SU798277A1 - Device for automatic optimization of drilling process - Google Patents
Device for automatic optimization of drilling process Download PDFInfo
- Publication number
- SU798277A1 SU798277A1 SU772451473A SU2451473A SU798277A1 SU 798277 A1 SU798277 A1 SU 798277A1 SU 772451473 A SU772451473 A SU 772451473A SU 2451473 A SU2451473 A SU 2451473A SU 798277 A1 SU798277 A1 SU 798277A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- drilling
- bit
- unit
- block
- cost
- Prior art date
Links
Description
Устройство дл оптимизации процесса бурени может быть использовано на буровых станках вращательного -действи в угольной,горнорудной и других отрасл х промышленности,где примен ет с вращательное бурение шарошечными, режущими и комбинированными буровыми долотами. Известны устройства дл оптимизации процесса вращательного бурени на карьерах, которые используют априорную информацию об оптимальности процесса , вводимую в виде програ№ ы. В зависимости от крепости породы уста .навливаетс давление на забое, которое посредством датчика давлени и де лител , преобразуетс в сигнал дл регулировани скорости вращени Щ , Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл автоматической оптимизации процесса бурени , содержащее датчики мощности, скорости бурени и давлени , подключенные к счетно-решающему блоку, блок формировани моторесурса , блок вычислени критери себестоимости и блоки улучшени экстремума и управлени поиском оптимального режима бурени 2,, Однако подобные устройства не мо- гут быть точными в работе, должны настраиватьс каждалй раз после изменений условий бурени ,требуют предварительного трудоемкого сбора информации о критерии,лишь после чего они могут быть настроены. При смене типа бурового инструмента или блока пород необходим дополнительный сбор информации и переналадка устройства. Цель изобретени - повышение точности и оперативности установлени оптимального режима бурени . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство снабжено датчиком углублени долота за один оборот его вращени , а счеТно-рашающий блок выполнен в виде раздельных узлов вычислени составл ющих себестоимости по энергии, по затратам на зарплату по долоту, ко входам последнего подключены выходы датчика углублени долота за один оборот его вращени и выход блока формировани моторесурса, а выходы узлов вычислени составл ющих по энергии и по затратам на зарплату подключены ко входу,блока вычислени себестоимости, выход которого через блок улучшени экстремума подключей к блоку управлени поиском о тимального режима бурени . В счетно-решающем блоке использу с способ представлени себестоимости бурени в виле (P)e.P) C5(ti,p) где Кл - коэффицй ент, учитывающий зарплату, руб/час; затраты по электроэнергии руб/квтч; N, ,Nj соответственно мощность, п требл ема при бурении вра телем и другими электромаш нами и электросшпаратурой КВТ; V - скорость бурени , м/час; Сд- стоимость долота, руб; . - стойкость долота, м. В этом выражении не учитываютс члены, не завис щие практически от режима бурени , то есть не вли ющие на положение экстремума по оси абсцисс , хот в принципе они могут учи тыватьс введением соответствуквдих посто нных членов. Первые три слагаемых выражени (1) вычисл ютс на основе сигналов от да,тчиков скорости бурени и мощности , а также задатчиков стоимости зарплаты и энергии. Последнее слагаемое- , JB том виде, как это представлено в выраже нии (1), в процессе бурени вычисли невозможно, так как стойкость долот L - функци большого количества факторов, не поддающихс непрералвно измерению (в основном ввиду того, ч степень износа долота измерить в ре альных услови х бурени не представ л етс возможным), поэтому последне слагаемое уравнени (1) в устройств используетс в преобразованном виде где R - моторесурс долота, об,; rit. - углубление долота за один оборот, мм/об. Моторесурс шаррошечных долот от скорости вргицени долота не зависит и в этом случае может быть введен в уравнение (1) в виде функции, завис щей лишь от осевой нагрузки. Вследствие неоднородности горных пород и их физических свойЪтв минимум себестоимости дрейфует.случайным образом. Устройство обеспечивает непрерывный его поиск изменением режимных параметров в соответствии с вычисл емым критерием на основании получаемой информации о величинах углублени долота за од оборот, скорости бурени и мощности завис щих от сопротивл емости горных пород. При бурении с предлагаемым уст йством , как и в любом случае, необходим выбор долота из услови его равностойкости (износа) по опоре и вооружению. При этом учитываетс , что суммарное число оборотов долота до износа его вооружени не зависит от угловой скорости долота. При необходимости в систему могут быть введены нужные технические ограничени . Окончательное уравнение, используемое в устройстве, имеет вид ьМ- -c,L,P)f(n,P)) На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство дл оптимизации работы бурового станка 1 состоит из дат|чика 2 давлени , датчика 3 скорости, бурени , датчика 4 углублени долота , датчиков 5 и б мс цности, множителей 7, 11 - 15, делителей 8 и 10, блока 9 формировани моторесурса, сумматора 16, блока 17 выбора критери эффективности,блоков 18-20 улучшени экстремума,экстремального регул тора 21,переключател 22 рода поиска , блоков 23 и 24 управлени поиском. Устройство работает следующим образом . Сигнал от датчика 2 давлени подаетс в блок 9, куда ввод тс также коэффициенты а, б, отражающие зависимость ресурса долота от осевой нагрузки, определ екаае, исход из эксплуатационной характеристики долота , по моторесурсу (заводские или опытные данные) и по которым формируютс зависимости моторесурса от параметров режима. Моторесурс R, сформированный в виде электрического сигнала, с выхода блока 9 поступает на множитель 7, где производитс умножение его на величину углублени долота h, поступающую в виде электрического сигнала от датчика 4 углублени . Сигнал Rh/ получаемый на выходе блока 7, поступает затем на делитель 8, где формируетс величина , пропорциональна удельной стоимости бурени по долоту в функции параметров режима, дл чего в блок 8 вводитс также стоимостный коэффициент Сд. От датчиков 5 и б мощности электрические сигналы, пропорциональные мощности, потребл емой двигателем вращател и другими электрическими агрегатами соответственней, подаютс на множители 11 и 12, на выходе которых формируютс соответствующие стоимостные величины по затраченной при бурении энергии,, дл The device for optimizing the drilling process can be used on rotary drilling machines in the coal, mining and other sectors of the industry, where it uses rolling drilling with roller cone, cutting and combination drill bits. Devices are known for optimizing the process of rotary drilling in quarries, which use a priori information about the optimality of the process, entered in the form of a program. Depending on the strength of the rock, pressure is established at the bottomhole, which is converted into a signal to control the rotational speed by means of a pressure sensor and a divider. The device closest to the invention to the technical essence is a device for automatically optimizing the drilling process, containing power sensors, speeds drilling and pressure connected to the calculating block, the block of motor life shaping, the calculator of the cost criterion and the blocks for improving the extremum and the search control is optimal Drilling mode 2 ,, However, such devices cannot be precise in their work, they must be adjusted every time after changing the drilling conditions, they require preliminary laborious collection of information about the criteria, only after which they can be set up. When changing the type of drilling tool or block of rocks, additional information collection and device readjustment are necessary. The purpose of the invention is to improve the accuracy and efficiency of establishing the optimal drilling mode. The goal is achieved by the fact that the device is equipped with a sensor for deepening bits for one revolution of its rotation, and the counting unit is designed as separate units for calculating cost components for energy, for salary costs for bit, and for inputs of the latter bits for bit deepening are connected. one turn of its rotation and the output of the motor life shaping unit, and the outputs of the components calculating units for energy and salary costs are connected to the input of the costing unit, the output of which is through The block of improvement of the extremum is connected to the control unit of the search for the minimum drilling mode. In the calculating block, using the method of presenting the cost of drilling in wil (P) e.P) C5 (ti, p) where Kl is the coefficient taking into account the salary, rubles / hour; electricity costs rub / kWh; N,, Nj, respectively, power, is required when drilling by a windrower and other electric machines and electrical equipment of KW; V - speed of drilling, m / h; Sd is the cost of the bit, rub; . - durability of the bit, m. In this expression, the terms that do not depend practically on the drilling mode, i.e. do not affect the position of the extremum along the abscissa axis, are not taken into account, although in principle they can be taken into account by the introduction of corresponding permanent members. The first three terms of expression (1) are calculated on the basis of signals from yes, drilling speed and power ticks, as well as drivers of wage and energy costs. The last addendum, JB, as presented in expression (1), cannot be computed during drilling, since the stability of bits L is a function of a large number of factors that cannot be measured indiscriminately (mainly because of the degree of wear of bits in actual drilling conditions it is not possible), therefore the last term of equation (1) in the devices is used in the transformed form where R is the bit life time, about; rit. - bit deepening in one turn, mm / rev. The motoresource of sharrose bits does not depend on the velocity of the bit bit, and in this case it can be entered into equation (1) as a function depending only on the axial load. Due to the heterogeneity of the rocks and their physical characteristics, the cost of the minimum is drifting. The device provides its continuous search by changing the operating parameters in accordance with the calculated criterion based on the received information about the values of bit deepening per turn, drilling rate and power depending on the resistance of the rocks. When drilling with the proposed device, as in any case, the choice of a bit is necessary due to its equipotency (wear) in support and armament. In this case, it is taken into account that the total number of revolutions of the bit until its armament is worn does not depend on the angular velocity of the bit. If necessary, the necessary technical limitations can be introduced into the system. The final equation used in the device is: M-c, L, P) f (n, P)) The drawing shows a block diagram of the device. The device for optimizing the operation of the drilling machine 1 consists of a pressure sensor 2, a speed sensor 3, drilling, a bit deepening sensor 4, sensors 5 and 6 ms, multipliers 7, 11-15, dividers 8 and 10, a block of motor life shaping, adder 16, block 17 for selecting efficiency criteria, blocks 18-20 for extremum improvement, extreme controller 21, search kind switch 22, search control blocks 23 and 24. The device works as follows. The signal from pressure sensor 2 is fed to block 9, where coefficients a and b are also entered, reflecting the dependence of the bit resource on the axial load, determined by, based on the operating characteristic of the bit, on the service life (factory or experimental data) and on which the dependencies of the motor life are formed on mode settings. The motor resource R, formed in the form of an electrical signal, from the output of block 9 is fed to a multiplier 7, where it is multiplied by the amount of bit deepening h, which comes in the form of an electrical signal from the sensor 4 of the well. The signal Rh / received at the output of block 7 then goes to divider 8, where a value proportional to the specific drilling cost per bit is formed as a function of the mode parameters, for which the cost coefficient Cd is also entered into block 8. From the sensors 5 and 6 of the power, electrical signals proportional to the power consumed by the motor of the rotator and other electrical units, respectively, are fed to factors 11 and 12, at the output of which the corresponding cost values are generated for the energy expended during drilling, dL
чего в блоки 11 и 12 вводитс коэффициен5 СЕ (удельна стоимость электроэнергии ) .which, in blocks 11 and 12, the coefficient 5 CE is introduced (the specific cost of electricity).
Стоимость бурени по зарплате, амортизации и другим начислени м формируетс блоками 3, 10 и 13.The cost of drilling for salary, depreciation and other charges is formed by blocks 3, 10 and 13.
ВеличиныValues
мальности из р да частных критериев, которые способны вычисл ть устройство .data from a number of partial criteria that the device can calculate.
Устройство позволит заменить ручное .управление параметрс1ми процесса бурени и повысить производительность труда на 10-15%.The device will allow replacing the manual control of the parameters of the drilling process and increase labor productivity by 10-15%.
суммируютс в блоке 16. Выбор критери оптимальности производитс с помо1цью лока 17 путем соответствуюо го выбора составл ющих, подаваемых на сумматор 16.are summarized in block 16. The selection of the criterion of optimality is made with the help of lock 17 by the appropriate choice of the components fed to the adder 16.
Сформированный блоком 16 сигнал дл отсеивани помех пропускаетс через фильтр высоких частот 18 и поступает на блоки 19 и 20, где производитс соответственно вычитание посто нной составл ющей и обострение экстремума путем нелинейного преобразовани этого сигнала. Далее сиг нал поступает на экстремальный регул тор 21. Поскольку буровой процесс имеет значительную инерционност в устройстве производитс последовательный поиск экстремума по параметрам h и р, что упрощает схему, . хот в принципе может примен тьс одиовремеийый поиск обоих параметров режима. Поиск осуществл етс с помощью переключател 22 поиска, работаю щего от тактового генератора 23, который , в свою очередь, управл етс блоком 24 (блок управлени тактовым генератором).The signal formed by block 16 is passed through a high-pass filter 18 to eliminate interference, and is fed to blocks 19 and 20, where the constant component is subtracted and the extremum is exacerbated by a non-linear transformation of this signal. Then the signal goes to the extreme controller 21. Since the drilling process has a significant inertia in the device, a consistent search for the extremum is made using the parameters h and p, which simplifies the scheme,. although, in principle, it is possible to apply a timeframe search for both mode parameters. The search is carried out using a search switch 22 operating from a clock generator 23, which, in turn, is controlled by a block 24 (a clock generator control unit).
Применение устройства дл ,автснлатической оптимизации процесса бурени позвол ет с большой точностью осуществл ть автоматическую оптимизацию непосредственно по критерию себестоимости бурени , исключить частные подстройки дл введени априорной информации в виде приближенных зависимостей, использовать, исход .из технико-экономических сбображений , тот или иной критерий оптиФормула изобретени The use of the device for autonomous optimization of the drilling process allows for automatic optimization of the drilling cost criterion, eliminating private adjustments for introducing a priori information in the form of approximate dependencies, using the result of a feasibility study, one or another optically formula. the invention
Устройство дл автоматической оптимизации процесса; бурени ,содержаще датчики мощности, скорости бурени и давлени , подключенные к счетнорешающему блоку, блок формиройани моторесурса, болк вычислени критери себестоимости и блоки улучшени экстремума и управлени поиском оптимального режима, бурени , отличающеес тем, что, с целью повышени точности и оперативности установлени режима бурени , оно снабжено датчиком углублени , долота за один оборот его вращени , а счетно-решающий блок выполнен в виде раздельных узлов вычислени составл ющих себестоимости по энергии, по затратам на зарплату к по долоту, ко входам последнего подключены выходы датчика углублени долота за один оборот его вращени и блока формировани моторесурса, а выходы узлов вь1числени составл ющих по энергии и по затратам на зарплату подключены ко входу блока вычислени себестоимости, выход которого через блок улучшени экстремума подключен к блоку .управлени поиском оптимального режима бурени Device for automatic process optimization; contains sensors of power, drilling speed and pressure connected to the computing unit, a motor resource shaping unit, a bolus for calculating the cost criterion, and blocks for improving the extremum and controlling the search for the optimal drilling mode, in order to improve the accuracy and speed of setting the drilling mode It is equipped with a recess sensor, bits for one revolution of its rotation, and the calculating unit is made in the form of separate units for calculating the cost components of energy, at the cost of the salary to the bit, to the inputs of the latter are connected the outputs of the sensor for deepening the bit for one revolution of its rotation and the motor life shaping unit, and the outputs of the nodes for calculating the components for energy and salary costs are connected to the input of the cost calculation unit, the output of which through the extremum improvement unit is connected to the block. management search optimal drilling mode
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Sources of information taken into account in the examination
1.Авторское свидетельство СССР 148367, кл. .Е 21 В 45/00, 1959.1. Authors certificate of the USSR 148367, cl. .E 21, 45/00, 1959.
2,Turned an driECing rigs.-Petro&eum Egnipment and Sew, 1968, 31, 1.2, Turned an driECing rigs.-Petro & eum Egnipment and Sew, 1968, 31, 1.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772451473A SU798277A1 (en) | 1977-02-07 | 1977-02-07 | Device for automatic optimization of drilling process |
US06/162,805 US4354233A (en) | 1972-05-03 | 1980-06-25 | Rotary drill automatic control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772451473A SU798277A1 (en) | 1977-02-07 | 1977-02-07 | Device for automatic optimization of drilling process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU798277A1 true SU798277A1 (en) | 1981-01-23 |
Family
ID=20695159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772451473A SU798277A1 (en) | 1972-05-03 | 1977-02-07 | Device for automatic optimization of drilling process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU798277A1 (en) |
-
1977
- 1977-02-07 SU SU772451473A patent/SU798277A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4354233A (en) | Rotary drill automatic control system | |
CN108868807B (en) | The intelligent control method of shield driving correction | |
US3634664A (en) | Adaptive and manual control system for machine tool | |
CN109685378B (en) | TBM construction surrounding rock digchability grading method based on data mining | |
CN100502225C (en) | General AC motor control system | |
SU1055863A1 (en) | Method and apparatus for controlling a drilling unit | |
SU798277A1 (en) | Device for automatic optimization of drilling process | |
RU2019132413A (en) | MINING MACHINE AND METHOD OF STARTING THE ELECTRIC MOTOR OF THE MINING MACHINE | |
CA2144380C (en) | An electric motor for portable machine tools | |
CN104440910B (en) | A kind of method and system that realize robot both hands arm Synchronization Control | |
JP2019082003A (en) | Direction control system of shield machine | |
CN109162692A (en) | A kind of soft torque control system and method | |
RU58174U1 (en) | AUTOMATED DRILLING CONTROL SYSTEM | |
SU1086134A1 (en) | Arrangement for controlling a drilling unit | |
CN114109363A (en) | Drilling while-drilling inclination measuring system | |
SU876971A1 (en) | Device for monitoring wear of drill bit | |
SU950905A1 (en) | Apparatus for controlling well-drilling process | |
SU1645751A1 (en) | Method of optimization of rock drilling process | |
CN117328850B (en) | Drilling machine control method, device, terminal and storage medium | |
SU973809A1 (en) | Apparatus for controlling the drilling process | |
SU960425A1 (en) | Method of controlling the process of drilling blast-holes | |
CN115388724A (en) | Tunnel construction method for dynamically designing blasting parameters based on while-drilling parameters | |
SU872668A1 (en) | Device for monitoring and registering excavator operation | |
SU1418469A1 (en) | Apparatus for controlling earth-drilling process | |
RU1796769C (en) | Method of rock drilling control |