Принципы регулирования и управления режимами бурения

5.3.1. Принципы регулирования и управления режимами бурения

В вопросах разработки и внедрения автоматизированной системы управления особое место отводится автоматизированно­му управлению бурением взрывных скважин. Управление про­цессами бурения предусматривается во всех АСУ ТП карьеров и сохранит свое значение для горного предприятия будущего. Автоматизация процессов бурения позволяет повысить произво­дительность буровых станков, увеличить объемы добываемого полезного ископаемого и снизить его себестоимость.

Режим работы бурового станка характеризуется значениями технологических параметров бурения. Буровой станок работает в условиях высокой неопределенности, вызванной чередованием горных пород различной крепости (буримости). Таким образом, при ручном управлении процессами бурения невозможно обеспе­чить оптимальность режима бурения.

При автоматизации процесса бурения возникает весьма слож­ная задача - выбор принципа управления режимами бурения. Известны различные принципы управления и оптимизации ре­жимов бурения: с использованием модели бурения; с использо­ванием модели бурения и поиском экстремума; с измерением производных; с идентификацией горных пород; с поиском экстремума; с бес поисковой экстремальной настройкой; с управлением по параметрам вибрации и др. Рассмотрим эти прин­ципы.

Исходная модель может быть получена путем статистической обработки данных, полученных в процессе экспериментов или в режиме нормальной работы бурового станка. К преимуществам принципа относятся: простота аппаратурной реализации и обес­печения устойчивости управляющих систем, высокое быстродей­ствие и использование некоторых реализованных систем. Недос­татки обусловлены жесткостью алгоритма управления, отсутст­вием учета ряда факторов (абразивности и трещиноватости по­род, не стационарности массы бурового става), необходимостью большого объема предварительных исследований. Этот принцип имеет перспективу широкого и эффективного применения на практике.

n = n₀ + b/f;

v_м = v₀ + c/f,

где G₀, n₀, v₀, - начальные осевая нагрузка, частота вращения, скорость бурения; a, b, c - постоянные коэффициенты, завися­щие от буримых пород, типа долота и т. д.; f -коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова.