Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки

(5)5 6 ПИС ИЗО НИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ техИЯ КРУ- РОВОЙ измериьэовано ности, в азведочетения - ри дисмериовано сти, в ведочточно змере тавлена схе длаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Ухтинский городской центр наунического творчества молодежи(56) Авторское свидетельство СССРМ 1539548, кл. 6 013 3/10, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯИЗМЕРЕНТЯЩЕГО МОМЕНТА НА РОТОРЕ БУУСТАН ОВ КИ(57) Изобретение относится к силательной технике и может быть исполв нефтяной и газовой промышленчастности, при проведении рабат рного бурения скважин. Цель изобрповышение точности измерения и Изобретение относится к силои тельной технике и может быть исполь в нефтяной и газовой промышленно частности при проведении работ раз ного бурения скважин,Цель изобретения - повышение сти измерения при дистанционных иНа чертеже предгаемого устройства.Устройство соде1, трансформаторы тпотенциометр 4, конщей цепи 5, регулирРирующей цепи 6,первого оптронз, фоптрона,ав 1 огенера ржит электродвигатель ока 2 и 3, регулируемый денсатор интегрируюуемый резистор интегизлучающий диод 7 торезистор 8 первого ор 9, регулируемый потанционных измерениях, При изменении крутящего момента на роторе буровой установки меняется ток потребления электродвигателя 1, что приводит к изменению напряжения на вторичных обмотках трансформаторов тока 2 и 3. Скачок напряжения на вторичных обмотках приводит к мгновенному изл)енению светового потока излучающего диода 12 второго оптрона и замедленному изменению светового потока излучающего диода 7 первого оптрона вследствие наличия в цепи первого оптрона интегрирующих элементов конденсатора 3 и регулируемого реэис.орэ 6. На выходе смесителя частоты 15 можно получить частотно-модулированный сигнал, глубина модуляции которого спределяется динамической составляющей крутящего мо мента на роторе буровой установки, 1 ил,тенциометр 10 второй цепи измерения, ограничительное сопротивление 11, излучающий диод 12 второй цепи измерения, фоторезистор 13 второго оптрона, автогенератор второй цепи измерения 14, смеситель частоты 15,В фазы питания электродвигателя 1, подключены первичные обмотки трансформаторов тока 2 и 3, вторичные обмотки которых подключены к регулируемым сопротивлениям 4 и 10 соответственно, Слольэящий кон. такт регулируемого потенциометра 4 подключен к интегрирующей цепи, сосоя щей из конденсатора 5 и регулируемого ре зистора 6, который в свою очередь, подключен к излучающему диодупервого оптрона, а фотореэистор 8 этоо опт; онподключен ко времязадающей цепи автогенератора 9, выход которого подключен к первому входу смесителя частоты 15, Скользящий контакт регулируемого потенциометра 10 подключен к ограничительному сопротивлению 11, которое в свою очередь, подключено к излучающему диоду 12 второго оптрона, а его фоторезистор 13 включен во времяэадающую цепь второго автогенератора 14, выход которого подключен ко второму входу смесителя частоты 15.Устройство работает следующим образом.При изменении крутящего момента на роторе буровой установки меняется ток потребления электродвигателя 1, что приводит к изменению напряжения на вторичных обмотках трансформаторов тока 2 и 3. Скачок напряжения на вторичных обмотках приводит почти к мгновенному изменению светового потока излучающего диода 12 второго оптрона и замедленному изменению светового потока излучающего диода 7 первого оптрона, вследствие наличия в цепи первого оптрона интегрирующих элементов конденсатора 3 и регулируемого резистора 6. Следовательно, текущее значение крутящего момента на роторе буровой установки по первому и второму каналу измерения будет пропорционально напряжению, приложенному к излучающим диодам первого и второго оптронов:М 1= КО е (1) М 2= ко е (2) где К - коэффициент пропорциональности;Оо - постоянная составляющая напряжения на излучающих диодах пропорциональная среднему значению крутящего момента на роторе буровой установки Мо;Т 1 - постоянная времени первой цепи измерения с учетом постоянной времени первого оптрона;Т 2 - постоянная времени второй цепи с учетом постоянной времени второго оптрона.Сопротивления фоторезисторов 8 и 13 оптронов соответственно определяются выражениями:(3)12=А 3 о е(4) где А - коэффициент пропорциональности;йф 1 - сопротивление фотореэистора 8 первого оптрона;йф 2 - сопротивление фоторезистора 13 второго оптрона;С - емкость времязадающих цепей автогенераторов.Частота генерируемых автоколебаний автогенерэторов 9 и 14 равна 1 1 ВСф С д . - т 1 - гт д ое(б)10где В = - коэффициент пропорциСАОоональности,Частота на выходе сигнала смесителячастоты 15 соответственно будет равна: 15 ф)=1-12=Ь(е -е ), (7)где Т - постоянная времени опорного канала измерения (например, Т 1 = Т;)6 Т - постоянная времени второго канала измерения, взятая из условия максималь ной чувствительности устройства в целом.Соотношение постоянных времени первого и второго каналов измерения взятых в соотношении равном может быть достигнуто путем изменения сопротивления б.25 Согласно выражению(7) на выходе смесителя частоты 15 можно получить частотно- модулированный сигнал, глубина модуляции которого определяется динамической составляющей крутящего момента 30 на роторе буровой установки.М(т)= В(е-е). (8) Согласно выражению 8 при т = 0 в начальный момент времени динамическая составляющая крутящего момента М(т) = О, э 35 постоянная составляющая момента, пропорциональная Оо, взаимно компенсируется с ростом текущего времени, после приложения нагрузки наблюдается уплотнение частотного спектра нэ выходе смеси теля частоты, достигающее максимума прит = Тб еп 1/5 Ы ф 2 Т.С дальнейшим увеличением текущеговремени наблюдается спад значения частоты, пропорциональной динамическому мо менту, Глубина частотной модуляцииопределяется уровнем постоянной составляющей крутящего момента. пропорциональным начальному напряжению О.Таким образом, устройство можно ис пользовать для дистанционных измеренийкрутящего момента, полностью исключая при этом влияние потерь в линии связи на результат измерения вследствие частотного преобразования.55 Формула изобретенияУстройство для измерения крутящегомомента на роторе буровой установки, содержащее два трансформатора тока с первичными обмотками, подключенными к фазам питания электродвигателя и с нторнч.1691 б 90 Составитель Т, ИшковаРедактор Г, Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор С. Чер Заказ 3921 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССР кая наб., 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оизводственноными обмотками, связанными с соответствующими регулируемыми потенциометрами, причем движок одного потенциометра подключен к первому излучающему диоду первого оптрона через интегрирующую цепь с резистором, а движок другого потенциометра подключен ко второму излучающему диоду второго оптрона через ограничительное сопротивление, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при дистанционных измерениях, в него введены два автогенератора, во время задающие цепи которых 5 включены соответственно фоторезисторыпервого и второго оптронов, смеситель частоты, связанный своими входами с выходами автогенераторов, а резистор интегрирующей цепи выполнен регулируемым,10