Меню

Автоматизированная система управления буровой установки

Автоматизация буровых установок

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;

Читайте также:  Установка системы с флешки на ноутбук acer

— 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.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10333 — | 7992 — или читать все.

источник

АСУ механизмами буровой установки

АСУ механизмами буровой установки

Автоматизированная система управления

Предназначена для управления электроприводами главных (буровые насосы, лебедка и ротор) и вспомогательных механизмов буровой установки в ручном или полуавтоматическом режиме, разработана на базе микропроцессорного программируемого контроллера и выполняет следующие функции:

  • ввод, контроль и первичная обработка входных сигналов;
  • контроль выхода значений параметров за допустимы технологические границы, исправности датчиков и линий связи;
  • сбор, обработка и визуализация информации о состоянии оборудования, датчиков и линий связи;
  • управление механизмами буровой установки в соответствии с требуемыми режимами;
  • прием и контроль достоверности информации ручного ввода;
  • формирование и выдача управляющих воздействий и сообщений об отказах и отклонениях параметров;
  • подсчет времени наработки основного оборудования.

В состав системы АСУ входит следующее оборудование:

  • шкаф с микропроцессорным контроллером — МПК;
  • пульт бурильщика — ПБ;
  • пульт управления буровыми насосами — ПН;
  • шкаф АКЛ со станцией удаленного ввода/вывода информации;
  • инверторы (приводные блоки) с цифровым управлением ИН1…ИН4.

Шкаф АКЛ со станцией удаленного ввода/вывода информации устанавливается в лебедочном блоке буровой установки.

Пульт бурильщика с графическим дисплеем и кнопками управления, а также подключенный к пульту командоаппарат для задания скорости лебедки находится в кабине бурильщика.

Пульт управления насосами со станцией удаленного ввода/вывода информации устанавливается в насосном блоке.

Управление главными механизмами буровой установки производится с пульта бурильщика по сети Profibus DP. На пульте бурильщика осуществляется визуализация состояния главных приводов.

При разработке системы управления использован принцип модульности и взаимозаменяемости элементов системы. Восстановление работоспособности системы при отказах производится, как правило, путем замены элементов на аналогичные из комплекта ЗИП. Такой принцип построения системы позволяет повысить ее ремонтопригодность, надежность и безотказность.

Обеспечивает диагностику работы комплекса технических средств и выдает сообщения об отказе элементов, что позволяет в короткие сроки локализовать и устранить причину отказа.

Визуализация состояния механизмов, технологических блокировок, аварийные сообщения о неисправностях и т.д. осуществляется посредством панелей операторов, расположенных на пульте насосов и пульте бурильщика.

Связь преобразователей частоты и панелей оператора с системой управления осуществляется по сети с протоколом обмена данными Fieldbus / Profibus DP.

Система визуализации позволяет оператору осуществлять мониторинг состояния механизмов буровой установки:

  • стола ротора и буровой вышки;
  • буровой лебедки;
  • системы ЦСГО;
  • буровых насосов;
  • системы электроснабжения.

С помощью видеографических панелей оператора осуществляется, также, контроль параметров бурения:

  • горизонтальности стола ротора;
  • вертикальности буровой вышки;
  • уровня и температуры масла в картерах;
  • температуры подшипников механизма ротора, раздаточных коробок и буровых насосов;
  • давления в системах смазки редукторов механизмов;
  • давления в пневмокомпенсаторах низкого и высокого давления;
  • уровня, температуры и плотности бурового раствора;
  • частоты и напряжения для контроля электропитания с дизель-генераторных установок;
  • информации с датчиков блокировок и защитных ограждений.
Читайте также:  Установка сплит системы лазаревское

источник

Автоматизированные системы управления процессом бурения скважин

Автоматическая система управления технологическим процессом бурения скважин АСУТП-Б (Кировское ИГО) предназначена для осуществления технологического процесса управления углубки скважины алмазным инструментом в автоматическом или ручном режиме управления.

Система АСУТП-Б обеспечивает:

  • — оптимизацию технологического процесса по критерию — стоимость 1 м бурения или реализацию управления по частным критериям — максимум производительности с ограничением по расходу алмазов или минимум расхода алмазов с ограничением по производительности;
  • — качественное выполнение буровых работ по выходу керна;
  • — предупреждение технологических осложнений и аварий;
  • — улучшение организации труда буровой бригады;
  • — снижение психологических нагрузок на бурильщика в условиях форсированного технологического процесса;

независимость технико-экономических показателей бурения от квалификации персонала буровой бригады;

  • — возможность оперативной корректировки технологического процесса программными средствами;
  • — возможность создания разветвленной автоматизированной системы производством буровых работ по всему геологоразведочному объекту.

АСУТП-Б включает в себя комплект средств управляющей вычислительной техники; программное обеспечение; телевизионный индикатор.

Применяется для управления буровым агрегатом СКБ-5 и его модификациями и включает комплект серийных преобразователей параметров режима бурения.

При работе в автоматическом режиме управления выполняются следующие операции:

  • — промывка скважины;
  • — постановка на забой породоразрушающего инструмента в начале рейса;
  • — приработка породоразрушающего инструмента;
  • — поиск оптимальных значений осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и скорости вращения бурового снаряда;

корректировка параметров режима бурения в соответствии с изменяющимися геолого-техническими условиями;

— контроль и предупреждение аварийно-опасных ситуаций;

отображение основных параметров бурения на телевизионном индикаторе в виде гистограмм;

— вывод оперативных сообщений и подача звукового сигнала при возникновении аномальных ситуаций в технологическом процессе;

прекращение рейса при реализации замера или возникновении неликвидируемой аварийно-опасной ситуации.

В автоматическом режиме работы система АСУТП-Б позволяет:

  • -проводить бурение в режиме ручного управления при отображении параметров технологического процесса на телевизионном индикаторе;
  • — выполнять цикл операций в автоматическом режиме при ручном регулировании скорости вращения бурового снаряда;
  • — осуществлять переход с автоматического на ручной режим управления и обратно без остановки процесса углубления скважины;

Рис. 7.12. Устройство управления процессом углубления скважин «Карат-2»

— проводить оперативную корректировку

технологического процесса путем оперативной замены уставок, используемых в алгоритме, а также осуществлять подрыв бурового снаряда и возврат к бурению в любой момент рейса по желанию бурильщика.

При проведении работ в автоматическом режиме

функции бурильщика заклюю-чаются в выполнении спускоподъемных операций, наращивании бурового снаряда, пуске системы, техническом обслуживание оборудования, подготовке к работе технологического инструмента.

По данным испытаний и производственной эксплуатации АСУТП-Б в условиях пород IX, X категории по буримости получены следующие техникоэкономические показатели: механическая скорость 3-4 м/ч; расход алмазов 0,3-0,5 кар/м; длина рейса и выход керна — на 5-10 % выше, чем при ручном управлении.

Устройство управления процессом углубления скважин «Карат-2» (рис. 7.12), созданное в ПГО «Кировгеология», успешно эксплуатируется на буровых агрегатах СКБ-4, СКБ-5, СКБ-7, причем наличие на них регулируемого электропривода не обязательно. «Карат-2» может быть установлен также на буровом агрегате ЗИФ-650М, но для этого необходимо оснастить агрегат гидропультом станка СКБ-5 или провести доработку его гидросистемы.

Устройство «Карат-2» обладает такими достоинствами: способностью адаптироваться к изменению пород в процессе бурения, что повышает его эффективность в условиях перемежаемых, трещиноватых и дробленых пород.

Примером создания полностью автоматизированного бурового агрегата является система РБК-4 — роботизированная буровая установка для бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые.

Автоматизированной системой управления процессом бурения оснащены буровые агрегаты Diamec U6 АРС и Diamec U8 АРС компании Atlas Copco.

Компьютерная система управления АРС на основе операционной системы MS Windows обеспечивает полную автоматизацию процесса бурения, повышая производительность и снижая риск ошибок из-за «человеческого фактора», а также гибкость и дистанционную диагностику неисправностей, вывод на дисплей инструкций по эксплуатации агрегата и каталогов запасных частей. В модификации АРС один оператор может выполнять весь перечень необходимых работ благодаря новой конструкции позиционирования станка, ускоряющей подготовку машины без перемещения лебедки при смене направления бурения, и полуавтоматическому режиму спуско-подъемных операций.

Читайте также:  Установка противоугонной системы пандора

Агрегаты Diamec U6 АРС и Diamec U8 АРС оснащены электронной системой управления Candus, которая позволяет сокращать количество шлангов и гидроприводов, обеспечивает диагностику неисправностей.

Применение современных станков с автоматизированной системой управления дает очень высокие результаты производительности бурения. В США (шт. Айдахо) на станке Diamec U8 АРС при колонковом алмазном бурении в автоматическом режиме за 10-часовую смену проходка достигала 185,6 м. Полученный результат показывает возможности автоматизированных систем, способных оптимально управлять процессом бурения.

> Контрольные вопросы и задания к гл. 7

  • 1. Назовите основные средства механизации бурения.
  • 2. Назовите основные средства механизации спуско-подъемных операций при бурении.
  • 3. Назовите основную контрольно-измерительную аппаратуру, используемую при бурении.
  • 4. Назовите назначение ваттметра Н-348.
  • 5. Назовите основные направления автоматизации бурового процесса.
  • 6. Какие известны средства управления процессом углубления скважины?
  • 7. Назовите известные системы управления процессом бурения скважин.
  • 8. Назовите основные возможности автоматизированных систем управления бурением буровых установок типа Diamec.

источник

Автоматизированная система управления механизмами буровой установки

Предназначены для управления главными и вспомогательными механизмами буровой установки

Преимущества:
• Переход на привод переменного тока позволяет увеличить длину питающей линии при том же количестве повышающих подстанций не менее, чем в 2-3 раза.
• Лучшая динамика привода переменного тока обеспечивает более высокую производительность при спускоподъемных операциях и уменьшает время проходки
• Максимальная эффективность бурения:

  • оптимизация скорости проходки;
  • увеличение срока службы долота и элементов бурильной колонны;
  • увеличение ресурса работы бурового оборудования;
  • автоматическое регулирование объема подачи и давления бурового раствора на буровом инструменте путем регулирования скорости вращения буровых насосов;
  • уменьшение времени сборки и сокращение транспортных расходов при переезде с куста на куст, благодаря модульной конструкции;
  • снижение аварийности оборудования, сокращение аварийных простоев, уменьшение затрат на ремонт и обслуживание;
  • повышенная безопасность работ во время бурения.

Состав системы:
• система электроснабжения буровой установки;
• система управления главными механизмами буровой установки — буровыми насосами, ротором, лебедкой, силовым верхним приводом (на базе частотно-регулируемых электроприводов);
• системы управления вспомогательными механизмами буровой установки (механизмы приготовления и очистки бурового раствора, вспомогательных лебедок и др);
• автоматическая система управления буровой установкой (АСУ);
• вспомогательные системы (резервного электропитания, рабочего и аварийного освещения, поддержания температуры внутри контейнеров с электрооборудованием в заданном диапазоне, пожарной сигнализации);
• системы контроля и диагностики работы механизмов буровой установки (визуализации, видеонаблюдения, взрывозащищенной телефонной связи), состояния окружающей среды (контроля загазованности);
• кабина бурильщика.
Состав комплекта может изменяться и определяется заказчиком при заключении договора. Все элементы системы могут поставляться в комплекте или отдельно.

Исполнение
Системы управления поставляются в блочно-модульном исполнении, что позволяет осуществлять модернизацию и изготовление буровых станков в кратчайшие сроки, повышает их надежность и ремонтопригодность.
Низковольтное распределительное устройство (НКУ) и частотно-регулируемые электроприводы (ЧРЭП), предназначенные для управления механизмами буровой установки, установлены в специальные блок-модули, которые располагаются в теплоизолированных электропомещениях контейнерного типа (НКУ, КТУ, ВЛБ и др.).
При разработке и изготовлении контейнеров обеспечивается полная монтажная готовность изделия. Это позволяет вводить в эксплуатацию оборудование при минимальных трудовых и временных затратах. Возможна транспортировка автомобильным, морским и железнодорожным транспортом.
Контейнеры (КТУ, НКУ, КРУ, ВЛБ и т.п.) изготавливаются в климатическом исполнении, позволяющем установку и эксплуатацию на открытом воздухе. Комплектуются системами освещения, обогрева, кондиционирования, связи и пожарной сигнализации.
Принцип модульности и взаимозаменяемости элементов системы позволяет осуществлять быстрое восстановление работоспособности системы при отказах, как правило, путем замены элементов на аналогичные из комплекта ЗИП.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *