SU825878A1

SU825878A1 - Устройство для определения крепости .горных пород

Info

Publication number: SU825878A1
Application number: SU721800283A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Сахаров
Original assignee: Vnii Metodiki Tekhn Razvedki
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1981-04-30

Description

Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам,предназначенным для оптимизации управления процессом бурения, и может быть применено в буровых станках.

Известно устройство для определения крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурения, осевой нагрузки и частоты враще-_; ¹ния [1] .

Однако метод определения категории породы весьма трудоемкий, он основан на измерении объема разрушенной породы при норьированных ударных воздействиях на мерную пробу породы.

Цель изобретения - повышение точности определения крепости и частоты вращения в процессе бурения. ₂

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вращения, датчик механической скорости бурения, дополнительно введены блок определения мощности управления буримости,характеризующий приток мощности со стороны управления, и блок определения буримости горной породы, характеризующий сопротивление горной породы разрушению величиной обратной удельной работе ее разрушения.Причем входы блока определения мощности управления подключены к датчикам'осевой нагрузки и частоты вращения, а вход блока определения буримости подключен к датчику механической скорости бурения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения крепости горных пород.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 частоты вращения, датчик осевой нагрузки, блок 3 определения мощности управления, блок 4 определения буримости, датчик 5 механической скорости бурения.

Датчик I частоты вращения коронки подключен к одному из входов блока 3 определения мощности управления, ко второму входу блока 3 подключен выход датчика 2 осевой нагрузки на коронку, а выходы блока 3 и датчика 5 механической скорости бурения подключены к раздельным входам

Для .ронкой ^K6 (2) блока 4 определения буримости, бурения импрегнированной косправедливо уравнение

Vex⁼%'s'ⁿ где V_MeK - механическая .скорость бурения;

- осевая нагрузка;

- частота вращения коронки;

- площадь торца коронки (площадь забоя);

- коэффициент, характеризующий (для определенного типа инструмента) физикомеханические свойства буримой породы, ее буримость.

„ К

Г

Выражение (2) показывает, что коэффициент Kg является величиной, обратной величине удедьной работы разрушения (А уд ).

Согласно (1) и (2) любое изменение любого из управляющих параметров вызывает йропорциональное изменение механической скорости бурения и, следовательно, коэффициент Kg, характеризующий буримость, остается неизменным.

В случае, когда F=const и n=const, в породах с различными физико-химическими свойствами различная механическая скорость и, следовательно, различная буримость Kg.

Предлагаемое устройство для . определения крепости горных пород работает следующим образом.

Сигналы с датчика 1 частоты η вращения и датчика 2 осевой нагрузки F • на коронку поступают в блок 3 определения мощности (Fq )управления, где осуществляется операция умножения.

С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный произведению (F,n), поступает на один из'входов блока 4 определения буримости, на второй вход которого одновременно поступает сигнал с выхода датчика 5 механической

825878 -4 скорости V_MfrKбурения, а на третий вход вводится постоянный сигнал, пропорциональный площади S торца импрегнированной алмазной коронки.

В блоке 4 вырабатывается сигнал, пропорциональный буримости Kg горной породы, путем деления сигнала . датчика 5 механической скорости на сигнал с блока 3 мощности управления. Этот сигнал в процессе бурения импрегнированной алмазной коронкой не реагирует на изменения управляющих параметров, отражая однозначно только буримость горных пород. Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает оперативность измерения крепости горной породы в. процессе бурения и полноту ее характеристики.

Предварительный расчет показывает что контроль основных параметров процесса бурения (осевой нагрузки, частоты вращения, буримость горной породы) позволяет получить экономию на истирающих материалах в денежном выражении (О, 15+0,33) р./м в зависимости от буримости горной породы.

Снижение расхода алмазов составляет 12,2-6,2%, что обеспечивает увеличение объема бурения на 9,6% тем же количеством алмазных коронок.

Claims

Изобретение относитс к информаци онно-измерительным устройствам,предназначенным дл оптимизации управлени процессом бурени , и может быть применено в буровых станках. Известно устройство дл определени крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурени осевой нагрузки и частоты враще-; ни 1 . Однако метод определени категори породы весьма трудоемкий, он основан на измерении объема разрушенной породы при норьированных ударных воздействи х на мерную пробу породы. Цель изобретени - повьшение точности определени крепости и частоты вращени в процессе бурени . Указанна достигаетс тем, что в устройство, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вращени , датчик механиче.ской скорости бурени , дополнительно введены блок определени мощности управлени буримости характеризующий приток мощности со стороны управлени , и блок определени буримости горной породы, характеризующий сопротивление горной породы разрушению величиной обратной удельной работе ее разрушени ,Причем входы блока определени мощности управлени подключены к датчикамосевой нагрузки и частоты вращени , а вход блока определени буримости подключен к датчику механической скорости бурени . На чертеже представлена функциональна схема устройства дл определени крепости горных по.род. Предлагаемое устройство содержит атчик 1 частоты вращени , датчик осевой нагрузки, блок 3 определеи мощности управлени , блок 4 опреелени буримости, датчик 5 мехаической скорости бурени . Датчик 1 частоты вращени коронки подключен к одному из входов блока 3 определени мощности управлени , ко второму входу блока 3 подключен выход датчика 2 осевой нагрузки на коронку, а выходы блока 3 и датчика 5 механической скорости бурени подключены к раздельным входам блока 4 определени буримости Дл бурени импрегнированной ко .ронкой справедливо уравнение (} где - механическа .скорость бурени ; -осева нагрузка; -частота вращени коронки; -площадь торца коронки .(площадь забо ); -коэффициент, характеризующий (дл определенного типа инструмента) физикомеханические свойства буримой породы, ее буримост Выражение (2) показывает, что коэффициент Kg вл етс величиной, .обратной величине yдeJIьнoй работы разрушени (А цд ), Согласно (О и (2) любое изменение любого из управл ющих параметров вызьшает йропорциональное изменение механической скорости бурени и, следовательно-, коэффициент Kg, характеризующий буримость остаетс неизменным. В случае, когда F const и в породах с различными физико-химиче .скими свойствами различна механическа скорость и, следовательно , различна буримость Kg. Предлагаемое устройство дл .опре делени крепости горных пород работ ет следующим образом. Сигналы с датчика 1 частоты п вр щени и датчика 2 осевой нагрузки F на коронку поступают в блок 3 определени мощности (FC, )управлени , где осуществл етс операци уьшожени . С выхода блока 3 сигнал, пропорциойапьный произведению (), поступает на один извходов блока 4 определени буримости, на второй вход которого одновременно поступае сигнал с выхода датчика 5 механичес скорости бурени , а на третий вход вводитс посто нный сигнал, пропорциональный площади S торца импрегнированной алмазной коронки. В блоке 4 вырабатываетс сигнал, пропорциональный буримости К горной породы, путем делени сигнала . датчика 5 механической скорости на сигнал с блока 3 мощности управлени . Этот сигнал в процессе бурени импрегцированной алмазной коронкой не реагирует на изменени управл ющих параметров, отража однозначно только буримость горных пород. Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает оперативность измерени крепости горной породы в. процессе бурени и полноту ее характеристики. Предварительный расчет показывает что контроль основных параметров процесса бурени (осевой нагрузки, частоты вращени , буримость горной породы) позвол ет получить экономию на истирающих материалах в денежном выражении (0,15+0,33) р./м в зависимости от буримости горной породы. Снижение расхода алмазов составл ет 12,2-6,2%, что обеспечивает увеличение объема бурени на 9,6% тем же количеством алмазных коронок. Формула изобретени Устройство дл определени крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурени , осевой нагрузки и частоты вращени , отличающеес тем, что, с целью повышени точности определени крепости в процессе бурени , оно снабжено блоком определени мощности управлени буримости, причем входы блока определени мощности управлени подключены к датчикам осевой нагрузки и частоты вращени , а второй вход блока определени буримости подключен к датчику механической скорости буре .ни . Источники информации, прин тые во внимание при экцпертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 470592, кл. Е 21 В 45/00, 1968.

S 9 con si