Моментомер ротора буровой установки

(59 4 С 01 Ь 3/00 Й комитет сссРетений и отнрцтий госуд дрс твенПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСА(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа(56) Авторское свидетельство СССР В 924527, кл. 6 01 Ь 3/ОО, 1980Авторское свидетельство СССР В 1107018, кл. С О 1 1. 3/ОО, 1983. (54) ИОМЕНТОМЕР РОТОРА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ(57) Изобретение относится к технике измерения параметров работы буровых установок и может быть применено в системах оптимизации режимов бурения. С его помощью возможно измерять крутящий момент на роторе буровой установки с высокой точно,.ЯО 1234734 стью и достоверностью за счет учетаскольжения двигателя и исключенияложной информации при спуско-подьем-,ных операциях, Для этого моментомерсодержит последовательно соединенные статический преобразователь активной мощности (ПАИ) 1, преобразователь отнощения напряжений в частоту (ПОНЧ) 2, элемент 3 совпадения и преобразователь частоты и напряжение (НЧН 1 4. С вторым входомПЧН 4 и с выходом ПА 11 1 связан узел5 моделирования КПД двигателя, ПАИ1 преобразует поступакщ 1 ие на еговходы линейные напряжения двух фаэдвигателя и токи этих Фаэ в сигналыв виде напряжения П постоянноготока, пропорциональные активной мощности. Сигнал О, и сигналы с источника напряжений, пропорциональныечастоте вращения ротора 1 З, поступают на входы ПОНЧ 2. С его выходапериодически снимается сигнал пря1234734 10 20 25 30 35 40 моугольной формы 0, частота Г которого пропорциональна отношениюО /О. Сигнал Б поступает и на входузла 5, с выхода которого на входПЧН 4 ноступает напряжение У . Навходы элемента 3 поступают три сигнала 01, 0 и 11, пропорциональные Изобретение относится к технике бурения скважин и предназначено для измерения момента на валу ротора буровых установок с электрическим приводом.Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений.На фиг. 1 приведена электросхема роторного моментомера; на фнг. 2 - графики напряжений и зависимости КПД двигателя от активной мощности.Роторный моментомер содержит связанный с цепью питания электродвигателя статический преобразователь 1 активной мощности, соединенный с ним преобразователь 2 отношения на-, пряжения в частоту, логическую. схему 3 совладения, первый вход которой связан с выходом преобразователя 2 отношения напряжений в частоту, преобразователь 4 частоты в напряжение, первый вход которого связан с выходом логической схемы 3 совпадения, .а выход предназначен для подключения измерительной и регистрирующей аппаратуры (не показана), и узел 5 моделирования КПД двигателя, вход которого связан с выходом статического преобразователя 1 актив-. ной мощности,. а выход - с преобразователем 4 частоть 1 в напряжение, причем вторые входы преобразователя 2 отношения напряжения.в частоту и логической схемы 3 совпадения связаны с источником напряжения, пропорционального частоте .вращения .вала ротора буровой установки, а третий вход логической схемы 3 совпадення - с источникомнапряжения, пропорционального величине давления в нагиетательной линии буровой установки.Иоментомер ротора буровой установки работает следующим образом. давлению нагнетания бурового раствора, На вход ПЧН 4 сигнал 11. проходит только при условии, что 11 и 11 не равны нулю, При спуско-подъем" яных операциях элемент 3 заперт. Выходной сигнал У с ПЧН 4 пропорционален мощностина валуротора.2 ил. 3Линейные напряжения двух фаэ питания электродвигателя Б И) и П И) и токи этих фаз х, (й) и 1, И) через входные зажимы устройства поступают на статический преобразовательактивной мощности. Выходной сигнал этого преобразователя Б в виде напряжения постоянного тока поступает на первый вход преобразователя 2. На второй вход этого преобразователя1 поступает сигнал 0 в виде напряжения постоянного тока, пропорционального частоте вращения ротора,Преобразователь 2 вырабатывает периодический сигнал прямоугольной формы 01, частота которого пропорциональна отношению сигналов Б Й. Преобразователь 2 работает следующим образом,В начальный момент времени на выходе компаратора АЗ существует отрицательное напряжение, Ключи К 2 и К 4 при этом замкнуты, а ключи К 1 и КЗ разомкнуты. На выходе интегратора на операционном усилителе А 1 напряже.ние Б, изменяется линейно с отрицательной крутизной. На прямом входе1компаратора-напряжение У, .(Фнг. 2 г) по величине равное П и образованное с помощью инвертора на операционном усилителе А 4. Когда напряжение Ц по абсолютной величине немного превзойдет напряжение Ц,=-Б фиг. 2 а, момент 1, ), на выходе компаратора АЗ появляется положительное напряжение Ц (Фиг. 28), В этот момент ключи К 1 и КЗ замыкаются, а ключи К 2 и К 4 - размыкаются. Ток заряда конденсатора С 1 изменяет знак, напряжение Б, начинает линейно изменяться в сторонубольших значений до момента с когда она несколько превысит положительное напряжение Б =Б. На выходе ком234734, 4нять подбором резисторов КЗ и К 5.Сплошной линией на фиг. 2 д показанареальная зависимость КПДот потребляемой двигателем активной мощности. Площадь импульсов напряжения,поступающих на резистор К 8, равнаЦ, и следуют импульсы через инб- тервал времени Т. Напряжение на выходе устройства Ц , при этом равно0Ц 1 Ц Циц ж-- ц мкМоментомер ротора буровой уСтановки, включающий связанный с цепьюпитания электродвигателя статический преобразователь активной мощности и соединенный с нкм преобразователь отношения напряжений в частоту,о т л и ц а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и достоверности измерений, он снабжен логической схемой совпадения, первый входкоторой связан с выходом преобразователя отношения. напряжений в частоту, преобразователем частоты в напряжение, первый вход которого сзязан с выходом логической схема совпадения, а выход предназначен дляподключения измерительной и фиксирующей аппаратуры,:и узлом моделирования КПД двигателя, вход которогасвязан с выходом статического преобразователя активной мощности, а выход - с преобразователем частоты внапряжение, причем вторые входы .преобразователя отношения напряжений вчастоту и логической схемы совпадения связаны с источником напряжения,пропорционального частоте вращениявала ротора буровой установки, а третий вход логической схемы совпадения - с источником напряжения, пропорционального величине давления внагнетательной линии буровой установки. зпаратора АЗ напряжение становится отрицательным, ключи К 2 и К 4 замыка ются, ключи К 1 и КЗ размыкаются и выше описанный процесс повторяется, На фнг. 2 скважность пилообразного напряжения равна двум, что выполняется при условии К,=К, К.Частота Г выходного сигнала прео разователя 2 пропорциональна отношению активной мощности к частоте вращения ротора. Через логическую схему 3 совпадения сигнал Ц проход только в том случае, когда существуют отличные от нуля сигналы Ц, и Ц т.е, когда одновременно вращается ротор, и имеется ненулевое давление нагнетания бурового раствора. Это происходит при добавлении и проработке ствола.Схема 3 совпадения во время спус ко-подъемных операций заперта. С выхода схемы совпадения сигнал поступает на.преобразователь 4 частоты в напряжение. По каждому положительному фронту. сигнала схемой 81 форми- д руется короткий импульс установки триггеров Т 1 и Т 2 в единичное состояние, Сигналом Ц (фиг. 2 ь) замыкает.ся ключ К 5, Одновременно начинается заполнение счетчика СТ импульсамиЗО генератора С. Когда в счетчик СТ записывается число И, триггеры Т 2 и Т 1 и счетчик СТ возвращаются в исходное состояние. Ключ К 5 размыкается. Время замкнутого состояния ключа К 5 фиксировано и равно =И/ , где 3 - частота генератора С.Частота замыкания ключа К 5 определяется по формуле. Ключ К 5 пропускает на вход интегратора на операционном усилителе А 5 напряжение Ц с выходаузла 5 моделирования КПД двигателя, где формируется напряжение, характеристика которого показана на фнг. 2 д пунктирной линией. Зависимость между напряжением Ц, на входе узла формирования напряжения КПД двигателя 5 и напряжением Ц на его выходе линейна пока ЦЭ не сравняется с напряжением пробоя стабилитрона ЧЗ, после чего насту 50 рает ограничение. Угол Р можно меПредлагаемое изобретение может быть использовано в системах оптимизации режимов бурения. Формула изобретенияСостааитель В.ИетрувииРедактор Я.ХЬвхаи Техред.Л.Сердвисоват в% ЮФ ююрЮФюе ащ аще4 ЕРЕЕй ррактор В. БутягПодпноиоеого комитета СССРний и открытийРаувская наб., д. 4 по дел13еее11 р 0 изйо оно-по кое предприят ктна аказ 2977/4 аж 778 сударстзеи аи изобретВй Ж "35 р кгород, ул