Разработка моделей и алгоритмов управления шарошечным станком в режиме бурения

• Автор: Баранникова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Содержание стр.

Введение
Глава 1. Анализ организации ведения буровых работ и управления процессом бурения на карьерах.
1.1. Особенности технологии бурения на карьерах и современное состояние буровой техники.

1.2. Структура управления процессом обуривания породного массива.

1.3. Анализ систем управления процессом шарошечного бурения

1.4. Современное состояние способов управления параметрами режима бурения.

1.5. Анализ методов расчета параметров шарошечного бурения

1.6. Анализ критериев оптимизации процесса бурения

1.7. Цель и задачи исследования.

Выводы по главе.

Глава 2. Математическая формализация процесса шарошечного бурения.
2.1. Процесс бурения как объект управления
2.2. Установление функциональных связей между параметрами модели процесса шарошечного бурения как объекта управления
2.3. Обоснование физической сущности модели функциональных связей параметров процесса бурения.
2.4. Разработка модели функциональных связей параметров вращательноподающего механизма
2.4.1. Модель шарошечного бурения по выработке ресурса подшипников долота
2.4.2. Модель шарошечного бурения по износу вооружения долота
2.5. Формализация процесса шарошечного бурения
2.5.1. Анализ зависимости скорости бурения скважины от входных параметров процесса бурения
2.5.2. Аналитическая зависимость крутящего момента от частоты вращения долота по предельному состоянию его подшипников и вооружения
2.5.3. Анализ зависимости относительной мощности механизма подачи от предельного состояния долота.
2.5.4. Зависимость относительной мощности механизма вращения от предельного состояния долота.
2.5.5. Оценка энергоемкости процесса бурения по предельному состоянию долота.
Выводы по главе.
Глава 3. Формирование и реализация алгоритмов управления станками шарошечного бурения.
3.1. Формирование структуры системы управления буровым станком
3.2. Инженернопсихологические аспекты разработки устройства отображения информации.
3.3. Формирование алгоритмов управляющих воздействий
3.4. Блоксхема алгоритма управления буровым станком
3.5. Блоксхема реализации процедуры Имитация работы датчиков контроля
3.6. Блоксхема алгоритма формирования управляющих воздействий
3.7. Моделирование характера изменения параметров бурения с информационным обеспечением от штатной бортовой приборной панели шарошечного станка
3.8. Моделирование характера изменения параметров бурения по алгоритму управления буровым станком
3.9. Оценка затрат на бурение одного погонного метра скважины
Выводы по главе.
Заключение
Список литературы


Научное значение работы заключается в установлении вида и характера функциональных связей между количественными и качественными параметрами процесса шарошечного бурения в относительной форме, что позволило смоделировать режим бурения и разработать алгоритмы управления шарошечным станком. Практическое значение работы состоит в том, что разработанные модели и алгоритмы управления шарошечным станком в режиме бурения развивают методы и способы управления процессом шарошечного бурения взрывных скважин и являются основой для разработки инженерных методов синтеза структуры и расчета параметров аппаратных средств управления буровыми станками. Реализация выводов и рекомендаций работы осуществлена путем внедрения их на Михайловском карьере АООТ МГОК. Информационноуправляющис системы на кафедре АСУ МГГУ. Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на ежегодных Международных конференциях МГГУ гг. Неделя горняка, на научном семинаре кафедры АСУ МГГУ в г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 4 страницы, в том числе рисунков, 5 таблиц, список литературы из 4 наименований. Станки шарошечного бурения предназначены для проходки взрывных вертикальных и наклонных скважин диаметром мм и глубиной до м на карьерах, при строительстве гидротехнических сооружений, установке свай в скальных и многолетнемерзлых массивах, в промышленном и гражданском строительстве, в горных породах с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодъяконова до . Один из первых станков для бурения взрывных скважин шарошечными долотами был испытан в е гг. США. В России работы по шарошечному бурению начаты в е гг. В настоящее время станки шарошечного бурения являются наиболее распространенными при подготовке горной массы к выемке на открытых горных работах, ввиду их универсальности, обеспечивающей эффективное бурение скважин в самых разнообразных горногеологических условиях. С их помощью выполняется до объемов буровых работ на карьерах. Однако укрупнение буровых станков не привело к ожидаемому увеличению эксплуатационной производительности и снижению себестоимости бурения, что объясняется значительным удорожанием станков и увеличением времени на их перемещение от скважины к скважине. Кроме того, отмечено ухудшение качества дробления породы по буримому блоку в целом. На сегодняшний день наиболее рациональным считают бурение скважин диаметром от 0 до 0 мм буровыми станками с достаточной мощностью привода вращения бурового става, улучшенной очисткой скважины от продуктов разрушения и увеличенной скоростью передвижения. В России парка буровых станков, эксплуатируемых на карьерах и разрезах, составляют станки шарошечного бурения трех основных типоразмеров СБШ0 , СБШ0 и СБШ0 5 . Спроектированы и изготавливаются станки СБШ0МНА, СБШ0, 2СБШ0, 2СБШ0,4СБШ0, ЗСБШ0. Широкую известность во всем мире и в России получили станки , Бюсайрус Ири, М4 Марион, ДММ, ДМН ИнгерсолРенд, 0, 0 v, все производства США. Диалектика развития техники вообще, и станков шарошечного бурения в частности , указывает на неизбежность перехода количественных достижешш в отдельных областях развития в качественные преобразования, реализация которых позволит поднять технический уровень буровых станков в целом. Развитие буровой техники на базе накопленного отечественного и зарубежного опыта бурения, экспериментов и исследований привели к созданию буровых станков третьего поколения 5СБШ0, качественными признаками которых являются новые функциональные и технологические особенности. К числу таких устройств относят устройства управления процессом бурения, устройства автоматизации вспомогательных операций, регулируемые приводы основных механизмов станка. Реализация идей автоматизации управления процессом бурения современными буровыми станками, эксплуатирующимися в изменяющихся случайным образом условиях, является совокупностью сложных задач анализа, синтеза, оптимизации, которые можно решить лишь на основе современных средств и методов автоматики и компьютерной техники. Станки шарошечного бурения рис. На платформе станка располагается машинное отделение 4 с
Рис.