комплекса КТСА: пульт дистанционного управления; блок управления;коробка клеммная маслостанции;коробка клеммная бурового станка;коробка клеммная питателя.
Количество контролируемых электродвигателей не менее 3 шт. Максимальная дальность расположения пульта дистанционного управления от станка при бурении, м, не более 30.