Устройство автоматического управления электротормозной машиной бурового агрегата

. В 19 ОО гсгА"с.я лМ О ЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВ ОРСКОМ тип). ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельскомхозяйстве и на транспорте"Недра, 1978, с. 90-94,2. Энергетика и электрооборудование установок нефтяной и газовой промышленности. Тематические научно-технические обзоры, М., ВНИИОЭНГ, 1970,с. 28-31.3. Моцохейн Б.И. Эарубежные буровые установки с автономным электрическим приводом. Обзор зарубежной литературы. М., ВНИИОЭНГ, 1968, с. 17.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3338100/07,(54) (57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГбУПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОРМОЭНОЙ МАШИНОЙБУРОВОГО АГРЕГАТА, содержащее блоксравнения, выход которого соединен содним из входов регулятора скорости,выход которого через регулятор токас датчиком тока возбуждения соединенс входом тиристорного возбудителяэлектротормозной машины, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения скорости спуска колонны,оно дополнительно снабжено блокомкоррекции, блоком задания отсечкипо скорости и датчиком веса колонны,соединеннымчерез блок коррекциис регулятором скорости, а черезблок отсечки по скорости - с блокомсравнения.Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в устройствах регулирования тормозного момента буровой лебедки.Торможение буровой лебедки при спуске бурильной или обсадной колонны в скважину производится нри помощи основного механического тормоза и вспомогательной электрической тормозной машины ЭТМ), которая соедине на с валом барабана лебедки и 10 воспринимает энергию, развиваемую при спуске груза. Кинематические схемы допускают в качестве ЭТМ на буровых установках с электроприводом постоянного тока использовать элект родвигатель лебедки, работающий в режиме динамического торможения.Известно устройство, содержащее ЭТМ, резистор динамического торможе- ния, обмотку возбуждения, датчик то- р 0 ка возбуждения, управляемый тиристорный возбудитель, регулятор тока возбуждения, эадатчйк тока возбуждения. В данном устройстве тормозной момент формируется с помощью задат чика тока возбуждения ЭТМ 1 .Известно также устройство, содержащее ЗТМ, резистор динамического торможения, управляемый тиристорный возбудитель, обмотку возбуждения, датчик тока возбуждения, регулятор тока возбуждения, устройство сравнения заданной и текущей скорости спуска, задатчик скорости и регулятор скорости спуска 2В устройстве для формирования тормозного момента используется обратная связь по скорости, вступающая в действие по достижении заданного значения скорости, задание которой определяется и устанавливается,бурильщиком в зависимости от веса колонны. В устройстве используется постоянная обратная связь по скорости, т.е, нет регулирования коэффици ента обратной связи по скорости, что ухудшает качественные показатели динамических процессов разгона колонны. В устройстве не предусмотрен также автоматический выбор раци ональной скорости спуска.Известны также устройства ручного управления ЭТМ, не содержащие элементов автоматики 3.) .Недостатком указанных устройств .является то, что установившаяся скорость спуска колонны в этих устройствах выбирается бурильщиком в зависимости от веса колонны, наблюдаемого по индикатору веса. При этом для 60 обеспечения интенсивного разгона лебедки до установившейся скорости в устройстве применяется обратная связь по скорости, вступающая в действие после заданного фиксированно го значения скорости, устанавливаемого бурильщиком.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство управления, содержащее блоксравнения, выход которого соединенс одним иэ входов регулятора скорости, выход которого через регулятортока с датчиком тока возбуждениясоединен с входом тиристорного возбудителя ЭТМ,В известном устройстве бурильщикустанавливает сигнал отсечки по скорости на величину обратной связипо скорости в зависимости от показаний индикатора веса колонны 4 .Недостатком известного устройства является то, что задание на тормозной момент при спуске, а поэтомуи значение установившейся скоростиспуска выбираются бурильщиком.При этом неточное задание уставкикомандоаппарата приводит к тому, чтопри завышении веса уменьшается установившаяся скорость спуска и тем самым снижается производительность лебедки. При задании уставки веса мень-.ше действительного веса колонны перегружаются ЭТМ и другие элементыпривода, что приводит к снижению надежности устройства. Кроме того,ручная установка командоаппарата дополнительно требует постоянного внимания бурильщика на не основных операциях спускоподъема,Цель изобретения - повышение скорости спуска колонны,Поставленная цель достигается тем,что устройство автоматического управления электротормозной машиной бурового агрегата, содержащее блок сравнения, .выход которого соединен с одним из входов регулятора скорости,выход которого через регулятор токас датчиком тока возбуждения соединенс входом тиристорного возбудителяэлектротормозной машины, дополнительно снабжено блоком коррекции, блокомзадания отсечки по скорости и датчиком веса колонны, соединенным черезблок коррекции с регулятором скорости, а через блок отсечки по .скорости - с блоком сравнения.На фиг. 1 представлена блок-схемасистемы автоматического управленияэлектротормозной машиной буровогоагрегата; на фиг. 2 - блок-схемаблока коррекции; на фиг. 3 - график,иллюстрирующий работу блока отсечкипо скорости.Регулятор 1 тока (фиг. 1) соединен с входом тиристорного возбудителя 2, выход которого подключен к обмотке 3 возбуждения, Датчик 4 токавозбуждения соединен обратной связьюпо току с входом регулятора 1 тока.На вход регулятора 1 подключен регулятор 5 скорости спуска.Регулятор 5 скорости имеет двавхода. Первый вход соединен с выходом блока б коррекции, который своим входом соединен с датчиком 7 веса, 5например, типа ДГК.782.003, Второйвход регулятора 5 связан с блоком 8сравнения, который одним входом соединен с блоком 9 отсечки по скорости, адругим входом - с датчиком 10 Оскорости. Вход датчика 10 скоростисоединен с тахогенератором 11, меха"нически соединенным с ЭТМ 12, нагруженной на резистор 13 динамическоготорможения, 15Блок коррекции (фиг. 2) по скорости со своими связями предназначендля формирования обратной связи поскорости в зависимости от текущеговеса колонны. Блок задания отсечки 20по скорости со своими связями обеспечивает изменение задания тормозного момента по закону постоянства мощ.ности ЭТМ в зависимости от веса колонны, что формирует изменение тормозного момента при спуске колонныпо рациональной тахограмме.Выходное напряжение блока 9 09 .является по существу запирающим на"пряжением в системе регулирования 3 Оскорости. Из фиг. 3 видно, что примаксимальном весе колонны (напряжение О) имеет место запирающее напряжение, равное нулю, в этом случаеобратная связь по скорости начинает действовать сразу же в началеразгона, а при уменьшении веса колонны запирающее напряжение 09 уве-.личивается, в результате чего приразгоне обратная связь по скоростиначинает действовать не сразу, атолько при увеличении сигнала Оодо величины, превышающей запирающеенапряжение О , что и требуется.Система автоматического управле-,ния ЭТМ бурового агрегата работаетследующим образом,При снятии колонны с клиньев навыходе датчика 7 веса появляетсясигнал 0, который поступает на блокб коррекции и блок 9 задания отсечки. Выходной сигнал 06 блока б коррекции (коэффициент коррекции обрат.ной связи по скорости) формируетсяиз соотношений55ОьОсм.А 4.зО При этом сигнал на выходе, блока14 формируется в видеОН=О при О 7 ОО,4 =Оо,- О приЦОщ, 60а сигнал на выходе блока 15 Формиру.ется в видеЦ: 0 при ОО опт, ООопп- От при ОтОовгде Осм - напряжение смещения блокакоррекции; 65 О - опорное напряжение соответаф оцственно блоков 14 и 15; К К,К - коэффициенты усиления соот 3ветственно первого, второгои третьего входов блокакоррекции,Таким образом, в блоке б коррекции происходит автоматическое изменение коэффициента обратной связи по скорости в зависимости от веса колонны.Выходной сигнал блока б коррекции 0 поступает на первый вход регулятора 5 скорости.ВЫходной сигнал 09 блока 9 задания отсечки по скорости формируется при подаче сигнала О в следующем виде:Ц="4 "см "дт ьгде 0 - напряжение смешения блока задания отсечки;К, К - коэффициент усиления блока задания отсечки.На вход блока 8 сравнения, где осуществляется сравнение заданной и. текущей скоростей спуска, поступают два сигнала: сигнал задания отсечки О и сигнал текущей скорости спуска колонны с датчика скорости О .При превышении сигналом скорости спуска уровня задания отсечки по скорости выходной сигнал блока 8 поступает на второй вход регулятора 5 скорости, где происходит перемножение сигналов О и 08, Выходной Сигнал регулятора скорости О 5 является задающим для регулятора 1 тока возбуждения. Выходной сигнал регулятора тока возбуждения определяет величину тока возбуждения тормозной машины. При вращении тормозной машины от протягивающего груза ЭТМ работает в. режиме динамического торможения. Величина тормозного момента определяется током возбужде-. ния и скоростью спуска.1Целесообразность реализации изобретения экспериментально проверена на полупогружной плавучей буровой установке "Шельф". Система автоматического управления ЭТМ может быть выполнена на любой серии микросхем, в том числе и на серийно выпускаемых блоках унифицированной блочной системы регулирования УБСР-АИ. Предлагаемая система может быть применена на буровых установках, имеющих ЭТМ.Экономическая эффективность от внедрения предлагаемой системы может быть ориентировочно определена путем сравнения расчетных данных по производительности лебедки при оптимальном управлении ЭТМ и экспериментальных данных по системе, применяемой в настоящее время и являю 4"Тираж 564 ПодГосударственного, комитета СССРо делам изобретений и открытий035, москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 писно иал ППП фПатент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 щейся одновременно базовым устройством,Время, затрачиваемое для проведения операции спуска на одну свечу,,определяется в виде1 ф 2 фЪфФф 6 )где с - время спуска одной свечи,которое зависит от тактикии скорости спуска;- время необходимое для сня 2тия колонны с тормозов;В - время, необходимое для проведения операции свинчивания колонными с 4 - время, необходимое для заноса свечи на место;- время, необходимое для подготовки операции спуска.Предлагаемое устройство автоматического управления ЭТИ позволяет сократить время 1 до нуля и время С 4 до минимальной величины, за счет выбора рациональной скорости спуска.Тем самым общее время, необходимое для проведения операции спуска на одну свечу, сократится как минимум на с=3 с,