Автоматизация буровых установок

Содержание темы

Автоматизированные режимы работы буровых установок. Краткая характеристика аппаратуры автоматизации буровых установок.

Методические указания

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.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какие возможны автоматизированные режимы работы бурильных установок.

2. В чем заключается принцип построения системы автоматического регулирования режима работы буровых машин

3. Назначение, состав и функции регулятора ПРИЗ - М.

4. Назначение, состав и функции комплекса КТСА.

5. Как осуществляется автоматическое наращивание става бурового станка

Тема 8.