Устройство для измерения и задания нагрузки на долото

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 45/О ЕНИЯ К АВТОРСН тем,енныйеся ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗО СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Азербайджанский политехнический институт им, Ч. Ильдрыма(56) 1. Авторское свидетельство СССР515868,кл. Е 21 В 19/08,1976.2, Вольгемут Э.А., Исаченко В.Х, и др. Устройство подачи долота для бурения нефтяных и газовых скважин. МНед ра", 1969,с. 35-48 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ЗАДАНИЯ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО содержащее датчик веса, соединенный с ротором сельсина- датчика, задатчик нагрузки и сельсин-приемник, соедин с индИкатором, о т л и ч а ю щ е что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, оно снабжено муфтой, магнитным пускателем, выполненным из последовательно соеднненных кнопки и электромагнитного реле, приводом, который выполнен из электромагнита, подвижная часть которого через подвижно соединенные тягу и подпружиненное коромысло соединена с одной из полумуфг, задатчик нагрузки выполнен в виде редуктора, одна шестерня которого соединена с рукояткой, а другая - с одной из полу- муфт, другая из которых соединена с валом сельсина-приемника, а кнопка магнитного пускателя жестко соединена с рукояткой задатчика нагрузки, замыкакмцие контакты реле магнитного пускателя установ лены в цепи питания привода и статорной обмотки сельсина-приемника.102 Изобретение отностится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для измерения веса бурильнойколонны и задания нагрузки на долото.Известно устройство для измерения весабурильной колонны, содержащее упругийэлемент с наружными силовоспринммаюшими стержнями и внутренними ходоувеличителями, рычаги, снабженные двумя толкать, в которые упираются якоря индуктивных преобразователей, сочлененныхпосредством рычагов и тяги с электромагнитом 1Недостатками устройства являются от-сутствие сигнала для введения в системуавтоматического регулирования нагрузкина долото, а также то, что оно служитдля визуального наблюдения за величинойнагрузки на долото,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для измерения веса бурильной колонны и задания осевой нагрузки на долото,используемое в автоматическом регуляторе типа РПДЭ. Известное устройствосостоит из датчика веса ДВР, задатчиканагрузки, сельсина-датчика, соединенногосиндикатором, и сельсина-приемника. Дляпреобразования механического перемещениячувствительного элемента датчика весав электрический сигнал используютсясельсины, работающие в трансформаторномрежиме.Принцип работы известного устройствазаключается в следующем, При свободномкран-блоке талевой системы буровой лебедки (без бурильной колонны на крюке)поворотом вала сельсина-приемника добиваются нулевого показания измерительногоприбора. Затем поворотом вала роторасельсина-приемника, теперь уже при подвешенной к крюку бурильной колонне, не доходя до забоя, вновь добиваются нулевогопоказания измерительного прибора, после чего поворотом ротора сельсина-приемника вобратном направлении системе регулирования задается необходимая нагрузка надолото,Например, если после согласования валов сельсинов по лимбу вес колонны соответствует 100 т, то для задания нагрузки на долото в 20 т необходимо повернуть ротор сельсина-приемника по лимбу до отметки 80 т.Положение валов сельсинов (когда выходное напряжение сельсина-приемника равно нулю) соотвествует рассогласованию между их валами на 90, гак как в та- о 4585 2ком положении роторов сельсинов результирующая ЭДС, индуктируемая роторнымиобмотками в ее статорной обмотке, равнанулю 2 Д5 Недостатком известного датчика является то, что для измерения веса бурильной колонны и задания нагрузки на долототребуется много времени, при этом точность и быстрота измерения зависят от1 О квалификации обслуживающего персонала(уменьшение времени на вспомогательньеоперации, является одним иэ основных, факторов повышения производительностибурильных работ).15Бель изобретения - увеличение быстродействия и точности измерения,Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения и задания20нагрузки на долото, содержащее датчиквеса, соединенный с ротором сельснна-датчика, задатчик нагрузки и сельсин-приемник, соединенный индикатором, снабженомуфгой, магнитным пускателем, выполнен 25ным из последовательно соединенных кнопки и электромагнитного реле, приводом,который выполнен из электромагнита, подвижная часть которого через подвижносоединенные тягу и подпружиненное коромысло соединена с одной из полумуфт, заЗОдатчик нагрузки выполнен в виде редуктора, одна шестерня которого соединена рукояткой, а другая - с одной из полумуфг,другая из которых соединена с валом сельсина-приемника а кнопка магнитного пус 35 кателя жестко соедннена с рукояткой задатчика нагрузки, замыкающие контактыреле магнитного пускателя установленыв цепи питания привода и статорной обмотки сельсина-цриемника.40 На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства измерения изадания нагрузки на долото.Устройство содержит задатчик 1 нагрузки, выполненный из редуктора 2, шес 45 терни которого расположены на валах 3,и рукоятки 4, магнитный пускатель 5,выполненный из кнопки 6 и магнитногореле 7, привод 8, выполненный из электромагнита 9, подвижной его части 105 О (якоря), тяги 11, коромысла 12, шпонки 13 и пружины 14, сельсина-приемника 15, сельсина-датчика 16, датчик 17веса, муфту 18, состоящую из полумуфт 19 и 20.Для рассогласования валов сельсинаприемника 15 и сельсина-датчика 16 на90 замыкают накоротко статорную обмото3 10245Для углов рассогласования валов, отличных от 90 О в статорной обмотке сельсина-приемника индуктируется ЭДС, ,под действием которой по ней протекает ток короткого замыкания, создающий в обмотке возбуждения сельсина-приемни - ка 15 магнитный поток, взаимодействующий с результирующим магнитным потоком роторных обмоток сельсина-приемни ка 15. В результате этого вал ротора 1 О сельсина-приемника 15 стремится занять, положение, сдвинутое на 90 от положения0вала ротора сельсина-датчика 16. В таком положении роторов сельоина-датчика 16 и сельсина-приемника 15 в статорной обмотке сельсина-приемника не индуктируется ЭДС. С приближением угла рассогласования валов к 90,ток в статорной обмотке сельсина-приемника 15 стремится к нулю. 20Устройство работает следующим образом.При измерении и задании нагрузки на долото при подвешенном состоянии колонны бурильных труб, т.е. долото забоя не касается, рукоятка редуктора отводится в нулевое положение по лимбу редуктора, Пусковая кнопка 6 замыкает цепь магнитного реле 7, и при этом замыкаются замыкающие контакты 21 - 23. Срабатыва 30 ет электромагнит 9, оттягивая друг от друга посредством тяги 11 и коромысла 12 пспумуфгы 19 и 20, Попумуфта 19 насажена на вал сепьсинаприемника 15, а полумуфта 20 при помощи шпонки 13- на вал редуктора 2 с возможностью пере-З мещения в продольном направлении. 85 4При замыкании контакта 21 вал сель- сина-приемника 15 занимает положение, соответствующее рассогласованию валов и сельсина -приемника 15 и сельсина датчика 16 на 90, и индикатор сельсина -приемника 15 указывает вес бурильной колонны. Отпускается кнопка.6 и цепь магнитногореле 7 размыкается,размыкая при этом кон-такты 21 - 23. Под действием пружины 14 полумуфгы 19 и 20 прижимаютсядруг к другу, и поворотом рукоятки 4редуктора 2 задается необходимая нагрузка на долото, которая посредством сцепленных полумуфт 19 и 20 передается навал сельсина-приемника 15, что дает рассогласование валов сельсина-датчика 16на угол, пропорциональный заданной нагрузке, т,е. выходное напряжение сельсина-приемника 15 пропорционально углурассогласования,Замыкая накоротко статорную обмоткусельсина-приемника 15, ротор его поддействием тока короткого замыканиястремится занять положение, соответствукмцее углу рассогласования сельсинов 90что увеличивает быстродействие всегоустройства.Так как на валу сельсина-приемника 15при взвешивании бурильной колонны неимеется момента сопротивления, когда полумуфты 19 и 20 оттянут друг от друга,то точность измерения зависит только отпотерь в самом сельсине-приемнике, вследствие чего обшая точность измерения повышается.