Способ управляющей электродвигателем буровой лебедки и устройство для его осуществления

Номер патента: 1705994

Авторы: Бырька, Петерс, Половинкин, Томилин, Брейдо

Скачать ZIP файл.

Текст

Смотреть

СОЮЗ СОГ ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ю)5 Н 02 Р 5/06 ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРБ ГиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельМ. 1192092, кл. Н 02 Р 5/ хнический инсейдо. И,В.Петерсмилин тво ССС6, 1985,Ини- ле(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДГАТЕЛЕПЛ БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ И УСТСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротке и может быть использовано для упр Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электроприводом постоянного токабуровой лебедки,Целью изобретения является повышение производительности и уменьшение динамических нагрузок при спускоподьемныхоперациях,На фиг.1 изображен электропривод дляосуществления способа: на фиг,2 - примервыполнения задатчика скорости; на фиг,3 -пример выполнения задатчика интенсивности; на фиг,4 - пример выполнения перестраиваемого фильтра нижних частот: нафиг,5 - пример выполнения элемента памяти.Способ осуществляют следующим образом. Перед началом каждои из спускоподьемных операций элеватора, свечи или колонны бурильных труб задают с минин 91 50 пп 1 705994 А 1 ния электроприводом буровой лебедки. Целью изобретения является повышение производительнос 1 и и уменьшние дин-:,ч 1- ческих нагрузок при спуско-оодьел"оп. рациях, Согласно данному способу заданной интенсивностью раз оняют элек 1- ропривод и в начале процесса разгона о 1 ключают вход элемента памяти. В процгссе работы непрерывно измеряют разность между измеряемыми усилиями и допустимыми статическими усилиями, выделяя фактические динамические усилия. Получе;ную разность сравнивают с уставной Еслг и личина динамическлх усилии превыша, - уставку, то электропривод отключаюс.п ф-лы, 5 ил,мальным ускорением минимальную скорость, При этом усилия, измеренные в кан зте, содержат статическую составляющую, равную весу груза, и минимальную динамическую, определяемую ускорением и раскачиванием груза на канате, Суммарные усилия фильтруют и выделяют постоянную составляющую усилий, пропорциональную весу груза, Сигнал статических усилий запоминают и по этому сигналу перестраивзют полосу пропускания фильтра,При увеличении груза полоса пропускания фильтра уменьшается, а при уменьшении груза увеличивается. Поэтому при операциях спуска-подьема элеватора и свечи сокращается время, необходимое для определения веса груза, так как частота колебаний каната при подьеме груза уменьшается с увеличением его массы.По запомненному сигналу веса груза задают допустимую в зависимости от массыгруза скорость и вычисляют массу груза. Вычисленную массу груза суммируют с сигналом, пропорциональным приведенной к канату массе двигателя и редуктора. При появлении сигнала статических усилий задают допустимое для каждого режима ускорение, т.е. допустимую интенсивность изменения скорости, в соответствии с уравнениемЕдин П 3,. где Един - заданная допустимая величина динамических усилий, Н;гп - приведенная суммарная масса груза, кайата, редуктора и двигателя, кг;а - ускорение, м/с .гПри этом при спуске-подъеме малого груза интенсивность увеличивается, а при спуске-подъеме тяжелого груза уменьшается, что позволяет достигнуть максимально возможной для каждого режима производительности. С заданной интенсивностью разгоняют электропривод и в начале процесса разгона отключают вход элемента памяти, В процессе работы непрерывно измеряют разность между измеряемыми усилиями и допустимыми статическими усилиями, выделяя фактические динамические усилия, Полученную разность сравнивают с уставкой динамических усилий. Если в процессе спуска-подъема элеватора, свечи или колонны бурильных труб происходит зацеп крюка или заклинивание, то величина динамических усилий превышает уставку динамических усилий и электропривод отключают,Электропривод содержит последовательно соединенные эадатчик 1 скорости, задатчик 2 интенсивности, первый диод 3, регулятор 4 скорости, регулятор 5 тока, вентильный преобразователь 6, электродвигатель 7, редуктор с лебедкой 8, датчик 9 веса груза, перестраиваемый фильтр 10 нижних частот, первый замыкающий ключ 11, элемент 12 памяти, второй сумматор 13 и блок 14 деления, подключенный к второму входу задатчика 2 интенсивности, Датчики 15 и 16 скорости и тока подключены к вторым входам соответствующих регуляторов,Первый блок 17 уставки подключен к входу второго замыкающего ключа 18 и первому компаратору 19, подключенному к управляющему входу блока 20 ограничения момента, который подключен к третьему входу и выходу регулятора 5 тока.Выход элемента 12 памяти соединен с управляющими входами второго ключа 18 и перестраиваемого фильтра 10 нижних час 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тот, с входами задатчика 1 скорости и первого сумматора 21, второй вход которого подключен к выходу перестраиваемого фильтра 10 нижних частот, а выход - к второму входу первого компаратора 19.Выход задатчика 22 начальной скорссти соединен с вторым компаратором 23 и через второй диод 24 - с входом регулятора 4 скорости и с вторым входом второго компаратора 23, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 11, Второй блок 25 уставки подключен к второму входу второго сумматора 13, выход второго ключа 18 соединен с вторым входом блока 14 деления, а выход датчика 15 скорости - с управляющим входом элемента 12 памяти,Задатчик 1 скорости может быть выполнен по известной схеме (фиг,2).Задатчик 1 скорости содержит источник опорного напряжения, который через потенциометр подключен к входу блока 26 деления, к второму входу которого подключен выход элемента 12 памяти.Задатчик 2 интенсивности с управляемым ограничением может быть выполнен по известной схеме (фиг,3),Задатчик 2 интенсивности содержит последовательно включенные усилитель-ограничитель 27, блок 28 умножения и интегратор 29, причем выход интегратора 29 соединен через резистор Яо с входом усилителя-ограничителя 27, В цепи обратной связи блока 27 подключен блок 30 ограничения, второй вход блока 28 умножения со динен с выходом блока 14 деления,Перестраиваемый фильтр 10 нижних частот может быть выполнен по схеме, изображенной на фиг,4 и содержащей последовательно соединенные интегратор 31, блок 32 деления и масштабирующий усилитель 33, подключенный к входу интегратора 31. Второй вход блока 32 деления соединен с выходом элемента 12 памяти.Элемент 12 памяти может быть выполнен по схеме, представленной на фиг.5.Элемент 12 памяти содержит диод 34, подключенный между базой и эмиттером транзистора 35, операционный усилитель 36, охваченный жесткой обратной связью, неинвертирующий вход которого че рез резистор подсоединен к диоду 3 1, а параллельно неинвертирующему входу подключены конденсатор 37 и ключ 38 с размыкающим контактом,Блоки 17 и 25 уставок и задатчик 22 начальной скорости могут быть выполн эны в виде управляемых источников опорного напряжения1/Т 1Оеых = ОехР+в,1 К 1 К 2Т О 1 Блок 20 ограничения момента может быть выполнен, например, в виде транзистора, подключенного между суммирующей точкой и выходом регулятора тока,Электропривод работает следующим образом.После включения электропривода в исходном состоянии потенциометр задатчика скорости выведен. Сигнал датчика 15 скорости равен нулю. поэтому размыкающий ключ 38 элемента 12 памяти замкнут, конденсатор 37 элемента 12 памяти зашунтирован и выходной сигнал операционного усилителя 36, являющийся выходным сигналом элемента 12 памяти, также равен нулю, Так как на вход блока 26 деления задатчика 1 скорости поступают нулевые сигналы элемента 12 памяти и потенциометра задатчика 1, то его выходной сигнал равен нулю,Нулевой сигнал элемента 12 памяти поступает также на второй замыкающий ключ 18, выходной сигнал которого поэтому равен нулю. Этот сигнал, являющийся делимым, подается на второй вход блока 14 деления, на первый вход которого через первый сумматор 13 поступает сигнал, пропорциональный приведенной массе электродвигателя и редуктора с второго блока 25 уставки.Выходной сигнал блока 14 деления, равный нулю, подается на вход блока 28 умножения задатчика 2 интенсивности, выходной сигнал интегратора 29 задатчика 2 интенсивности при этом равен нулю, Нулевой сигнал элемента памяти поступает также на управляющий вход перестраиваемого фильтра 10 нижних частот (блок 32 деления),Перестраиваемый фильтр 10 нижних частот описывается уравнением где Оеых - выходное напряжение фильтра 10;Оех - входное напряжение фильтра 10; Т 1 - постоянная времени интегратор а 31,с;в 0 - частота среза фильтра 10, Гц;Р - оператор дифференцирования. где К 1 - коэффициент передачи масштабирующего усилителя 33;Кз - коэффициент преобразования блока 32 деления; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 О 1 - выходное напряжение элемен 1 а 12 памяти,Так как сигнал элемента 12 памяти равен нулю, то выходной сигнал блока 32 деления, пропорциональный о, рааен максимально возможному в данном блоке напряжению (напряжение питания) т е частота среза максимальна, что соьветстг.ет минимальному грузу на лебедкеОдновременно сигнал с выхода задатчика 22 начальной скорости пост,пас; на вход второго компаратора 23 и через второй диод 24 - на вход регулятора 4 скорости и на второй вход второго компаратора 23Сигнал на втором входе компаратора 23 меньше сигнала на первом входе на величину падения напряжения на втором диоде "4 Компаратор 23 срабатывает, и пев= й за."ь- кающий ключ 11 замкнут,Сигнал начальной скоросги через регуляторы 4 и 5 скорости и тока, вентильный преобразователь б воздействует на электродвигатель 7, Электродвигатель 7 начинает вращаться с малой скоростью, приводя ь движение редуктор с лебедкой 8 С,1 гнал датчика 15 скорости размыкает ключ 38 элемента 12 памяти,Сигнал, пропорциональный весу груза. с датчика 9 веса груза поступает на перестраиваемый фильтр 10 нижних частот, где он фильтруется от помех и высокочастотнь колебаний груза (частота среза в, макси. мальна), Далее сигнал через замкнутые к такты первого ключа 11 и диод 34 элемента 12 памяти заряжает конденсатор 37 до уров ня входного напряжения, Этот сигнал врез усилитель 36 поступает на выход элемента 12 памяти. Выходной сигнал элемента 12 памяти О 1, пропорциональный весу груза, поступает на блок 32 деления и уменьшает частоту среза фильтра 10 нижних частот в соответствии с весом груза (при увеличении веса груза частота среза уменьшается, так как частота колебаний груза при увеличении уменьшается),При этом время переходного процесса в фильтре 10 определяется частотой колебаний груза. Если в процессе запоминания выходной сигнал фильтра 10 уменьшается, то за счет падения напряжения на диод 34 открывается транзистор 35 и конденсатор 37 разряжается через открытый транзистор 35 до уровня входного сигнала,При появлении на выходе элемент 12 памяти сигнала. пропорционального статическим усилиям, на выходе второго сумматора 13 формируется сигнал О 2 пропорциональный сумме приведенных масс электродвигателя и редуктора и массегруза, Одновременно замыкаются контакты второго ключа 18 и на второй вход блока 14 деления поступает сигнал первого блока 17 уставки, пропорциональный допустимым для данного бурового станка динамическим усилиям. На выходе блока 14 деления образуется сигналО =Оз Кэнди. - КзаОг К 4 гп К 4где Кз - масштабный коэффициент первого блока 17 уставки;К 4 - коэффициент передачи второго сумматора 13;Оз - выходной сигнал блока 18, Следовательно, сигнал О 4 пропорционален допустимому для каждого режима ускорению, величина которого зависит от массы груза.Этот сигнал поступает на вход блока 28 умножения задатчика 2 интенсивности.В то же время сигнал элемента 12 памяти подается на вход блока 26 деления задатчика 1 скорости, на выходе которого формируется сигнал заданной скорости О 5. При введении потенциометра задатчика 1 скорости имеемО 5 = К 5 О 6/01,гдеОС - напряжение на выходе потенциометра задатчика 1 скорости;К 5 - коэффициент преобразования блока 26 деления,При выбореК 5/О 1 мин=1,ГДЕ О 1 мии - СИГНаЛ, ПРОПОРЦИОНаЛЬНЫй МИ- нимальному весу груза на крюке,скорость электродвигателя пропорциональна 06, а при увеличении веса груза заданная скорость уменьшается. Сигнал через усилитель-ограничитель 27 задатчика 2 интенсивности поступает на вход блока 28 умножения, на второй вход которого подается сигнал О 4, На выходЕ интегратора 29 формируется сигналОв 04Т 2 Ргде Ов - выходной сигнал усилителя-ограничителя 27, равный выходному сигналу блока 30 ограничения;Тг - постоянная времени интегратора 29.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При выборе = 1 выходное напряКзОвК 4 Т 2жение интегратора 29 изменяется синтенсивностью. равной а, т.е, допустимомуускорению,Сигнал на выходе задатчика 2 интенсивности начинает возрастать, его амплитудастановится больше амплитуды сигнала нааноде первого диода 3, который открывается, сигнал на втором входе второго компаратора 23 превышает сигнал на его первомвходе, устанавливается нулевой выходнойсигнал компаратора 23 и размыкается первый ключ 11.В элементе 12 памяти запоминаетсясигнал, пропорциональный весу груза, чтообеспечивает постоянную заданную скорость и постоянное заданное ускорение и постоянную частоту среза перестраиваемогофильтра 10 нижних частот в процессе наждой операции спуска-подъема.При увеличении сигнала задатчика 2 интенсивности электропривод разгоняется дозаданной скорости.В процессе работы выходной сигнал перестраиваемого фильтра 10 нижних частот09, пропорциональный измеряемым усилиям в канате, суммируется в первом сумматоре 21 с сигналом О 1. пропорциональнымвесу груза.На выходе первого сумматора 21 формируется сигнал 01 о = О 9-О 1, пропорциональный динамическим усилиям в канате,Этот сигнал сравнивается с сигналомпервого блока 17 уставки на выходе первогокомпаратора 19. Если в процессе работыпроисходит заклинивание или другая варийная ситуация, связанная с возрастанием динамических усилий, то при увеличениисигнала больше сигнала первого блока 17уставки срабатывает первый компаратор 19,уменьшая сигнал на входе блока 20 ограничения момента и ограничивая выходнойсигнал регулятора 5 тока, что приводит кограничению динамических нагрузок,При остановке электропривода задатчик 1 скорости устанавливают в нуль иэлектропривод тормозится с заданным ускорением, Как только скорость электродвигателя становится равной нулю, замыкаетсяключ 38 элемента 12 памяти и конденсатор37 разряжается, После разряда конденсатора 37 размыкается второй ключ 18 и элзктропривод вновь готов к работе.Формула изобретения1. Способ управления электродвигателем буровой лебедки, заключающийся втом, что изменяют вес груза на крюке, изменяют величину и интенсивность скорос 1 и ипараметры электропривода при изменении веса груза и ограничивают электромагнитный момент электродвигателя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения динамических нагрузок при спускоподъемных операциях, в начале каждой операции спуска-подъема элеватора, свечи или колонны бурильных труб задают минимальную постоянную скорость, измеряют, фильтруют и запоминают величину статических усилий в канате, вычисляют приведенную массу груза на канате иизменяют полосу пропускания фильтра, задают допустимые для каждого режима статические усилия и допустимые динамические усилия, по окончании процесса взвешивания по заданной величине допустимых динамических усилий и вычисленной массе задают допустимую для каждого режима интенсивность изменения скорости, в процессе работы непрерывно вычисляют разность между измеряемыми усилиями и допустимыми статическими усилиями, сравнивают полученную разность с заданной величиной динамических усилий, при превышении этой разностью величины уставки динамических усилий ограничивают момент электродвигателя, а после окончания каждой операции обнуляют значения статических и динамических усилий.2, Устройство для управления электродвигателем буровой лебедки, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости и задатчик интенсивности, регулятор тока и вентильный преобразователь, выход которого предназначен для подключения к якорной обмотке электродвигателя, датчик скорости, подключенный к регулятору скорости, датчик тока, соединенный с входом регулятора тока, блок ограничения момента, подключенный между третьим входом и выходом регулятора тока, последовательно включенные редуктор с 5 лебедкой и датчик веса груза, сумматор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения динамических нагрузок при спускоподъемных операциях. в него дополнительно введены 10 последовательно соединенные перестраиваемый фильтр нижних частот, первый ключ, элемент памяти, второй сумматор и блок деления, подключенный к второму входу задатчика интенсивности, два компара тора, второй ключ и первый блок уставки,подключенный к входу первого компаратора и через второй ключ - к второму входу блока деления, второй блок уставки, соединенный с вторым входом второго суммато ра, выход элемента памяти подключен куправляющим входам перестраиваемого фильтра нижних частот, задатчика скорости и второго ключа, а через первый сумматор - к второму входу первого компаратора, вы ход которого соединен с управляющим входом блока ограничения момента. задатчик интенсивности через диод подключен к входу регулятора скорости, задатчик начальной скорости - к первому входу второго компа ратора и через второй диод - к входу регулятора скорости и к второму входу второго компаратора, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход перестраиваемого фильтра нижних частот 35 подключен также к второму входу первогосумматора, датчик скорости - к управляющему входу элемента памяти, а вход перестраиваемого фильтра нижних частот - к датчику веса груза,401705994 Составитель М,КряхтуноваТехред М.Моргентал Корректор Н.Ревская эктор Н,Швыд Производственно-издательски нат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 202 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5

Заявка

4768777, 11.12.1989

КАРАГАНДИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

БЫРЬКА ВЛАДИМИР ФИЛИППОВИЧ, БРЕЙДО ИОСИФ ВУЛЬФОВИЧ, ПЕТЕРС ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ, ПОЛОВИНКИН БОРИС НИКОЛАЕВИЧ, ТОМИЛИН НИКОЛАЙ ФЕДОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02P 5/06

Метки: электродвигателем, буровой, лебедки, управляющей

Опубликовано: 15.01.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-1705994-sposob-upravlyayushhejj-ehlektrodvigatelem-burovojj-lebedki-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управляющей электродвигателем буровой лебедки и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты