Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT Lê Ngọc Dùng NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỢP LÝ CHẾ ĐỘ KHOAN NHẰM GIẢM ĐỘ RUNG CHO MÁY KHOAN XOAY CẦU TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC MỎ LUẬN[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lê Ngọc Dùng NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỢP LÝ CHẾ ĐỘ KHOAN NHẰM GIẢM ĐỘ RUNG CHO MÁY KHOAN XOAY CẦU TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC MỎ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lê Ngọc Dùng NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỢP LÝ CHẾ ĐỘ KHOAN NHẰM GIẢM ĐỘ RUNG CHO MÁY KHOAN XOAY CẦU TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC MỎ Ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 9520216 Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG VĂN CHÍ TS PHẠM CƠNG HỊA Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu sử dụng luận án có nguồn gốc rõ ràng, kết nghiên cứu luận án tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn khai thác mỏ Việt Nam Các kết chưa công bố cơng trình khác Người cam đoan Lê Ngọc Dùng LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Đặng Văn Chí TS Phạm Cơng Hịa quan tâm, định hướng nghiên cứu, hướng dẫn tận tình NCS suốt thời gian thực luận án Tác giả xin cảm ơn lời khun bổ ích ý kiến đóng góp cơng tác chun mơn TS Nguyễn Chí Tình, PGS.TS Nguyễn Đức Khốt, PGS.TS Khổng Cao Phong, Q Thầy, Cơ Bộ mơn Tự động hóa, Khoa Cơ điện, Phòng đào tạo sau đại học Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đặc biệt giúp đỡ Lãnh đạo Công ty cổ phần than Cao Sơn giành cho NCS q trình tìm hiểu cơng nghệ khoan, cung cấp tài liệu tham khảo liên quan tới luận án hỗ trợ khảo sát đo số liệu khai trường Tác giả xin cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai, Gia đình bạn bè đồng nghiệp khơng ngừng động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để NCS hoàn thành luận án Tác giả luận án Lê Ngọc Dùng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN MÁY KHOAN XOAY CẦU 1.1.Giới thiệu máy khoan xoay cầu 1.2.Tình hình sử dụng máy khoan xoay cầu đơn vị khai thác mỏ Việt Nam 1.3.Tổng quan hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu Việt Nam 1.3.1 Sơ đồ kênh tạo áp lực trục 1.3.2 Truyền động quay ty máy khoan CБШ– 250 250T 11 1.4 Tổng quan nghiên cứu hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu giới 12 1.5 Nhận xét 17 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CỨNG ĐẤT ĐÁ ĐẾN RUNG ĐỘNG CỦA MÁY KHOAN XOAY CẦU 19 2.1 Ảnh hưởng độ cứng đất đá đến chế độ khoan 19 2.2 Các thông số trình khoan 19 2.3 Rung động trình khoan 21 2.3.1 Nguyên nhân dẫn đến rung động 22 2.3.2 Phân tích rung động 23 2.4 Thực nghiệm đo rung động 24 2.4.1 Xác định vị trí đo đối tượng đo 24 2.4.2 Chọn thiết bị đo độ rung 25 2.4.3 Ghi thu thập liệu rung động 27 2.5 Nghiên cứu rung động máy trình khoan 29 2.5.1 Ảnh hưởng điều kiện địa chất, tính chất lý đất đá 29 2.5.2 Ứng dụng FFT để phân tích phổ rung động máy khoan 30 2.6 Xây dựng quan hệ thông số q trình khoan với tín hiệu rung động 48 2.6.1 Quan hệ tín hiệu rung trục Y với thơng số q trình khoan 49 2.6.2 Quan hệ tín hiệu rung trục Z với thơng số q trình khoan 53 2.7 Nhận xét 56 Chương MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUAY VÀ ÁP LỰC TRỤC TRÊN MÁY KHOAN XOAY CẦU 58 3.1 Nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn cho động lực học hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu 58 3.1.1 Ý nghĩa việc xây dựng mơ hình tốn cho máy khoan xoay cầu 58 3.1.2 Hệ thống điều khiển kênh quay ty mơ hình tốn 59 3.1.3 Hệ thống điều khiển lực ấn ty khoan mơ hình tốn 76 3.2 Mơ hình tốn động lực học hệ thống điều khiển máy khoan 86 3.3 Nhận xét 87 Chương NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỢP LÝ CHẾ ĐỘ KHOAN NHẰM GIẢM ĐỘ RUNG CHO MÁY KHOAN XOAY CẦU 89 4.1 Hệ thống điều khiển giảm rung đề xuất cho máy khoan xoay cầu 89 4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ quay ty khoan máy khoan xoay cầu 92 4.2.1 Xây dựng nhận dạng biên độ tần số rung động ứng dụng mạng nơron nhân tạo 92 4.2.2 Thiết kế điều khiển bù mờ α cho kênh quay ty 4.2.3 Sơ đồ điều khiển kênh quay ty ứng dụng bù mờ 4.3 Đề xuất hệ thống điều khiển cho kênh điều khiển lực ấn ty khoan 4.3.1 Thiết kế bù mờ u cho kênh điều khiển lực ấn ty khoan 4.3.2 Sơ đồ điều khiển lực ấn ty khoan ứng dụng bù mờ 4.3.3 Tối ưu lực ấn ty khoan 4.4 Hệ thống điều khiển cho máy khoan xoay cầu kết mô 4.4.1 Hệ thống điều khiển giảm rung cho máy khoan xoay cầu 4.4.2 Các kết mô 4.5 Nhận xét KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 108 112 112 113 117 117 119 119 120 126 128 129 130 135 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu, chữ viết tắt n Mô tả Tốc độ quay ty khoan F Lực ấn ty khoan fc Độ cứng đá khoan freq Tần số tín hiệu rung động Iư Dịng điện phần ứng động khoan Ic Dòng điện cắt động khoan Id Dòng điện dừng động khoan Udk Điện áp điều khiển vk Tốc độ khoan 10 𝛼 Góc mở thyristor 11 ANN Artificial Neural Network 12 BBĐ Bộ biến đổi 13 CBA Cảm biến điện áp 14 ĐC Động 15 ĐK Điều khiển 16 HTĐK Hệ thống điều khiển 17 HC Hiệu chỉnh 18 KĐT Khuyếch đại tổng 19 KĐTH Khuyếch đại tín hiệu 20 NI National Instruments 21 TĐĐ Truyền động điện 22 FFT Fast Fourier Transform 23 THKĐ Tổng hợp - Khuyếch đại 24 MWD Measure while drilling 25 XP Xung pha DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Số lượng máy khoan xoay cầu sử dụng công ty Bảng 2.1 Mức cho phép gia tốc rung toàn thân dãi tần số ốc ta 21 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật máy khoan CБШ-250T 25 Bảng 2.3 Trích lược số liệu ghi độ rung dạng bảng sở liệu Excel 29 Bảng 2.4 Phổ tần FFT trục Y độ sâu 3m - 6m -10m -13m 43 Bảng 2.5 Phổ tần FFT trục Z độ sâu 3m - 6m - 10m - 13m 44 Bảng 2.6 Thơng số q trình khoan tín hiệu rung trục Y 49 Bảng 2.7 Thông số q trình khoan tín hiệu rung trục Z 53 Bảng 4.1 Bộ liệu vào – mạng 103 Bảng 4.2 Kết điều khiển giảm rung hệ thống 122 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Cấu tạo máy khoan xoay cầu Hình 1.2 Sơ đồ kênh tạo áp lực trục máy khoan CБШ-250 CБШ-250T Hình 1.3 Điều chỉnh lực ấn ty khoan sử dụng van giảm áp kiểu bi 10 Hình 1.4 Sơ đồ khối truyền động quay ty máy CБШ-250 CБШ-250T 11 Hình 1.5 Hệ thống điều khiển tự động khoan xoay 13 Hình 1.6 Bộ điều khiển tự động cho hệ thống khoan 14 Hình 1.7 Bộ điều khiển tự động hệ thống khoan 15 Hình 1.8 Sơ đồ hồi quy GP lai cách tiếp cận nhận dạng đá tự động 16 Hình 2.1 Hướng rung động quy ước gắn thiết bị NI-MyRIO 23 Hình 2.2 Ảnh chụp máy khoan CБШ-250T Mỏ than Cao Sơn 24 Hình 2.3 Card_NI myRIO-1900 26 Hình 2.4 Giám sát, ghi số liệu giao diện LabVIEW 28 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý xác định tần số dao động máy khoan 34 Hình 2.6 Đồ thị biên độ rung trục X 35 Hình 2.7 Đồ thị phổ FFT trục X 35 Hình 2.8 Đồ thị biên độ rung trục Y 35 Hình 2.9 Đồ thị phổ FFT trục Y 36 Hình 2.10 Đồ thị biên độ rung trục Z 36 Hình 2.11 Đồ thị phổ FFT trục Z 36 Hình 2.12 Đồ thị biên độ rung trục X, Y, Z 37 Hình 2.13 Đồ thị phổ FFT trục X, Y, Z 37 Hình 2.14 Đồ thị biên độ rung trục X 38 Hình 2.15 Đồ thị phổ FFT trục X 39 Hình 2.16 Đồ thị biên độ rung trục Y 39 Hình 2.17 Đồ thị phổ FFT trục Y 39 Hình 2.18 Biên độ rung trục Z 40 Hình 2.19 Đồ thị phổ FFT trục Z 40 Hình 2.20 Đồ thị biên độ rung trục X, Y, Z 40 Hình 2.21 Đồ thị phổ FFT trục X, Y, Z 41 Hình 2.22 Giá trị đo (time) tổng quát trục X 45 Hình 2.23 FFT phổ biên độ (spectrum) tổng quát trục X 46 Hình 2.24 FFT phổ pha tổng quát trục X 46 Hình 2.25 Giá trị đo (time) tổng quát trục Y 46 Hình 2.26 FFT phổ biên độ (spectrum) - pha (phase) tổng quát trục Y 47 Hình 2.27 Giá trị đo (time)-FFT phổ biên độ (spectrum) tổng quát trục Z 47 Hình 2.28 FFT phổ pha (phase) tổng quát trục Z 48 Hình 2.29 Quan hệ freq - n 50 Hình 2.30 Quan hệ Freq – F 50 Hình 2.31 Quan hệ freq – fc 51 Hình 2.32 Quan hệ n – fc 51 Hình 2.33 Quan hệ F – fc 51 Hình 2.34 Quan hệ Amplitude - n 52 Hình 2.35 Quan hệ Amplitude – F 52 Hình 2.36 Quan hệ n – F 52 Hình 2.37 Quan hệ freq - n 54 Hình 2.38 Quan hệ freq - F 54 Hình 2.39 Quan hệ freq – fc 54 Hình 2.40 Quan hệ n – f 55 Hình 2.41 Quan hệ F – fc 55 Hình 2.42 Quan hệ Amplitude - n 55 Hình 2.43 Quan hệ Amplitude – F 56 Hình 2.44 Quan hệ n – F 56 Hình 3.1 Sơ đồ khối chức hệ thống 59 Hình 3.2 Đặc tính tĩnh hệ thống 61 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống TĐĐ 62 Hình 3.4 Quan hệ điện áp điều khiển góc mở 64 Hình 3.5 Sơ đồ khối mô tả hệ thống kênh quay ty chế độ tĩnh 65 Hình 3.6 Đặc tính tĩnh hệ thống TĐĐ Udk = 24V 66 Hình 3.7 Đặc tính tĩnh hệ thống TĐĐ Udk=12V 66 Hình 3.8 Sơ đồ mạch KĐTH tín hiệu điều khiển kích thích 67 Hình 3.9 Sơ đồ mơ hệ thống TĐĐ chế độ tĩnh theo kênh kích từ 69 Hình 3.10 Đặc tính tĩnh hệ thống TĐĐ 70 Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc động quay ty khoan 72 Hình 3.12 Sơ đồ mơ điều khiển kênh quay ty chế độ động 73 Hình 3.13 Mơ men tốc độ động khởi động với tải định mức 73 Hình 3.14 Dịng điện Iu, tốc độ động Mc vượt lần định mức 74 Hình 3.15 Mơ men tốc độ động Udk = 12V 74 Hình 3.16 Mơ men tốc độ động Mc = 100 (Nm) 75 Hình 3.17 Khi tải Mc ngẫu nhiên 75 Hình 3.18 Tốc độ động dòng điện Iu tải Mc ngẫu nhiên 76 Hình 3.19 Cơ cấu đẩy đối xứng tạo lực ấn ty khoan 77 Hình 3.20 Sơ đồ khối điều khiển lực ấn ty khoan 78 Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý Van tỷ lệ 79 Hình 3.22 Sơ đồ mơ tả phương trình tốn van 82 Hình 3.23 Kết mơ với điện áp điều khiển van 12V 82 Hình 3.24 Sơ đồ mơ điều khiển van tiết lưu 83 Hình 3.25 Đáp ứng Van điện áp đặt 12v 83 Hình 3.26 Sơ đồ mơ xi lanh thủy lực khối subsystem 85 Hình 3.27 Sơ đồ mơ mạch điều khiển lực ấn ty khoan 85 Hình 3.28 Khi thay đổi Udk_Van = 24v 86 Hình 3.29 Khi thay đổi Udk_Van = 12v 86 Hình 3.30 Sơ đồ mô điều khiển hệ thống máy khoan 87 Hình 4.1 Sơ đồ khối nhận dạng tín hiệu rung động dùng mạng nơron 90 Hình 4.2 Hệ thống điều khiển giảm rung đề xuất cho máy khoan xoay cầu 91 Hình 4.3 Hệ thống điều khiển tốc độ quay ty khoan 92 Hình 4.4 Cấu trúc mạng nơron 93 Hình 4.5 Mơ hình phần tử xử lý (nơron thứ i) 93 Hình 4.6 Mơ hình tốn học tổng quát mạng nơron 95 Hình 4.7 Mạng nơron truyền thẳng ba lớp 97 Hình 4.8 Cấu trúc rút gọn lớp mạng 104 Hình 4.9 Cấu trúc rút gọn lớp vào mạng 104 Hình 4.10 Cấu trúc lớp vào mạng 105 Hình 4.11 Cấu trúc lớp ẩn mạng 105 Hình 4.12 Cấu trúc lớp mạng 106 Hình 4.13 Hiển thị sai lệch trình huấn luyện mạng 106 Hình 4.14 Sai lệch trình huấn luyện mạng - tần số rung freq 107 Hình 4.15 Sai lệch trình huấn luyện mạng - biên độ rung A 107 Hình 4.16 Sơ đồ cấu trúc cho điều khiển mờ 108 Hình 4.17 định nghĩa tập mờ Tansof 109 Hình 4.18 định nghĩa tập mờ BiendoA 109 Hình 4.19 định nghĩa tập mờ Alpha 110 Hình 4.20 định nghĩa tập mờ BuAlpha 110 Hình 4.21 Quan hệ biến đầu vào tham số đầu 111 Hình 4.22 Kênh quay ty khoan sử dụng điều khiển bù mờ 112 Hình 4.23 Sơ đồ điều khiển đề xuất cho kênh điều khiển lực ấn ty khoan 112 Hình 4.24 Sơ đồ cấu trúc cho điều khiển bù mờ u 113 Hình 4.25 Định nghĩa tập mờ Tansof 114 Hình 4.26 Định nghĩa tập mờ BiendoA 114 Hình 4.27 Định nghĩa tập mờ Udk 115 Hình 4.28 Định nghĩa tập mờ BuUdk 115 Hình 4.29 Quan hệ biến đầu vào tham số đầu 116 Hình 4.30 Kênh điều khiển lực ấn ty khoan ứng dụng bù mờ 117 Hình 4.31 Lưu đồ thuật toán điều chỉnh tối ưu lực ấn ty khoan 118 Hình 4.33 Sơ đồ khối điều khiển tối ưu lực ấn ty khoan 119 Hình 4.34 Sơ đồ điều khiển giảm rung hệ thống 120 Hình 4.35 Kết điều khiển giảm rung độ sâu khoan 1m 120 Hình 4.36 Kết điều khiển giảm rung độ sâu khoan 6,5m 121 Hình 4.37 Kết điều khiển giảm rung độ sâu khoan 13m 121 Hình 4.38 Sơ đồ điều khiển giảm rung mô men cản thay đổi 123 Hình 4.39 Mơ men cản Mc kết điều chỉnh tốc độ n, lực ấn ty F 124 Hình 4.40 Tín hiệu rung kết điều khiển Mc thay đổi 124 Hình 4.41 Mô men cản Mc kết điều chỉnh tốc độ n lực ấn F 125 Hình 4.42 Tín hiệu rung kết điều khiển Mc thay đổi lớn 125 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong ngành cơng nghiệp khai thác khống sản nói chung khai thác mỏ lộ thiên nói riêng Cơng tác khoan thăm dị khoan nổ mìn chiếm tỉ trọng lớn tồn khối lượng cơng việc khai thác Vì suất sản lượng khai thác phụ thuộc nhiều vào chất lượng hiệu hoạt động công tác khoan Đặc thù công tác khoan Việt Nam máy khoan làm việc tiếp xúc môi trường với điều kiện địa chất khác nhau, tính chất lý, độ cứng đất đá thay đổi phức tạp Đây nguyên nhân tiềm ẩn gây rung động cho máy, mặt ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành, mặt khác nguyên nhân phá hỏng kết cấu khí, giảm tuổi thọ cho máy, cho mũi khoan suất khoan Để giảm thiểu rung động trình khoan, nâng cao chất lượng cải thiện hiệu hoạt động công tác khoan Trên Thế giới có nhiều cơng trình nghiên cứu cho đối tượng với nhiều loại máy khoan khác Nghiên cứu tác động môi trường khai thác, ảnh hưởng điều kiện địa chất, ứng dụng thuật toán điều khiển tiên tiến đại, hệ thống điều khiển thông minh… bước đầu triển khai thực tiễn sản xuất Tuy nhiên việc nghiên cứu tìm giải pháp kỹ thuật phù hợp điều kiện Việt Nam tác giả chưa thấy có đề tài cơng trình khoa học đề cập đầy đủ hồn thiện Tính cấp thiết đề tài Máy khoan xoay cầu thiết bị sử dụng nhiều công tác khai thác mỏ, đặc biệt mỏ lộ thiên Các thiết bị khoan thường sử dụng loại máy khoan xoay cầu CБШ-200 CБШ-250T Liên Xô cũ Liên Bang Nga sau Trong trình vận hành, gặp đất đá có độ cứng với điều kiện địa chất khác Người điều khiển theo kinh nghiệm phải chủ động điều chỉnh tay thông số chế độ khoan tốc độ, áp lực trục… cho phù hợp Mục đích để giảm độ rung lắc, đảm bảo sức khỏe người vận hành, giảm phá hỏng đến kết cấu khí đảm bảo suất khoan Hiện Việt Nam chưa có cơng trình khoa học nghiên cứu chi tiết đầy đủ ảnh hưởng yếu tố địa chất, độ cứng đất đá đến độ rung máy khoan xoay cầu để đưa cấu trúc điều khiển hợp lý thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm độ rung cho máy Vì đề tài luận án: “Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan nhằm giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu công nghiệp khai thác mỏ” đặt vấn đề mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học đáp ứng yêu cầu thực tiễn ngành công nghiệp khai thác mỏ Mục tiêu nghiên cứu đề tài Dựa thông tin điều kiện địa chất, độ cứng đất đá độ rung máy Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan kết hợp với thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm mục tiêu giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu công nghiệp khai thác mỏ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống điều khiển, điều chỉnh thông số chế độ khoan máy khoan xoay cầu Nghiên cứu độ cứng đất đá, điều kiện địa chất tác động đến độ rung động máy khoan xoay cầu làm việc công trường khai thác Mỏ lộ thiên Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu phân tích tài liệu, báo, cơng trình khoa học cơng bố ngồi nước thuộc lĩnh vực đề tài nhằm xác định chắn nhiệm vụ mục tiêu đặt 3 Khảo sát thực tế, đo đạc số liệu rung động máy khoan xoay cầu Thu thập tài liệu kỹ thuật liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống truyền động, hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu Nghiên cứu mơ hình hóa đối tượng cơng cụ mô đại nhằm đánh giá khẳng định kết nghiên cứu đề tài Ý nghĩa khoa học luận án Trên sở thu thập thông tin đo độ rung máy khoan Đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan kết hợp với thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm độ rung cho máy khoan điều kiện địa chất độ cứng đất đá thay đổi Ý nghĩa thực tiễn luận án Kết nghiên cứu sở khoa học để đơn vị lĩnh vực khai thác Mỏ dùng làm tài liệu tham khảo, đào tạo vận hành Đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp điều kiện địa chất, độ cứng đất đá thay đổi Có thể ứng dụng kết nghiên cứu để cải tiến hệ thống điều khiển, cài đặt thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm rung động cho thiết bị, nâng cao tuổi thọ cho máy Đồng thời đảm bảo sức khỏe cho người vận hành, góp phần nâng cao chất lượng hiệu suất làm việc cho máy khoan Luận điểm bảo vệ điểm luận án Luận điểm bảo vệ: Trong điều kiện địa chất, độ cứng đất đá thay đổi, để giảm rung động trì hiệu suất làm việc máy khoan, ngồi việc lựa chọn máy khoan, mũi khoan công nghệ khoan phù hợp cần thiết phải đáp ứng yêu cầu sau: Người vận hành cần có kinh nghiệm thực tế để điều chỉnh thông số chế độ khoan cho hợp lý gồm tốc độ quay ty khoan lực ấn ty khoan 4 Nâng cao cải tiến chất lượng điều khiển, điều chỉnh truyền động cho chúng thích nghi với thay đổi liên tục môi trường đáp ứng mục tiêu giảm rung so với hệ thống điều khiển Những điểm luận án: Xây dựng Bộ liệu cụ thể ảnh hưởng tính chất lý đất đá đến độ rung máy khoan xoay cầu Ứng dụng mạng Neural để xây dựng nhận dạng độ rung máy khoan xoay cầu điều kiện thiếu nguồn kiện Đề xuất cấu trúc điều khiển giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu thông qua điều khiển bù mờ Bố cục luận án Bố cục luận án trình bày 182 trang bao gồm: - Phần mục lục, danh mục bảng biểu gồm 10 bảng biểu, danh mục hình vẽ gồm 124 hình vẽ chữ viết tắt - Phần mở đầu luận án: tính cấp thiết, mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn, phương pháp nghiên cứu, luận điểm bảo vệ điểm luận án - Nội dung luận án gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu Nội dung chương nghiên cứu tổng quan hệ thống điều khiển máy khoan xoay cầu ngành khai thác mỏ Việt Nam Thế giới Thực trạng sử dụng máy khoan xoay cầu số mỏ khai thác nước ta việc nghiên cứu đề xuất xây dựng hệ thống điều khiển tự động thông số, chế độ khoan phù hợp với độ cứng đất đá, giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu nhiệm vụ cần thiết Chương 2: Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng đất đá đến rung động máy khoan xoay cầu Nội dung chương khảo sát yếu tố địa hình, địa chất, độ cứng đất đá thực tế ảnh hưởng đến công tác khoan máy khoan xoay cầu khai trường sản xuất, với số liệu tín hiệu rung động thu thập được, ứng dụng FFT để nghiên cứu, phân tích mối quan hệ điều kiện địa chất, tính chất lý, độ cứng đất đá phổ sóng rung động theo trục x,y,z Chương 3: Mơ hình hóa hệ thống điều khiển tốc độ quay áp lực trục máy khoan xoay cầu Nghiên cứu, thiết lập phương trình tốn phương trình động lực học cho hệ thống điều khiển tốc độ quay áp lực trục Sử dụng cơng cụ mơ để giải tốn xây dựng đặc tính cần quan tâm, sở để đề xuất hệ thống điều khiển có chế độ khoan hợp lý phù hợp với điều kiện địa chất độ cứng đất đá khoan Chương 4: Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan nhằm giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu Mục tiêu chương nghiên cứu đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan, kết hợp với thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu Kết nghiên cứu sở lý thuyết, qua việc mơ hình hóa hệ thống điều khiển cho phép đánh giá, rút kết luận tính sát thực mơ hình Khẳng định hướng nghiên cứu đắn đề tài, đáp ứng yêu cầu cấp thiết thực tiễn vận hành máy khoan xoay cầu - Phần kết luận chung luận án kiến nghị - Danh mục cơng trình nghiên cứu khoa học NCS có liên quan tới luận án, tài liệu tham khảo phụ lục 6 Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN MÁY KHOAN XOAY CẦU 1.1 Giới thiệu máy khoan xoay cầu Các mỏ lộ thiên sản xuất theo dòng: khoan - nổ - xúc - bốc Khối lượng cơng việc khoan chiếm đến 20% tồn khối lượng cơng việc khai thác mà suất mỏ lộ thiên phụ thuộc nhiều vào chất lượng công tác khoan - Cấu tạo máy khoan xoay cầu hình 1.1 [7] CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY KHOAN GỒM: Bộ phận di chuyển Buồng máy Tháp khoan Cabin Ty khoan Mũi khoan Hình 1.1 Cấu tạo máy khoan xoay cầu Bộ phận di chuyển gồm: Hai cụm xích sườn xích; hai trục ngang nối hai sườn xích; hai truyền động riêng rẽ gồm động điện, vỏ hộp giảm tốc di chuyển phanh Bộ phận buồng máy: nơi chứa thiết bị máy khoan thiết bị bơm nước tạo tia; máy biến áp điều khiển; tủ đồ nghề bàn muội; tủ điện chiều; tủ điều khiển xoay chiều; thiết bị làm mát máy ép hơi; trạm ép khí; trạm bơm dầu… Bộ phận tháp khoan: Dùng để gắn động quay ty khoan; cấu tháo lắp ty; khay ty ty khoan; hộp giảm tốc quay ty khoan, cấu múp nối giảm chấn đàn hồi cụm ổ bi tự lựa; hộp van trượt điều khiển thuỷ lực; hai xy lanh có nhiệm vụ nâng hạ dụng cụ khoan hệ thống cáp nhánh… Bộ phận Cabin: Trong bố trí bàn điều khiển hệ thống báo chế độ làm việc máy thiết bị sưởi ấm, điều hoà Ty khoan: ty có chiều dài 8m, máy có ty Mũi khoan: sử dụng mũi khoan xoay cầu có đường kính ∅250 - Nguyên lý làm việc máy khoan Máy khoan xoay cầu thực việc khoan lỗ phương pháp xoay mũi khoan nén dọc trục lên gương khoan Truyền động quay ty khoan thực động điện chiều kích từ độc lập với hệ truyền động điện Thyristor - Động chiều Việc tạo lực nén lên gương khoan thực thông qua hệ thống thuỷ lực chức rút ty khoan lên thu hồi ty khoan vào khay chứa, cân máy…Đảm bảo trình hoạt động máy thao tác tiến hành nhịp nhàng độ tin cậy cao Việc làm mát cho mũi khoan đồng thời thổi phoi khoan khỏi gương khoan đưa lên miệng lỗ thực nhờ hỗn hợp nước - khí nén thơng qua trạm nén khí trục vít Việc đẩy phoi khoan từ miệng lỗ khoan theo hướng định thực nhờ quạt gió [14], [15] ... đưa cấu trúc điều khiển hợp lý thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm độ rung cho máy Vì đề tài luận án: ? ?Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan nhằm giảm độ rung cho. .. HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lê Ngọc Dùng NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỢP LÝ CHẾ ĐỘ KHOAN NHẰM GIẢM ĐỘ RUNG CHO MÁY KHOAN XOAY CẦU TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC MỎ Ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động... hợp lý chế độ khoan nhằm giảm độ rung cho máy khoan xoay cầu Mục tiêu chương nghiên cứu đề xuất cấu trúc điều khiển hợp lý chế độ khoan, kết hợp với thuật toán điều khiển tiên tiến đại nhằm giảm