Моментомер ротора буровой установки

Моментомер ротора буровой установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Йзрбретение относится к технике измерения параметров работы буровьж установок и может быть применено в системах оптимизации р1ежимов бурения. С его помощью возможно измерять крутящий момент на роторе буровой установки с высокой трчно } if т стью и достоверностью за счет учета скольжения двигателя и исключения ложной информации при спускр-подьемных риерациях. Для этого монентомер содержит последовательно соединен ные статический преобразователь активной мощности (ПАМ) 1, преобразователь отношения напряже1Шй в частоту (ПОНЧ) 2, элемент 3 совпадения и преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 4. С вторым входом ПЧН 4 и с выхрдом ПАМ I связан узел 5 моделирования КПД дв.игателя, ПАМ I прербразует поступа1Од|ие на его входы линейнью напряжения двук фаз двигателя и токи этих фаз в свгнал в виде напряжения U -постоянного тока, пррпорциональные активной vasm,- нрсти. Сигнал Уц и сигналы с источника напряжений, пропорциональные частоте вращения ротора U, поступают на входы ПОНЧ 2. С его выхода периодически снимается сигнал пряW С IN OP «i; Nj 4 fusJ

СОЮЗ СОВЕТЕНИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСВЗГБЛИН...

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНЯТИЙ списочник изоБ ЕТЕНия,, "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М фУ,1

fpftj

>и ф (21) 3827156/22-03 (22) 20.12,84 . .(46).30.05.86. Бюл. Ф 20 (7-1) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) В.Н.Ласкавый, H.П.Фетисенко н А.И.Яценко (53) 531..781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 924527, кл. G 01 L 3/ОО, 1980 авторское свидетельство СССР

1107018 кл. С О1 1. 3/ОО, 1983. (54) ИОМЕНТОМЕР РОТОРА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к технике измерения параметров работы буровых установок и может быть применено в системах оптимизации режимов бурения. Cего помощью возможно измерять крутящий момент на роторе

° буровой установки с высокой точно„„ЯЦ„„1234734 А1 (5р 4 С 0 1 Ь 3/00 // Е 21 В 45/00 стью и достоверностью за счет учета скольжения двигателя и исключения ложной информации при спуско-подьем-, ных операциях, Для этого моментомер содержит последовательно соединенные статический преобразователь активной мощности (ПАИ) 1, преобразователь отноаения напряжений в частоту (ПОНЧ) 2, элемент 3 совпадения и преобразователь частогы в напряжение (НЧЮ 4. С вторым входом

ПЧН 4 и с выходом ПАИ 1 связан узел

5 моделирования КПД двигателя, ПАИ

I преобразует поступакщ1ие íà его входы линейные напряжения двух фаэ двигателя и токи этих фаэ в сигналы в виде напряжения U -ïîñòîÿííîrî тока, пропорциональные активней мощности. Сигнал U è сигналы с источника напряжений, пропорциональные частоте вращения ротора U„, поступают на входы ПОНЧ 2. С его выхода периодически снимается сигнал пря1234734

20

40 моугольной формы Ug, частота К которого пропорциональна отношению

У /U Сигнал U поступает и на вход узла 5, с выхода которого на вход

ПЧН 4 поступает напряжение U„ . На входы элемента 3 поступают три сигнала U, 0„ и U<, пропорциональные

Изобретение относится к технике бурения скважин и предназначено для измерения момента на валу ротора буровых установок с электрическим приводом.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений.

На фиг. 1 приведена электросхема роторного моментомера; на фнг. 2— графики напряжений и зависимости КПД двигателя от активной мощности.

Роторный моментомер содержит связанный с цепью питания электродвигателя статический преобразователь

1 .активной мощности, соединенный с ним ареобраэователь 2 отношения на-, пряжения в частоту, логическую. схему

3 совпадения, первый вход которой связан с выходом преобразователя 2 отношения напряжений в частоту, преобразователь 4 частоты в напряжение, первый вход которого связан с выходом логической схемы 3 совпадения, .а выход предназначен для подключения измерительной и регистрирующей аппаратуры (не показана), и узел 5 моделирования КПД двигателя, вход которого связан с выходом статического преобразователя I актив-. ной мощности,. а выход — с преобразователем 4 частоты в напряжение, причем вторые входы преобразователя 2 отношения напряжения.в частоту и логической схемы 3 совпадения связаны с источником напряжения, пропорционального частоте .вращения вала ротора. буровой установки, а третий вход логической схемы 3 совнадення— с источником напряжения, пропорционального величине давления в нагиетательной линии буровой установки.

Иоментомер ротора буровой установки работает следующим образом. давлению нагнетания бурового раствора. На вход ПЧН 4 сигнал U<. проходит только при условии, что U„ è

U не равны нулю. При спуско-подъеме ных операциях элемент 3 заперт. Выходной сигнал U Ä,„ с ПЧН 4 пропорционален мощностина валуротора.2ил.

Линейные напряжения двух фаэ питания электродвигателя U, (t) и U, (t) и токи этих фаз i,(t) и i (t) через входные зажимы устройства поступают на статический преобразователь ! активной мощности. Выходной сигнал этого преобразователя U в виде напряжения постоянного тока поступает на первый вход преобразователя 2.

На второй вход этого преобразователя

1 поступает сигнал U â виде напряжения постоянного тока, пропорционального частоте вращения ротора, Преобразователь 2 вырабатывает периодический сигнал прямоугольной формы П, частота которого пропорциональна отношению сигналов U lU

Преобразователь 2 работает следующим образом.

В начальный момент времени на выходе компаратора АЗ существует отрицательное напряжение. Ключи К2 и

К4 при этом замкнуты, а ключи Kl и КЗ разомкнуты. На выходе интегратора на операционном усилителе AI напряже.ние.U изменяется линейно с отрицательной крутизной. На прямом входе

1 компаратора-напряжение U, (фиг. 2r) по величине равное U и образованное с помощью инвертора на операционном усилителе А4.. Когда напряжение U по абсолютной величине немного превзойдет напряжение U =-U„ (ôèã. 2а, момент t, ), на выходе компаратора АЗ появляется положительное напряжение

Ц (фиг. 28). В этот момент ключи

Kl и КЗ замыкаются, а ключи К2 и К4— размыкаются. Ток заряда конденсатора

С1 изменяет знак, напряжение U, начинает линейно изменяться в сторону больших значений до момента t,, когда она несколько превысит положительное напряжение U =U„ На выходе ком1234734 4 нять подбором резисторов R3 и R5.

Сплошной линией на фиг. 2д показана реальная зависимость КПД от потребляемой двигателем активной мощности. Площадь импульсов напряжения, поступающих на резистор R8, равна

П„, и следуют импульсы через инб- тервал времени Т. Напряжение на выходе устройства 0 „,„ при этом равно

f0

U 1 U U

U з паратора АЗ напряжение становится отрицательным, ключи К2 и К4 замыка. ются, ключи К1 и КЗ размыкаются и выше описанный процесс повторяется.

На фнг. 2 скважность пилообразного напряжения равна двум, что выполняется при условии R,=R, R.

Час то та f выходного сигнала прео разователя 2 пропорциональна отношению активной мощности к частоте вращения ротора. Через логическую схему 3 совпадения. сигнал U проход только в том случае, когда существуют отличные or нуля сигналы Б„и U, т.е. когда одновременно вращается ро-l5 тор, и имеется ненулевое давление нагнетания бурового раствора. Это происходит при добавлении и проработке ствола.

Схема 3 совпадения во время спус- 20 ко-подъемных операций заперта. С выхода схемы совпадения сигнал поступает на.преобразователь 4 частоты в напряжение. По каждому положительному фронту. сигнала схемой Sl форми- д руется короткий импульс установки триггеров Tl и Т2 в единичное состояние. Сигналом U {фиг. 2ь) замыкает.ся ключ К5. Одновременно начинается заполнение счетчика СТ импульсами

30 генератора С. Когда в счетчик СТ записывается число N, триггеры Т2 и Т1 и счетчик СТ возвращаются в исходное состояние. Ключ К5 размыкается. Время замкнутого состояния ключа К5 фиксировано и равно L =N/ >, где 3— частота генератора С.

Частота замыкания ключа К5 определяется по формуле. Ключ К5 пропускает на вход интегратора на операционном усилителе А5 напряжение U 2 с выхода узла 5 моделирования КПД двигателя, где формируется напряжение, характеристика которого показана на фнг. 2 д пунктирной линией.

Зависн„ость между напряжением U 45

W на входе узла формирования напряжения КПД двигателя 5 и напряжением

U на его выходе линейна пока U

Э не сравняется с напряжением пробоя стабилитрона ЧЗ, после чего насту50 рает ограничение. Угол Р можно меПредлагаемое изобретение может быть использовано в системах оптимизации режимов бурения.

Формула изобретения

Моментомер ротора буровой установки, включающий связанный с цепью питания электродвигателя статический преобразователь активной мощности и соединенный с ним преобразователь отношения напряжений в частоту, о т л и ч а ю щ и и с i тTеeм, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, он снабжен логической схемой совпадения, первый вход которой связан с выходом преобразователя отношения. напряжений в частоту, преобразователем частоты в напряжение, первый вход которого сзязан с выходом логической схемы совпадения, а выход предназначен для подключения измерительной и фиксирующей аппаратуры,:и узлом моделирования КПД двигателя, вход которога связан с выходом статического преобразователя активной мощности, а выход — с преобразователем частоты в напряжение, причем вторые входы .преобразователя отношения напряжений в частоту и логической схемы совпадения связаны с источником напряжения, пропорционального частоте вращения вала ротора буровой установки, а третий вход логической схемы совпадения — с источником напряжения, пропорционального величине давления s нагнетательной линии буровой установки.

1234734

Составитель В.Иетруаии

Редактор Л.Вэвхаи Техред.Л.Серднисова

Корректор В.Бутяга

Заказ 2977/46 Тираж 778 Подииоиое

ВИИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий а 4

f 13035, Иосква, Ж 35, Рауикк я наб., д. /5

Р т производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород, ул. Проектная, 4