Измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя

Измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контролю режима работы буровой установки (БУ) при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - точное измерение частоты вращения ротора БУ с приводом от асинхронного электродвигателя (ЭД). Измеритель содержит формирователи 1 и 2 импульсов, генератор 8 тактов и блок 6 вычитания, соединенный со счетным входом счетчика 7 результата. Дополнительно измеритель снабжен фильтрами 3 и 4 прямой и обратной симметричных составляющих в цепи ротора ЭД 5, датчиками 10 передаточного отношения коробки 11 передач и шифратором 9 кода механической передачи. Фильтры 3 и 4 выделяют сигнал с частотой составляющих напряжения, который запускает соответствующие формирователи 1 и 2 импульсов. Последовательности импульсов поступают на входы блока 6 вычитания. Сигнал с выхода блока 6 пропорционален частоте вращения ротора 12 приводного ЭД 5. Эта информация накапливается в счетчике 7. Датчиками 10 фиксируются переключения в коробке 11 передач. Эта информация через шифратор 9 поступает на управляющие входы счетчика 7. При этом устанавливается соответствующий коэффициент пересчета счетчика 7. Сигнал на выходе счетчика 7 соответствует частоте вращения ротора 12 БУ. Синхронизация отсчетов обеспечивается генератором 8 тактов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717893/03 (22) 11.07.89 (46) 07.07.91, Бюл, М 25 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) В.Т,Загоруйко, К.Е.Панченко, Ю,А;Выдря, В.В.Дубровский и Ю.В.Назаревский (53) 622.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 652318, кл. Е 21 В 45/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 632956, кл. G 01 Р 3/48, 1976. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к контролю режима работы буровой уСтановки (БУ) при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — точное измерение частоты вращения ротора БУ с приводом от асинхi ронного электродвигателя (ЭД). Измеритель содержит формирователи 1 и 2 импульсов, генератор 8 тактов и блок 6 вычитания, сое Ы 1661387 Al диненный со счетным входом счетчика 7 результата. Дополнительно измеритель снабжен фильтрами 3 и 4 прямой и обратной симметричных составляющих в цепи ротора

ЭД 5, датчиками 10 передаточного отношения коробки 11 передач и шифратором 9 кода механической передачи. Фильтры 3 и 4 выделяют сигнал с частотой составляющих напряжения, который запускает соответствующие формирователи 1 и 2 импульсов.

Последовательности импульсов поступают на входы блока 6 вычитания. Сигнал с выхода блока 6 пропорционален частоте вращения ротора 12 приводного ЭД 5. Эта информация накапливается в счетчике 7, Датчиками 10 фиксируются переключения в коробке 11 передач. Эта информация через шифратор 9 поступает на управляющие вхо ды счетчика 7. При этом устанавливается соответствующий коэффициент пересчета счетчика 7, Сигнал на выходе счетчика 7 соответствует частоте вращения ротора 12

БУ. Синхронизация отсчетов обеспечивается генератором 8 тактов. 1 ил.

1661387 (3) тобр = f1 Бобр где

1I5

n1+ п

>обр п1 (4) (5) (12

fop = 1Бпр, откуда

П = (тобр тпр) п1

2 f1 (6) 50

n1 — n

Snp —

П1 (2) Изобретение относитсл к устройствам контроля режима работы буровой установки при бурении нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для контроля частоты вращения ротора буровых установок с приводом от асинхронного электродвигателя.

Целью изобретения является точное измерение частоты вращения ротора буровой установки, На чертеже представлена функциональная схема измерителя, Измеритель содержит формирователи 1 и 2 импульсов, подключенные входами через фильтры 3 и 4 прямой и обратной симметоичных составляющих роторного напряжения х двум одинаковым фазам ротора приводного асинхронного электродвигателя 5 оуровой установки, Выходы формирователей 1 и 2 присоединены к входам блоха 6 вычитания импульсов, связанного своим выходом со счетным входом счетчика 7 результата, управляющие входы которого соединены с выходом генератора

8 тактов и шифратора 9 кода механической передачи, подключенного к датчикам 10 передаточного отношения коробки 11 передач, осуществляющей механическую связь между приводным электродвигателем 5 и ротором 12 буровой установки. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 подключен информационными входами к выходу счетчика 7 результата, а управляющими — к генератору 8 тактов. Выход ЦАП 13 является аналоговым выходом устройства и подключен к индикатору-сигнализатору 14.

Измеритель работает следующим образом.

Ротор электрической машины вращается в направлении вращения прямой симметричной составляющей потока магнитного поля и отставание от него определяется величиной прямого скольжения Бор. Поэтому частота, выделяемая фильтрами 3 прямой симметричной составляющей, равна где t1 — частота питающей сети, где n1 — синхронная частота вращения, об/мин; л — текущее значение частоты вращения ротора, об/мин; и изменяется от десятых герц на холостом ходу до единиц и нескольких десятков герц при различных нагрузках. Например, для электрической машины с n1 = 1000 об/мин эта частота составляет 20 Гц при частоте и = 600 об/мин и 1 Гц при и = 980 об/мин.

Напряжение, выделяемое фильтром 4

5 обратной симметричной составляющей, наводится в роторе обратновращающей симметричной составляющей магнитного потока статора, входящего в ротор. Частота этого напряжения определяется обратным

10 скольжением Бобр о и в зависимости от режима работы и нагрузки может составлять, например, для элект20 рической машины с синхронной частотой вращения n1 = 1000 об/мин 80-99 Гц при изменении частоты вращения ротора от 600 до 380 об/мин.

Формирователи 1 и 2 импульсов формируют короткие импульсы в момент перехода соответствующих напряжений через нуль.

Последовательность коротких импульсов с выходов формирователей 1 и 2 поступает на входы блока 6 вычитания импульсов, где

30 вычисляется разность частот обратной и прямой симметричных составляющих, Полученная на выходе блока 6 частота импульсов пропорциональна частоте вращения ротора электрической машины. Коэффици35 ент пропорциональности может быть получен следующим образом.

Вычитая (1) из (3), с учетом (4) и (2) получают

49 п1+ и п1 — и тобр тпр = 11 — f1 п1 п1

Сигнал с выхода блока 6 вычитания импульсов поступает на вход счетчика 7 результата, Информация о включенной передаче коробки 11 передач через датчики

10 передаточного отношения и шифратор 9 кода поступает на управляющие входы счетчика 7 результата, устанавливал его коэффициент пересчета в соответствии с передаточным отношением коробки пере1661387 дач. При этом частота вращения ротора буровой установки соответствует выражению установки за счет определения частоты вращения ротора приводного электродвигателя по разности частот прямой и обратной симметричных составляющих напряжения ротора электродвигателя и пересчета определенного значения частоты с помощью соответствующих коэффициентов пересчета в частоту вращения ротора буровой установки. п1 пр = (тобр пр) 1, 2 т1 (7) Составитель В.Шилов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор И.Шулла

Заказ 2106 Тираж 366 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 где i — передаточное отношение коробки передач, С выхода счетчика 7 результата сигнал, соответствующий частоте вращения ротора 10 буровой установки, поступает на цифроаналоговый преобразователь 13 и далее с его выхода на индикатор-сигналиэатор 14.

Контроль и управление режимом бурения осуществляется бурильщиком по сигналам индикатора-сигнализатора 14, верхняя и нижняя уставки которого устанавливают-. ся в диапазоне для поддержания: требуемого режима бурения, Аналоговый и цифровой выходные сигналы могут быть 20 использованы для передачи на верхний уровень системы сбора и обработки информации или в локальной системе оптимизации режима бурения.

Генератор 8 тактов обеспечивает син- 25 хронизацию режимов работы составных частей устройства. Генератор 8 синхрониэирован импульсами прямой симметричной составляющей напряжения ротора. С выхода счетчика 7 результата цифровой код, со- 30 ответствующий числу оборотов ротора, может поступать на шины локальной микропроцессорной системы, а с выхода цифроаналогового преобразователя стандартный сигнал 0 — 5 мА может быть подан на регист- 35 ратор или другое устройство.

Предлагаемый измеритель позволяет существенно повысить точность и надежность контроля режима бурения по параметру частоты вращения ротора буровой 40

Формула изобретения

Измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащий два формирователя импульсов, генератор тактов и блок вычитания, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью точного измерения частоты вращения ротора буровой установки, измеритель снабжен фильтрами прямой и обратной симметричных сосТавляющих напряжения в цепи ротора, датчиками передаточного отношения коробки передач и-шифратором кода механической передачи, при этом выход фильтра прямой симметричной составляющей в цепи ротора через первый формирователь импульсов, соединен с первым входом блока вычитания и через генератор тактов с первым управляющим входом счетчика результата, выход фильтра обратной симметричной составляющей напряжения в цепи ротора через второй формирователь импульсов соединен с вторым входом блока вычитания, причем выходы датчиков передаточного отношения коробки передач подключены к соответствующим входам шифратора кода механической передачи, выходы которого соединены с другими управляющими входами счетчика результата.