Устройство измерения осевой нагрузки

(51) Е 1 В 44/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ИДЕТЕПЬСТ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИИ(56) 1, Куликовский Л.Ф Ушмаев В.Ш Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения, М., "Недра", 1972, с. 65-70.2, Авторское свидетельство СССР )( 1033719 кл. Г 21 В 44/00, 1982. ,(54)(57) УСТРОИСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВО НАГРУЗКИ, содержащее датчик с норма лизатором, вычитатель, блок управления и индикатор, о т.л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повыше-ния точности измерения, оно снабжено генератором импульсов, элементомИ, счетчиком, компаратором и цифроаналоговым преобразователем, причемвыход нормализатора через компаратор, элемент И, счетчик и цифроаналоговый преобразователь соединен свычитателем, выходы генератора иблока управления подключены квходам элемента И,выход цифроаналогового преобразователя соединен,скомпаратором и индикатором, а выход,блока управления - со счетчикомИзобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для измерения параметров бурения,Известна цифроаналоговое устройство вычисления осевой нагрузки, содержащее аналоговое устройство измерения веса инструмента и вычисления осевой нагрузки, квантующее устройство грубого уравновешивания сигнала осевой нагрузки, аналоговое устройство плавного уравновешивания осевой нагрузки и устройство индикации и регистрации веса инструмента и осевой нагрузки, при этом аналоговое устройство измерения веса инструмента и вычисления осевой нагрузки состоит из фазочувствительного усилителя, реверсивного исполнительного двигателя, редуктора и реохорда 11.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство измерения осевой нагрузки, содержащее датчик с нормализатором, вычитатель, блок управления и индикатор 21Недостатками известного устройства являются кедостаточная точность 1 О 20 25 На чертеже представлена схемаустройства. измерения и низкая надежность устройства, вызванная применением 30 большого числа элементов. Отмеченные недостатки не позволяют обеспечить наиболее эффективного управления процессом бурения, что не позволяет достичь максимальных технико- З 5 экономических показателей бурения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что устройство измерения осевой щ нагрузки, содержащее датчик с нормализатором, вычитатель, блок управления и индикатор, снабжено генератором импульсов, элементов И, счетчиком, компаратором и цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), причем выход нормализатора через компаратор, элемент И, счетчик и цифроаналоговые преобразователь соединен с вычитателем, выходы генератора и блока уп ранления подключены к входам элемен. та И, выход цифроаналогового преобразователя соединен с компаратором и индикатором, а выход блока управления - со счетчиком 55 Устройство содержит датчик 1 веса, нормализатор 2, компаратор 3,элемент И 4, генератор 5 импульсов,счетчик 6, ЦАП 7, вычитатель 8, блок9 управления и инликатор 10,, Устройство работает следующимобразом,Устройство имеет два режима работы: Взвешивание и Нагрузка, приэтом переход с одного режима на другой производится с помощью блока 9управления.Работа устройства в режиме "Взвешиваниепроизводится в следующемпорядке.Взвешивание бурового инструментапроизводится путем фиксации выходного сигнала датчика 1 веса, имеющегоместо при свободном подвешивании бурового инструмента.При этом выходной сигнал датчикавеса через нормализатор 2, приводящий уровень этого сигнала к нормализованному для данного устройства, поступает ка первый вход компаратора 3.В исходном состоянии на выходеблока 9 управленияустанавливается уровень логической единицы, поступающий на третий вход элементаИ 4 и второй вход счетчика 6. По этому сигналу производится обнулениесчетчика 6, Поскольку ка выходе счетчика 6 - уровень логического куля,выходной сигнал ЦАП 7 также равеннулю. Таким образом, на втором выходе компаратора 3 - уровень логического нуля. При указанном состоянии входов компаратора 3 на его выходе формируется уровень логической единицы, поступающий на второй вход элемент И. Таким образом, импульсная последовательность, формируемая генератором 5 импульсов, поступает на первый вход счетчика 6, Выходной сигнал ЦАП 7 пропорционален количеству импульсов, поступающих на вход счетчика 6, В момент времени, когда выходной сигнал ЦАП станет равным выходному сигналу нормализатора 2, сработает компаратор 3, при этом на его выходе устанавливается уровень логического нуля, вызывающий запирание элемента И 4 и запрещающий тем самым прохождение импульсов от генератора 5 на вход счетчика 6. Таким образом, значение выходногоЗаказ 2653/30 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сигнала ЦА 11 7 соответствует весу свободно висящего инструмента, причем это значение запоминается (в виде двоичного числа) в счетчике 6.После подачи инструмента на забойтч устройство переходит в режим НагрузкаВыходной сигнал датчика 1 веса равен в этом случае весу инструмента за вычетом величиныосевой нагрузки на забой,В этом режиме на выходе блока 9 управления устанавливается уровень логического нуля, поступающий на третийвход элемента И 4 и вызывающий его запирание, что исключает изменение состояния счетчика 6 на все время работы устройства в режиме "Нагрузка Выходные сигналы нормализатора 2 и ЦАП 7 поступают на соответствующие входы вычитателя 8, определяющего разность этих сигналов. Таким образом, выходной сигнал вычитателя 8 соответствует величине осевойнагрузки на забой,Выходные сигналы вычитателя 8 иЦАП 7, соответствующие значениямосевой нагрузки и весу буровогоинструмента поступают на соответствующие входы индикатора 10, производящего регистрацию и индикациюэтих параметров.Таким образом, запоминание весабурового инструмента в его двоичномэквиваленте позволяет свести к минимуму погрешность измерения осевойнагрузки, так как эта погрешностьопределяется только частотой генератора импульсов и разрядностьюсчетчика и ЦАП и, следовательно,может быть сколь угодно малой. Снижение погрешности измерения осевойнагрузки позволяет обеспечить оптимальное управление процессом бурения, что значительно повышает производительность процесса бурения,