Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки

(51)5 б 01 1 ИЕИ НИ ТЕЛЬЕ КОМУ К АВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ухтинский городской центр научно-технического творчества молодежи(56) Авторское свидетельство СССРВ 1580187, кл, 6 013/10, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА РОТОРЕ БУРОВОЙУСТАНОВ КИ(57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использованов нефтяной и газовой промышленности.Цель изобретения - повышение точности зэсчет увеличения чувствительности, При набросе нагрузки на роторе 2 буровой установки меняется режим работы двигателя 1,. что приводит к изменению температуры выхлопных газов в выхлопнои трубе 3. Это приводит к изменению режиме теплообмена газового потока с термопарами 4 и 5, имеющими различную инерционность, что приводит к появлению на выходе встречно включенных термопар 4 и 5 разностной тер- моЭДС переходного режима, которая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 15. Наброс нагрузки на роторе 2 приводит к скачкообразному изменению скорости вращения тахогенераторов б и 9, на входе интегрирующих цепей которых, включенных встречно, также появляется разностное напряжение переходного режима, так как постоянные времени интегрирующих цепей не одинаковы. На выходе операционного усилителя 15 получают выходное напряжение, пропорциональное динамической составляющей крутящего момента. 1 ил,Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности,в частности при проведении работ разведочного бурения скважин.Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности.На чертеже представлено устройство.Устройство содержит дизельный двигатель 1, ротор 2 буровой установки, выхлопную трубу 3, термопары 4 и 5, первый датчик6 скорости (тахогенератор), конденсатор 7первой интегрирующей цепи, регулируемоесопротивление 8, второй датчик скорости(тахогенератор) 9, конденсатор 10 второйинтегрирующей цепи, регулируемое сопротивление 11, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 12, лампа 13 накаливанияоптрона, фоторезистор 14 оптрона, операционный усилитель 15, ограничительное сопротивление 16 входа, сопротивление 17смегцения,Двигатель 1 кинематически связан с ротором 2 буровой установки в его выхлопнуютрубу 3, помещены термопары 4 и 5, включенные встречно, а их свободные зажимыподключены к ограничительному сопротивлению 16 и корпусной шине прибора. Тахогенератор 6 кинематичесии связан сротором 2, а его выход подключен к конденсатору 7 интегрирующей цепи и регулируемому резистору ц, с помощью которогоменяется постоянная времени цепи; тахогенератор 9 кинематически связан с ротором2, а его выход подключен к конденсатору 10второй интегрирующей цепи и регулируемому резистору 11. Выходы интегрирующихцепей включены встречно подключены квходу ШИМ 12, выход которого подключенк лампе 13 накаливания оптрона, а его фоторезистор 14 включен в цепь обратной связи операционного усилителя 15, кинвертирующему входу которого подключено ограничительное сопротивление 16, а квторому входу сопротивление 17 смещения.Устройство работает следующим абраэом.При набросе нагрузки на роторе 2 буровой установки меняется режим работы двигателя 1, что приводит к изменениютемпературы выхлопных газов в выхлопной трубе 3,Скачкообразное изменение температуры в выхлопной трубе 3 приводит к изменению режима теплообмена газового потока стермопарами, имеющими различную инерционность, что приведет к появлению навыходе встречно включенных термопар,разностной термоЗДС переходного режима(динамической составляющей), которая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 15. Наброс нагрузки на роторе 2 буровой установки приводит к скачкообразному изменению скорости вра щения тахогенератооов 6 и 9, на выходеинтегрирующих цепей которых, включенных встречно, также появляется разностное напряжение переходного режима, так как постоянные времени интегрирующих цепей не 10 одинаковы. Динамическая составляющаяэтого напряжения поступает на ШИМ 12, Устройство, представляющее собой операционный усилитель 15, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор 14, 15 управляемый лампой накапливания 13 оптрона, подключенной к выходу ШИМ 12, на который подается управляющее напряжение реализует операцию деления входного напряжения, подаваемого на операцион ный усилитель 15 на напряжение управления обратной связи, приложенное к ШИМ, Следовательно, на выходе операционного усилителя будет иметь выходное напряжение, пропорциональное динамической со ставляющей крутящего моментаЕоМ= Ко Овых= Ко -о30 где Ко - коэффициент преобразвоания;Ес - значение термоЭДС термопар впереходном режиме;Оо - напряжение на выходе интегрирую.цих цепей в переходном режиме.35 С помощью регулируемых сопротивлений 8 и 11 добиваются одинаковых динамических свойств трактов измерения,Таким образом, устройство позволяетполностью устранить переходный процесс и40 постоянные составляющие параметров измерения на результат измерения, что позволяет сущесвтенно повысить точностьизмерения динамической составляющей переходного процесса. Точное знание дина 45 мической составляющей переходногопроцесса позволяет оптимизировать режимбурения скважин, уменьшить износ породоразрушающего инструмента, увеличить скорость проходки скважин, исключить50 предаварийные ситуации в процессе бурения,Формула изобретенияУстройство для измерения крутящегомомента на роторе буровой установки. со 55 держащее датчик скорости вращения рото-.ра буровой установки широтно-импульсныймодулятор, к выходу которого подключеноптрон, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого подключен фоторе1695157 Составитель Т.ИшковаРедактор А,Долинич Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 4155 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 зистор оптрона, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения чувствительности, в него введены второй датчик скорости, дизельныйдвигатель связанный с ротором буровой установки, две интегрирующие цепи с регулируемыми резисторами, связанными своими входами с выходами соответствующих датчиков скорости, и две встречно подклю-. ченные термопары различной инерцион-.ности, установленные в выхлопной трубе дизельного двигателя и связанные выходами с инверсным входом операционного 5 усилителя, при этом первые выходы интегрирующих цепей включены встречно, а другие связаны с выходами широтно-импульсного модулятора, причем датчики скорости подключены параллельно.