Diamec U6 АРС шаг в третье тысячелетие

А.В.Стремилов, к.т.н., ЗАО «Atlas Copco»

В декабре 2001 года компания Atlas Copco Craelius AB (Швеция) на ежегодной международной торговой конференции представила станок колонкового бурения нового поколения Diamec U6 APC. Конструкция этого станка была разработана на основании многолетнего опыта производства бурового оборудования таких компаний, как Atlas Copco и JKS Boyles. При этом, в процессе разработки, проектирования и производства станка были использованы последние достижения науки и техники в гидравлике, механике, электронике, автоматике и др. областях, а также анализ результатов специально проведенного исследования потребностей рынка бурового оборудования. Основными требованиями, изначально заложенными в конструкцию Diamec U6 APC, были: сокращение количества обслуживающего персонала до 1 человека; обеспечение максимальной безопасности оператора при работе и повышение эргономических показателей; увеличение мощности вращателя, и, как следствие, возможность бурения снарядами диаметром до Н (~99 мм).

Таким образом, в модельном ряде оборудования компании Atlas Copco Craelius AB появился новый буровой станок Diamec U6 APC, объединяющий в себе все положительные качества его предшественников: Diamec 262 (небольшие габаритные размеры и простота конструкции) и Diamec 282 (мощность и универсальность). Кроме того, благодаря усовершенствованию отдельных элементов станка значительно улучшены его эксплуатационные характеристики, увеличена общая надежность, а за счет введения в систему управления компьютера, строго следящего за соблюдением параметров бурения, имеется возможность обслуживания станка только одним оператором.

В сентябре–ноябре 2001 года опытные образцы станка прошли всесторонние испытания в подземных условиях рудников Кристинберг (Швеция) и Пихасалми (Финляндия) и показали хорошие результаты, которые можно охарактеризовать девизом: «Больше керна – меньше затрат».

Улучшенные эксплуатационные характеристики Diamec U6 APC

При разработке конструкции станка особое внимание было уделено его основным функциональным элементам – вращателю и раме податчика. В результате этого на 50% было сокращено количество подвижных частей машины, что сводит до минимума необходимость выполнения операций по ее техническому обслуживанию и улучшает ремонтопригодность.

Рама податчика имеет коробчатое сечение, в центре которого расположен двухсторонний гидроцилиндр подачи, позволяющий развивать одинаковое усилие (65 кН) при перемещении вращателя в обоих направлениях, что, в конечном итоге, уменьшает искривление и отклонение скважины при глубоком бурении.

В стандартном исполнении станок комплектуется рамой податчика с длиной хода 1800 мм (рама на 850 мм хода может поставляться по дополнительному запросу).

Штангодержатель станка, как и на предыдущих моделях, постоянно сомкнутого/закрытого типа. Пневмоцилиндр специальной конструкции исполняет роль мощной пружины, передавая статическое усилие на плашки. Размыкание штангодержателя осуществляется гидравликой станка. В таком исполнении практически полностью исключается опасность падения бурового инструмента в скважину даже при отказе гидравлической системы размыкания.

Основное преимущество штангодержателя и его универсальность заключаются в том, что имеется возможность быстрой регулировки усилия смыкания плашек для использования буровых труб различного типа с размерами от А (~48) до Н (~99). В силу того, что основной силовой элемент пневмоцилиндра выполнен в виде быстросъемного картриджа имеется возможность его легкой замены и осуществления безопасного контроля давления при выполнении технического обслуживания станка.

Все соединения гидросистемы станка специально разработаны для обеспечения абсолютной герметичности за счет использования кольцевых уплотнений особой конструкции. Кроме того, для предотвращения попадания посторонних частиц в гидросистему при монтаже/демонтаже или переносе станка предусмотрены специальные фильтры, устанавливаемые вместе с клапанами в местах соединения всех гидравлических магистралей.

Силовая установка станка имеет два насоса с регулируемой подачей и выпускается в дизельном (88 кВт) и электрическом (55 кВт) исполнениях. Все силовые установки стандартно комплектуются масляным баком на 130 л, водяным устройством охлаждения масла и устройствами его очистки. Воздушное устройство охлаждения масла поставляется по дополнительному заказу.

Вспомогательное оборудование, входящее в состав Diamec U6 APC, состоит из:

•    промывочного насоса Trido 80 H (80 л/мин, 50 бар) или Trido 140 H (140 л/мин, 70 бар);

•    лебедки ССК с емкостью барабана на 425 м (рабочее усилие 3640–7860 Н, скорость 2.2–4.8 м/с) или на 1000 м (рабочее усилие 3600–9700 Н, скорость 1.8–4.8 м/с), комплектуемой тросоукладчиком.

Diamec U6 APC в стандартном исполнении поставляется смонтированным на раме с гидравлическим позиционером, позволяющим автоматически осуществлять поворот рамы податчика станка из горизонтального положения в вертикальное при помощи гидроцилиндра. По дополнительному заказу станок может комплектоваться: самоходным гусеничным шасси, комплектом из двух или четырех колес, а так же механическим поворотным столом с углом разворота 360°.

Увеличенная мощность станка

Для повышения эффективности бурения была значительно увеличена мощность вращателя нового бурового станка. Предлагаются два типоразмера: стандартный A-N вращатель (1800 об/мин, 645 Н·м) и В-Н вращатель (1400 об/мин, 1275 Н·м). В дополнение к этому каждый из указанных вращателей может быть переоборудован из стандартного в высокомоментное исполнение (B-N (1600 об/мин, 860 Н·м) и В-Н (1200 об/мин, 1590 Н·м) соответственно). В A-N вращателе заменяется гидродвигатель, а в В-Н вращателе гидродвигатель переключается в высокомоментный режим с помощью встроенного регулятора. Оба типа вращателей легко взаимозаменяемы друг с другом.

Для фиксации бурильных труб во вращателе используется гидравлический зажимной патрон, конструкция которого запатентована Atlas Copco Craelius AB. Основное достоинство этой конструкции состоит в возможности регулирования усилия сжатия патрона, а так же быстрой и легкой замены плашек, как стальных, так и с твердосплавными вставками. Кроме того, для повышения надежности и увеличения срока службы вращатели комплектуются подшипниками большего типоразмера и модернизированной системой уплотнений.

По аналогии с предыдущими моделями буровых станков компании Atlas Copco Craelius AB новый Diamec имеет автоматически синхронизированную работу штангодержателя и вращателя.

Автоматизация бурения

Основной отличительной особенностью Diamec U6 APC (Automatic Performance Control/Система автоматического контроля рабочих параметров) является то, что с применением системы АРС нового поколения основные функции оператора сведены до минимума: настройка параметров бурения, запуск станка в работу, подача бурильных труб и … упаковка керна в ящики. Все остальное берет на себя Diamec U6 APC, повышая производительность бурения в целом и значительно снижая риск возникновения ошибки со стороны оператора. Кроме того, за счет точного контроля технологических операций бурения системой АРС и незамедлительного реагирования на любые изменения прочностных свойств буримых пород (автоматическая подстройка усилия подачи, скорости вращения и момента вплоть до полной остановки) имеет место:

•    повышение эффективности спускоподъемных операций;

•    увеличение износостойкости бурового инструмента до 100%;

•    снижение риска заклинивания керна и искривления скважины;

•    снижение трудоемкости работ оператора;

•    возможность бурения без присутствия человека.

Все эти обстоятельства позволяют сделать вывод, что с применением Diamec U6 APC девиз «Больше керна – меньше затрат» становится реальностью.

АРС нового поколения основана на системе Microsoft Windows и имеет дружественный интерфейс, специально разработанный для быстрого и легкого восприятия и усвоения человеком, который не имеет обширных познаний в области компьютеров, операционных систем и т.д.

Панель управления станка очень проста и состоит из: сенсорного жидкокристаллического экрана, джойстика, универсального регулятора рабочих параметров и кнопки аварийной остановки. Вся информация о состоянии станка и режимах бурения в виде условных символов выводится на экран. Задание параметров и их ручная корректировка осуществляются с помощью регулятора или непосредственно с сенсорного экрана. Джойстик используется для управления станком в ручном режиме, когда система АРС отключена.

Дополнительными возможностями новой АРС являются: встроенная система самодиагностики станка и отображение на экране любой технической документации (инструкции по эксплуатации, каталога запасных частей, указаний по обнаружению и устранению возможных неисправностей и др.) как на обычном персональном компьютере.

Несмотря на то, что новый Diamec стандартно комплектуется системой АРС по дополнительному запросу возможна поставка Diamec U6 с ручным управлением. В этом случае все элементы станка остаются без изменений за исключением отсутствия компьютера АРС, что определяет необходимость постоянного визуального контроля функциональных параметров и их регулировки оператором аналогично работе на Diamec 262 или Diamec 282.

Универсальность станка

Diamec U6 APC способен работать совместно с бурильным инструментом разного вида диаметрами до Н (99), включая снаряды ССК и с двойными колонковыми трубами, снаряды ODEX и др. Новая конструкция гидравлического позиционера с поворотным столом позволяет оператору легко и быстро манипулировать углом наклона рамы податчика от +90° до –90° без переноса лебедки ССК. Эти преимущества в совокупности с небольшими габаритными размерами предопределяют Diamec U6 APC большое будущее.

Безопасность

и эргономичность станка

Безопасность, легкость, удобство работы и обслуживания оборудования – три основных требования, о соблюдении которых постоянно заботится Atlas Copco и воплощает в жизнь только технологические решения и конструкции, удовлетворяющие им. Так, например, компоновка панели управления Diamec U6 APC была просчитана и изменена десятки раз, прежде чем был достигнут определенный оптимум. Конструкция пневмоцилиндра штангодержателя с быстросъемным картриджем была выбрана исходя из обеспечения требований максимальной безопасности и удобства при обслуживании и замене.

Новое поколение

бурового инструмента

Результаты, полученные в ходе промышленных испытаний одного из Diamec U6 APC совместно с использованием нового ССК CORAC, показали их идеальную сочетаемость друг с другом. Количество сборочных единиц конструкции снаряда CORAC снижено на 35% по отношению к аналогам, что увеличивает ее срок службы и улучшает ремонтопригодность.

В настоящее время CORAC выпускается пяти различных типоразмеров: A, B1/B2 и N1/N2. В ближайшем будущем предполагается освоить производство CORAC Н. Типоразмеры A, B1 и N1 являются стандартными, а B2 и N2 специально сконструированы с уменьшенной толщиной стенки для повышения выхода керна. Снаряд CORAC В2 позволяет получать керн диаметром 42 мм из скважины диаметром 60 мм, а CORAC N2 – 51 мм из скважины диаметром 76 мм.

К достоинствам CORAC можно так же отнести уменьшенное давление промывочной жидкости, которое можно регулировать снарядом, и возможность механической передачи на поверхность сигнала, свидетельствующего об установке пустого керноприемника в положение для продолжения бурения.

На основании всего вышеизложенного можно без преувеличения сказать, что буровой станок Diamec U6 APC компании Atlas Copco Craelius AB на сегодняшний день является наиболее современной, надежной и эффективной машиной в своем классе, позволяющей сократить количество обслуживающего персонала до 1 человека.  

Журнал "Горная Промышленность" №1 2002