Установка для бурения по коренным породам, способ транспортировки указанной установки и регулятор скорости транспортировки установки - RU2523880C1
Код документа: RU2523880C1
Чертежи
Описание
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к установке для бурения по коренным породам, содержащей буровую стрелу-манипулятор, оснащенную бурильной машиной так, что бурение, таким образом, может выполняться в выбранных местах бурения. Установка также содержит приводное оборудование без двигателя внутреннего сгорания, посредством которого она может транспортироваться между местами бурения. Приводное оборудование установки содержит, по меньшей мере, один электродвигатель, систему электропривода и блок управления, который содержит средства управления нагрузкой системы электропривода. Блок управления содержит пользовательский интерфейс с регулятором скорости транспортировки установки.
Кроме того, изобретение относится к способу транспортировки установки для бурения по коренным породам и регулятору скорости транспортировки.
Область техники, к которой относится изобретение, описана более подробно в преамбулах независимых пунктов формулы изобретения патентной заявки.
В горных выработках используются установки для бурения по коренным породам, посредством которых в запланированных местах бурения пробуриваются стволы скважин. Когда бурение стволов скважин завершается, горнодобывающее средство перемещается к следующему месту бурения для бурения новой веерообразной скважины или забоя. В частности, в подземных горных выработках выгодно осуществлять транспортировку установки посредством мощности, создаваемой электродвигателем. Электроэнергия, требуемая для транспортировки, может храниться в аккумуляторной батарее. Во время транспортировки электрические компоненты передачи привода становятся нагруженными и горячими. Перегрев может повредить компонент. Так, наивысшая мощность при транспортировке должна ограничиваться типично из условия, что температура в электрических компонентах коробки передач будет оставаться в допустимых пределах. Из-за ограничений мощности должна снижаться скорость транспортировки, которая снижает производительность буровой установки коренных пород.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание новой и улучшенной установки для бурения по коренным породам, способа транспортировки установки и регулятора скорости транспортировки установки.
Установка для бурения по коренным породам согласно изобретению отличается тем, что средство контроля нагрузки выполнено с возможностью допуска преднамеренной перегрузки системы электропривода, согласно предварительно определенному алгоритму управления, и перегрузка имеет ограниченную продолжительность, предотвращая перегрев компонентов в системе электропривода, и блок управления выполнен с возможностью указания оператору перехода из режима номинальной нагрузки в режим перегрузки.
Способ скорости транспортировки установки согласно изобретению отличается преднамеренной перегрузкой системы электропривода во время транспортировки установки и периодом ограниченной продолжительности, и осведомлением оператора установки о состоянии перегрузки.
Регулятор скорости транспортировки установки согласно изобретению отличается тем, что элемент регулирования скорости содержит, по меньшей мере, один другой диапазон регулирования, где регулирование происходит в области перегрузки, превышающей номинальную нагрузку.
Идея изобретения состоит в том, что система электропривода установки может перегружаться преднамеренно так, чтобы она моментально работала на более высокой нагрузке, чем номинальная нагрузка. Дополнительная идея изобретения состоит в том, что состояние перегрузки известно оператору, например, так, что состояние является управляемым им самим или указываться ему одним или другим способом.
Преимуществом изобретения является то, что установка может временно работать на более высокой мощности, чем при расчетной нормальной работе. Таким образом, речь идет отчасти об усилителе мощности, который используется при транспортировке установки так, чтобы было возможно управлять особыми непродолжительными состояниями, которые возникают в нем и требуют много мощности. Следовательно, система электропривода установки не должна предназначаться для этих состояний, требующих высокой мощности, и, следовательно, перепроектирование компонентов исключается. Таким образом, система электропривода может использовать электрические компоненты, которые являются менее дорогостоящими и меньшими по размеру. Дополнительно, работоспособность и безопасность системы повышается благодаря осведомленности оператора о состоянии перегрузки, что предотвращает неожиданные ситуации.
Основная идея варианта осуществления изобретения состоит в том, что система электропривода содержит двигатель электропривода, который, например, может быть двигателем типа с постоянным магнитом. Дополнительно система электропривода включает в себя устройство накопления энергии, такое как аккумуляторная батарея или блок батарей для сохранения энергии для транспортировки. Она также включает в себя преобразователь частоты, посредством которого вращение и крутящий момент электродвигателя могут быть управляемыми. Система электропривода может также включать в себя преобразователь напряжения и другие необязательные электрические компоненты.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что средство контроля нагрузки допускает перегрузку системы электропривода, когда оператор выбирает режим перегрузки в пользовательском интерфейсе.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что регулятор скорости содержит, по меньшей мере, первый диапазон регулирования и второй диапазон регулирования. В первом диапазоне регулирования система электропривода может нагружаться так, чтобы номинальная нагрузка компонентов не превышалась. Первый диапазон регулирования, таким образом, охватывает нормальное состояние. Второй диапазон регулирования, в свою очередь, предоставляет возможность превышения номинальной нагрузки компонентов системы электропривода. Второй диапазон регулирования, таким образом, охватывает состояние перегрузки. Для оператора работать будет более легко, когда состояния нагрузок разделяются на отдельные диапазоны регулирования. В этом случае, оператор не будет переходить к использованию состояния перегрузки, не зная об этом.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что в пользовательском интерфейсе блока управления оператор отображает выбранную перегрузку системы электропривода. Благодаря этому приложению оператор всегда осведомляется о состоянии перегрузки.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что в пользовательском интерфейсе оператор отображает информацию контроля нагрузки системы электропривода такую, как продолжительность состояния перегрузки, время ухода от состояния перегрузки, увеличение производительности, обеспеченное перегрузкой, увеличение крутящего момента, обеспеченное перегрузкой, и температура наиболее критического компонента в системе электропривода.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что установка содержит, по меньшей мере, одну систему охлаждения для охлаждения одного или более электрических компонентов системы электропривода. Система управления может увеличивать охлаждение одного или более компонентов, когда происходит переход к режиму перегрузки. Система охлаждения может быть жидкостной системой охлаждения, в которой электрические компоненты охлаждаются охлаждающей жидкостью. Система охлаждения может также включаться заблаговременно, когда известно, что будет возникать состояние перегрузки. Кроме того, также возможна подготовка к предстоящей перегрузке посредством заблаговременного улучшения охлаждения одного или более критических компонентов. Посредством охлаждения температура в компонентах при состоянии перегрузки может лучше удерживаться под управлением, благодаря которому продолжительность перегрузки может быть продлена.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что блок управления автоматически включает режим перегрузки, в случае запроса мощности от оператора, требующего это. Блок управления контролирует запросы мощности, предоставленные регулятором скорости или соответствующим элементом управления, и оценивает на их основе, является ли запрос мощности соответствующим номинальной нагрузке, или есть ли потребность переключать в состояние перегрузки. Блок управления указывает оператору переход из режима номинальной нагрузки в режим перегрузки, в соответствии с чем оператор осведомляется об изменении.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что допускается состояние перегрузки только, если оператор принимает его преднамеренно. В этом случае оператор никогда не будет использовать устройство в режиме перегрузки непредумышленно.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что система электропривода содержит, по меньшей мере, один датчик температуры для контроля температуры, по меньшей мере, одного критического компонента системы электропривода. Контроль нагрузки учитывает информацию о температуре, когда определяется допустимая продолжительность состояния перегрузки.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что средство контроля нагрузки выполнено с возможностью прекращения режима перегрузки, когда было достигнуто одно или более следующих предварительно определенных ограничений: максимальной заданной температуры для одного или более критических компонентов системы электропривода, максимальной заданной температуры для любого одного компонента системы электропривода, максимальной продолжительности для состояния перегрузки. В этом варианте осуществления блок управления следит, чтобы перегрузка не была причиной повреждения компонентов системы электропривода. Благодаря автоматическому контролю при транспортировке установки снижается ответственность и психологический стресс оператора.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что средство контроля нагрузки выполнено с возможностью уведомления оператора заблаговременно, до прекращения состояния перегрузки. В этом случае, оператор может подготовить себя, чтобы остановить используемый дополнительный усилитель мощности. Таким образом, например, возможно избежать опасных ситуаций, вызванных внезапными понижениями мощности.
Основная идея изобретения состоит в предоставлении возможности перегрузки системы электропривода в любой одной следующей ситуации транспортировки, при которой требуется множество крутящего момента и электроэнергии: перемещение через препятствие, ускорение до основной скорости транспортировки, крутой подъем, перемещение по выбоинам, перемещение на транспортную платформу, перемещение под уклон большой продолжительности.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что элемент регулирования скорости включен в регулятор скорости, содержащий, по меньшей мере, первый диапазон регулирования и второй диапазон регулирования. Во втором диапазоне регулирования, перемещение элемента регулирования скорости имеет характеристику, которая отличается от характеристики первого диапазона регулирования. Маневрирование элементом регулирования скорости во втором диапазоне регулирования может быть жестче, например, чем маневрирование в нормальном, первом участке перемещения. Дополнительно деление перемещения элемента регулирования может быть различным в первом и втором участках перемещения.
Основная идея варианта осуществления состоит в том, что регулятор скорости содержит, по меньшей мере, один детектор, который обнаруживает переход во второй диапазон регулирования. Регулятор скорости, блок управления или пользовательский интерфейс создает звуковой сигнал, визуальное сообщение или вибрационный сигнал, когда происходит переход в состояние перегрузки.
Основная идея изобретения состоит в том, что когда осуществляется перемещение установки под уклон, двигатель электропривода переключается для работы в качестве генератора.
В этом случае, двигатель привода замедляет установку во время перемещения под уклон и одновременно генерирует электрический ток, который используют, главным образом, для заряда устройства накопления энергии установки. Избыточная электрическая энергия, выработанная при замедлении, может преобразовываться в электрических тормозных резисторах в тепловую энергию. В добавление к этому, посредством избыточной электрической энергии, выработанной при замедлении, возможно, запустить одну или более гидравлических систем в установке, в которой всю избыточную электрическую энергию не нужно просто тратить тормозными резисторами впустую. Это улучшает динамику системы электропривода при перемещении установки под уклон. При наличии одной или более систем, в добавление к тормозным резисторам для принятия избыточной энергии, во время перемещения установки под уклон, возможно, моментально подвергать перегрузке тормозные резисторы. Настоящее изобретение предоставляет усилитель тормозов, который используется для ограниченной продолжительности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Некоторые варианты осуществления описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее:
Фиг.1 схематично показывает установку для бурения по коренным породам, транспортируемую к месту бурения для бурения.
Фиг.2 схематично показывает приводное оборудование, имеющее электрический двигатель и оснащенное средством контроля нагрузки и системой жидкостного охлаждения.
Фиг.3 схематично показывает приводное оборудование, в котором электрический двигатель приводит в действие гидравлический привод трансмиссии.
Фиг.4а-4с схематично показывают некоторые регуляторы скорости и средства, соединенные с ними, для переключения в состояние перегрузки и его обнаружения.
Фиг.5 показывает блок-схему способа транспортировки установки и контроля приводного оборудования.
Фиг.6 схематично показывает некоторые ситуации транспортировки установки, в которых существует необходимость перегрузки системы электропривода.
Фиг.7 схематично показывает график нагрузки системы электропривода или ее компонента.
На чертежах некоторые варианты осуществления для ясности показаны упрощенным образом. Подобные части обозначены одинаковыми номерами ссылок на всех чертежах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг.1 показывает возможную установку 1 для бурения по коренным породам, содержащую подвижную тележку 2, в которой скомпонована одна или более буровых стрел-манипуляторов 3а, 3b, оборудованную буровыми агрегатами 4 для бурения по коренным породам. Буровой агрегат 4 может содержать направляющую 5, на которой расположена машина 6 для бурения по коренным породам, которая может перемещаться по направляющей 5 посредством подающего устройства 7. Машина 6 может содержать ударное устройство 8 для формирования ударных импульсов на инструмент 9, поворотное устройство 10 для поворачивания инструмента 9 и очищающее устройство. Стрела 3а, показанная на фиг.1, и буровой агрегат 4, скомпонованный с ней, предназначены для бурения стволов скважин в забое 11 туннеля или соответствующем месте бурения. Альтернативно стрела и буровой агрегат на ней могут предназначаться для бурения веерообразных стволов скважин в потолке и стенах каверны коренных пород. Кроме того, установка 1 содержит стрелу 3b, которая снабжена вкручивающим устройством 12 и которая также содержит машину 6 для бурения по коренным породам. Установка 1 может содержать гидравлическую систему 13, которая включает в себя гидравлический насос 34, гидравлические каналы, бак и необходимые средства управления, такие как клапаны и тому подобное. Гидравлическая система 13 может быть буровой гидравлической системой, к которой подсоединены исполнительные механизмы 15, необходимые для перемещения буровых стрел-манипуляторов 3а, 3b, и машины 6 для бурения по коренным породам. Установка 1 также содержит один или более блоков С управления для управления системами установки 1. Блок С управления может быть компьютером или соответствующим управляющим устройством, содержащим процессор, программируемым логическим или любым другим управляющим устройством, подходящим для этой цели, для которого возможно устанавливать, по меньшей мере, один алгоритм управления, в соответствии с которым оно выполняет управление независимо или во взаимодействии с оператором.
В месте Р бурения один или более стволов скважин пробуриваются установкой 1. Когда задачи, назначенные для места Р бурения, завершены, установка 1 транспортируется от места Р бурения на новое место бурения или куда-нибудь еще, например, для обслуживания. Установка 1 снабжена приводным оборудованием 16 без двигателя внутреннего сгорания. Вместо этого, приводное оборудование 16 включает в себя один или более электродвигателей М, которые производят мощность, требуемую для транспортировки установки. Электродвигатель М может подключаться к редуктору 17, от которого крутящий момент передается через валы или соответствующие элементы 18 трансмиссии к одному или более колесам 19. Электроэнергия, требуемая для транспортировки установки, может заряжаться в устройство В накопления энергии, которое может быть, например, аккумуляторной батареей. Приводное оборудование 16 может дополнительно включать в себя одно или более управляющих устройств S и один или более тормозных резисторов 20. Приводное оборудование 16, таким образом, содержит множество электрических компонентов К, которые оказывают влияние на транспортировку. Эти компоненты К во время транспортировки нагружаются и вырабатывают тепло, степень которого соотносится с электрической энергией, проходящей через каждый элемент. Как общеизвестно, электрические компоненты имеют ограничения температуры, которые не могут быть, или в ином случае компонент может быть поврежден. Для защиты компонентов К в целом для них определяется номинальная нагрузка, и, обычно, они должны использоваться при более низкой нагрузке, чем данная нагрузка. Блок С управления может содержать средство КV контроля нагрузки для контроля нагрузки в одном или более компонентов К, включенных в приводное оборудование 16 и подсоединенное к системе электропривода. Посредством средства КV контроля нагрузки возможно предотвратить повреждения системы электропривода и преодолеть другие недостатки и опасные ситуации, возникающие из-за нагрузки.
Фиг.1 также показывает регулятор 50 скорости транспортировки, посредством которого оператор может передавать запрос на скорость транспортировки и мощности на блок С управления, который управляет системой электропривода на основе переданного запроса. Регулятор 50 скорости, таким образом, составляет часть пользовательского интерфейса блока С управления. Регулятор 50 скорости может содержать механическую конструкцию или может быть реализован в качестве программного обеспечения на дисплее или соответствующим образом.
Кроме того, установка 1 может быть снабжена системой 21 жидкостного охлаждения для охлаждения электрических компонентов К, включенных в приводящую систему 16, как будет описано ниже.
Фиг.2 иллюстрирует приводное оборудование 16, в котором электродвигатель М может подключаться через противобуксовочный канал 22 передачи непосредственно к редуктору 17, который может включать в себя одну, две или более зубчатых передач в направлении транспортировки и соответственно в обратном направлении. Крутящий момент может передаваться с редуктора 17 на валы 24 колес посредством валов 23. Между валами 23 и 24 может быть расположена угловая передача 25 или тому подобное. В этом случае, между колесами 19 и электродвигателем М существует механическая, противобуксовочная силовая передача. Электродвигатель М может также быть использован для замедления, и затем он служит в качестве генератора и преобразует кинетическую энергию тележки 2 в электрическую энергию, например, при перемещении вниз в горной разработке. Выработанная электрическая энергия может заряжаться в устройство В накопления энергии и таким образом восстанавливаться. Избыточная электрическая энергия, которая не может использоваться, может преобразовываться в тормозном резисторе 20 в тепловую энергию. Приводное оборудование 16 дополнительно включает в себя управляющее устройство S, которое может содержать преобразователь частоты, посредством которого вращение электродвигателя М может управляться бесступенчато как во время перемещения, так и во время замедления. Управляющее устройство S может дополнительно содержать другие необходимые электрические управляющие устройства для управления электрическим током в системе электропривода. Управляющее устройство S может содержать, например, средства управления для подключения устройства В накопления энергии и тормозного резистора 20 к системе электропривода. Работа управляющего устройства S управляется блоком С управления.
В настоящем изобретении преобразователь частоты относится к средствам управления, посредством которых скорость вращения электродвигателя может управляться бесступенчатым способом. Преобразователь частоты может быть инвертором или может быть преобразователем DC/AC, который управляет работой электродвигателя.
На Фиг.2 изображено прерывистыми линиями еще одно другое альтернативное приложение, в котором электродвигатель подключен противобуксовочным способом к средствам передачи. В связи с валом 24 слева расположены специальные электродвигатели М1 ступицы колеса, в связи с чем может требоваться редуктор. Кроме того, крутящий момент может быть подан на вал 24 посредством одного общего электродвигателя М2.
Компоненты К приводного оборудования 16 могут снабжаться датчиками L температуры, и информация получаемая из них, может передаваться на блок С управления и средство KV контроля нагрузки.
Как показано на Фиг.2, блок С управления может также управлять действием системы 21 жидкостного охлаждения. Система 21 жидкостного охлаждения может содержать множество контуров 26a по 26d охлаждения, к каждому из которых подсоединен один или более электрических компонентов К приводного оборудования. Контуры 26 охлаждения могут снабжаться одним или более клапанами или соответствующим управляющим элементом 27, посредством которого возможно оказывать влияние на поток жидкости в контуре 26 охлаждения. Блок С управления может управлять этими управляющими элементами 27 так, что охлаждение будет реализовываться в соответствии с алгоритмом охлаждения. Кроме того, возможно, чтобы насос 28 системы 21 жидкостного охлаждения был управляемым, посредством чего поток охлаждающей жидкости в системе может быть увеличен или уменьшен. Блок С управления может также управлять действием блока 29 охлаждения для изменения температуры охлаждающей жидкости. При необходимости охлаждающую жидкость возможно охлаждать предварительно.
Фиг.3 показывает применение приводного оборудования 16, в котором электродвигатель М предназначен для запуска гидравлического насоса 30, и выработанная гидравлическая мощность приводит в движение гидравлический двигатель 31, который подсоединен к редуктору 17. Таким образом, приводится в действие гидравлический привод трансмиссии. Электродвигатель М, включенный в приводное оборудование, может управляться посредством управляющего устройства S. Нагрузка в компонентах К приводного оборудования 16 может контролироваться посредством средства KV контроля нагрузки. Фиг.3 прерывистыми линиями показывает гидродвигатели Н1 ступицы, альтернативные гидродвигателю 31 и редуктору и гидродвигателю Н2, приводящему в действие вал 24.
Фиг.4а-4с показывают очень упрощенным образом некоторые регуляторы 50 скорости, имеющие элемент 51 регулирования скорости, посредством которого оператор может передать запрос на блок С управления так, чтобы влиять на скорость транспортировки установки и производительность.
На Фиг.4а-4с элемент 51 регулирования скорости является джойстиком, который может поворачиваться вручную по отношению к каркасу 52. Элемент 51 регулирования скорости имеет первый диапазон 53 регулирования и второй диапазон 54 регулирования. В первом диапазоне 53 регулирования регулятор 50 скорости выполнен с возможностью управления приводным оборудованием 16 так, чтобы система электропривода и компоненты К, подключенные к ней, нагружались без превышения их номинальной нагрузки. После поворота элемента 51 из первого диапазона 53 регулирования во второй диапазон 54 регулирования это обеспечивает возможность использовать более высокие мощности и превышать номинальную нагрузку компонентов К в системе электропривода.
Фиг.4а иллюстрирует элемент 51 регулирования скорости, имеющий различные сопротивления перемещению в первом диапазоне 53 регулирования и втором диапазоне 54 регулирования. Сопротивление перемещению элемента 51 может обеспечиваться посредством пружинных элементов 55 и 56 или альтернативно возможно использование электрического или исполнительного механизма, приводимого в действие средой под давлением так, чтобы обеспечить сопротивление перемещению. Когда элемент 51 перемещается в первом диапазоне 53 регулирования, его перемещению сопротивляется только первый пружинный элемент 55. Когда элемент 51 перемещается больше и осуществляется переход ко второму диапазону 54 регулирования, второй пружинный элемент 56 также начинает оказывать на него воздействие. Второй диапазон 54 регулирования имеет очевидное более высокое сопротивление перемещению F2, чем сопротивление перемещению F1 в первом диапазоне 53 регулирования, и в результате оператор не будет непреднамеренно переходить на режим управления, на котором предоставляется возможность перегрузки компонентов К.
На Фиг.4b перемещение элемента 51 регулирования скорости обнаруживается, например, посредством датчика 58. При необходимости в управлении для временного переключения в режим перегрузки элемент 51 регулирования скорости перемещается за пределы участка перемещения первого диапазона 53 регулирования, который обнаруживается датчиком 58. Переход во второй диапазон 54 регулирования может указываться оператору посредством одного или более индикаторов 59. Индикатор 59 может быть, например, световым индикатором. Альтернативно индикатор 59 производит звуковой сигнал. Благодаря сообщению или сигнализации, произведенной индикатором 59, оператор не будет непреднамеренно отодвигать из первого диапазона 53 регулирования.
Регулятор 50 скорости (Фиг.4с) является разновидностью педали акселератора, в которой мощность приводного оборудования или компонента на его основе подвергается воздействию нажатием элемента 51 регулирования скорости. Информация о положении элемента 51 подается из детектора 60 в блок С управления. Когда элемент 51 регулирования скорости перемещается по более длинному ходу относительно каркаса 52, происходит переход из первого диапазона 53 регулирования во второй диапазон 54 регулирования, который может обнаруживаться, например, посредством предельного выключателя 61. Информация об обнаружении из предельного выключателя 61 передается на средство KV контроля нагрузки, которое предоставляет возможность номинальной нагрузке одного или более компонентов К, подключенных к системе электропривода, превышаться и использоваться с более высокой мощностью. Регулятор 50 скорости может быть снабжен вибрационной сигнализацией 62, которая указывает оператору посредством вибрации переход в область перегрузки. Также возможно отображать информацию перехода к перегрузке на устройстве 63 отображения, включенном в пользовательский интерфейс блока С управления. Устройство 63 отображения может также отображать другую информацию средства KV контроля нагрузки, такую как продолжительность состояния перегрузки и как долго еще может продолжаться перегрузка, пока не будет сигнала контроля нагрузки силы о возвращении в первый диапазон регулирования. Устройство 63 отображения может также показывать температуры компонентов К и увеличение мощности и крутящего момента, предоставляемого перегрузкой.
Одно необязательное применение регулятора скорости может быть таким, чтобы перемещение элемента 51 регулирования скорости во второй диапазон 54 регулирования было возможно только после выбора режима перегрузки посредством переключателя или устройства отображения.
Фиг.5 показывает посредством блок-схемы подробности и операции управления, относящиеся к транспортировке установки и контролю за приводным оборудованием. После бурения установка для бурения по коренным породам перемещается из места бурения, то есть является транспортируемой. Таким образом, нагружается приводное оборудование и его электрические компоненты. Система управления, а конкретно, средство контроля нагрузки, включенное в нее, контролирует нагрузку системы электропривода. Средство контроля нагрузки может контролировать температуры в компонентах, используя регулятор скорости и электрическую энергию, проходящую через каждый компонент в каждом конкретном состоянии. Транспортировка установки должна осуществляться так, чтобы нагрузка системы электропривода и компонентов, подключенных к ней, оставалась ниже предварительно определенной номинальной нагрузки. Во время транспортировки может быть необходимо использовать приводное оборудование на более высокой мощности, чем номинальная нагрузка. Средство контроля нагрузки содержит алгоритм управления, в соответствии с которым предоставляется возможность временной перегрузки, то есть перегрузка является ограниченной по длительности. Регулятор скорости может иметь отдельный диапазон регулирования, где возможна перегрузка. В дополнение, оператор может быть предупрежден о переходе в режим перегрузки. Кроме того, когда происходит переход в режим перегрузки, в системе может начинаться охлаждение компонентов посредством системы охлаждения. Приоритетным может быть охлаждение конкретных критических компонентов. Средство контроля нагрузки контролирует систему электропривода и может передать автоматическое управление из режима перегрузки назад в нормальный режим, если предварительно определенная допустимая продолжительность завершается, если температура в компоненте поднимается выше допустимого предела или если контроль нагрузки иным образом обнаруживает любой один из компонентов, подвергающийся риску повреждения из-за перегрузки. Альтернативно, переход из режима перегрузки к нормальному режиму может выполняться вручную оператором. В этом случае контроль нагрузки может указывать оператору, что перегрузка должна быть остановлена. Это может выполняться с помощью соответствующих устройств сигнализации.
Фиг.6 показывает некоторые ситуации транспортировки, в которых необходимо моментально подвергать перегрузке систему электропривода. Установка 1 может ускоряться, как показано позицией 64, используя более высокую чем нормальная, мощность. Перемещение на подъем, как показано позицией 65, может также делать необходимым использование более высокой мощности. При перемещении под уклон, как показано позицией 66, установка 1 может замедляться посредством приводного оборудования. В этом случае, по меньшей мере, некоторая кинетическая энергия может преобразовываться в электрическую энергию и, кроме того, в тепловую энергию в тормозном резисторе. Динамика перемещения под уклон улучшается, если компоненты, подключенные к системе электропривода, в ограниченный период времени могут перегружаться. Еще одна другая возможная ситуация, в которой перегрузка может быть необходима, при перемещении через препятствие, показано позицией 67. Конечно, вариант перегрузки может быть применен также в любых других ситуациях транспортировки установки, в дополнение к описанным выше.
Фиг.7 показывает кривую 68 нагрузки в качестве функции от времени. Нормальные ситуации 69 транспортировки возникают ниже предварительно определенной номинальной нагрузки N, и состояние 70 перегрузки появляется выше ограничения N. Перегрузка начинается в момент времени t1 и заканчивается в момент времени t2 посредством контроля нагрузки. В этом случае, контроль нагрузки имеет допустимое использование перегрузки в период ty. Перегрузка является временной и поэтому имеет ограниченную продолжительность, которая, в общем, определена на основе тепловой мощности компонентов. Продолжительность необязательно предварительно определяется, но контроль нагрузки может определять допустимую продолжительность, учитывая термическое сопротивление компонента, цели транспортировки, электрический ток, который должен проводиться через компонент, условия окружающей среды и другие факторы, если они имеют место. На Фиг.7 ломаная линия иллюстрирует вторую кривую 68' нагрузки, которая показывает, что посредством постепенного уменьшения перегрузки, допустимая продолжительность ty' становится более длительной. Блок управления может также иметь алгоритм управления, который предварительно определенным образом уменьшает перегрузку.
Даже если в приводном оборудовании установки отсутствует двигатель внутреннего сгорания, тележка установки может содержать резервный блок питания, который может содержать двигатель внутреннего сгорания. Этот двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор для вырабатывания электрической энергии. Однако резервный блок питания не включен в приводное оборудование и предназначается только для использования в специальных ситуациях, например, когда аккумуляторная батарея полностью разряжена или повреждена.
В некоторых случаях, признаки, раскрытые в данной заявке, могут использоваться независимо от других признаков. С другой стороны, признаки, раскрытые в данной заявке, могут, если необходимо, комбинироваться, чтобы сформировать различные сочетания.
Чертежи и описание предназначены только для иллюстрации идеи изобретения. Признаки изобретения могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к установке для бурения по коренным породам, способу ее транспортировки, а также к регулятору скорости транспортировки электрической установки для бурения по коренным породам. Установка содержит подвижную тележку, приводное оборудование без двигателя внутреннего сгорания для осуществления транспортировки установки. Приводное оборудование содержит электродвигатель, систему электропривода и элементы трансмиссии, стрелу, подвижную относительно тележки и оснащенную буровой машиной, блок управления, пользовательский интерфейс. Блок управления содержит средство контроля нагрузки системы электропривода и алгоритм управления. Пользовательский интерфейс содержит регулятор скорости. Способ включает перемещение вышеуказанной установки к месту бурения, использование приводного оборудования без двигателя внутреннего сгорания для транспортировки установки, контроль нагрузки приводного оборудования в системе электропривода, преднамеренную перегрузку системы электропривода при транспортировке установки в течение ограниченного периода времени и осведомление оператора указанной установки о состоянии перегрузки. Регулятор скорости содержит ручной элемент регулирования скорости. Элемент регулирования скорости содержит диапазон регулирования, в котором регулирование происходит в зоне перегрузки, превышающей номинальную нагрузку. Технический результат заключается в повышении производительности буровой установки. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
