Индикатор мощности электродвигателя бурового станка

сСоюз СоветскихСоциалистицескихРеспублик Зависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 18 1 Х.1967 (ЭЬ 1184828/24-7)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 21.Х 11973, Бюллетень46Дата опубликования описания 10.17.1974.М, Кл, 601 г 2 Государственный комитет Совета Министров СССР па делам изооретений и открытий. Бройтма аявител ИКАТОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИ ГАТЕ БУРОВО ГО СТАНКАО Для упрощения ции токовая обмо включена в цепь пряжения - в цеп довательно с тра5 На фиг, 1 прив теристики двигат ния, на фиг. 2 - ская схема опись ности,компенсационной комтка ваттметра можетнапряжения, а обмотокь токовой нагрузкинсформатором тока,едены вольтамперные хеля и источников наппринципиальная электзнаемого индикатора мутбь а на- послерак рич м Известные измерители мощности бурового станка до настоящего времени не нашли широкого применения на производстве вследствие их малой чувствительности. Развиваемая мощность двигателя бурового станка при бурении затрачивается на вращение передаточного механизма бурового станка, колонны бурильных труб, преодоление трения вращения породоразрушающего инструмента по забою, а также непосредственно на разрушение горной породы. Все известные измерители мощности показывают суммарную мощность, затрачиваемую электродвигателем, и, поскольку даже на сравнительно небольшой глубине доля последней составляющей мала по сравнению с остальными, изменения мощности, расходуемой на бурение, такими приборами почти не регистрируются. В то же время именно эти изменения и представляют наибольший интерес, по. скольку по,ним можно судить; о характере работы наконечника на забое (плавно или рывка. ми), что особенно важно при алмазном бурении; о возможности перехода на повышенные значения параметров режима (осевой нагрузки, скорости вращения) с целью получения роста скорости проходки или же, наоборот, о необходимости снижения этих параметров во избежание порчи наконечника или аварии; об усложнении условий, в которых протекает бурение (окопление шлама, тормоЗящее влияние керна); об изменении буримых,пород.Известные индикаторы мощности, содержащие ваттметр с трансформатором токо и ком пенсатор, не обеспечивают высокой точностиизмерений из-за зависимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения,Для повышения точности измерений путемуменьшения зависимости показаний прибора О от колебаний питающего напряжения предлагаемый индикатор снабжен блоком питания, имеющим вольт-ам пер ную хараистеристику, аналогичную характеристике электродвигателя, и выполненным в виде стабилизатора на пряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного напряжения,которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу компенсатора.45 50 55 60 65 Индикатор мощности состоит из обычного киловаттметра с пределами измерения от О до 3 - 6 квт, включенного в измерительную цепь таким образом, что он измеряет разность между двумя величинами мощности, одна из которых является суммарной мощностью электродвигателя во время бурения и той же мощностью при холостом вращении полностью спущенной в скважину бурильной колонны (при осевой нагрузке, равной нулю). Это делается путем установки стрелки прибора на нуль во время холостого вращения. При этом на шкале, с которой связана рукоять компенсатора, откладывается мощность холостого вращения. После задания осевой нагрузки стрелка киловаттметра начинает отклоняться от нуля и показывать избыточную мощность, большая часть из которой расходуется на бурение. Сумма скомпенсированной по указателю рукоятки компенсатора и избыточной по показанию прибора мощности дает полную мощность электродвигателя бурового станка.Характеристика специального источника компенсирующего напряжения должна быть подобной вольт-амперной характеристике двигателя. В противном случае измерение мощности по компенсационному принципу дает большие погрешности при существенных колебаниях питающего напряжения, которое имеет место на буровых работах.На фиг. 1 приведена типовая, обобщенная по моменту вольт-аиперная характеристика 1 асинхронного двигателя бурового станка. Пусть вначале работа двигателя характеризовалась точкой 1. Затем произошло снижение напряжения и работа, двигателя стала характеризоваться точкой 2. Если компенсирующее напряжение линейно зависит от питающего (характеристика 11), то при снижении налряжения питания в показания прибора вносится ошибка, равная сумме приращения сигнала потребляемого двигателя (1 - 2) и изменения компенсирующего напряжения (1 - 2), Только в том случае, когда характеристика компенсирующего напряжения подобна характеристике двигателя, ошибка может быть исключена.В предлагаемом устройстве характеристикой компенсирующего напряжения является линейная аппроксимация 111 нелинейной характеристики асинхронного двигателя, на ко. торой точки 1 и 2 соответствуют точкам 1 О и 2 о Она получена путем вычитания стабилизированного (прямая 1 Ч на фиг. 1) и нестабилизированного (прямая 11 на фиг. 1) напряжений. Проведенные исследования показывают, что благодаря выбору соответствующих параметров компенсатора ошибка измерений не превышает при колебаниях питающего напряжения в диапазоне +10: 25, семи процентов от предела измерений самого указывающего прибора неокомпенсированной мощности при пятикратном увеличении чувствительности способа измерений, Погрешность же измерения всего диапазона не превышает 1,40/, (7:5). 5 10 15 го 25 зо 35 40 4Для рассматриваемого случая буровых работ такие показатели являются вполне удовлетворительными.Индикатор мощности, показанный на фиг, 2, работает следующим образом.После окончания спуска включается вращение буровой колонны и производится взвешивание снаряда. В это же время включается кнопка К. Реле Р, возбуждается и, беря себя на самоблокировку с помощью контакта Р и замыкает измерительную схему (контакт Р), а также сигнальную лампочку Л (контакт Р,), Так как коммутация токов от нуля до пяти амнер представляет определенные технические трудности, то применяемый ватт- метр включен на напряжение токовой обмоткой А через нестабилизированную обмопку У источника питания, а высокоомная обмотка напряжения У с зашунтированным добавочным сопротивлением Р служит для контроля сигнала нагрузки, поступающего с трансформатора тока ТТ. После включения прибора производится компенсация сигнала с помощью потенциометра Я, питание которого осуществляется разностью напряжений, развиваемых стабилизированным (обмотка Ю) и нестабилизированным (обмотка вз) источниками,В случае превышения измеряемым сигналом заданного уровня срабатывает реле Ркоторое своими контактами Р, и Р,включает сигнализацию ЗС и разрывает измерительную цепь,После окончания бурения выключается вращение бурильной колонны, Реле Р выключается, так как напряжение удержания его контактов выше сигнала тока холостого хода двигателя бурового станка. В связи с этим прибор автоматически выключается после окончания бурения и тем самым предохраняется от резких и больших всплесков нагрузки, сопровождающих спуско-подъемные операции. Сердечник СТ совместно с конденсатором С составляют резонансный контур стабилизатора.Предмет изобретенная1. Индикатор мощности электродвигателя бурового ставка, содержащий ваттметр с трансформатором тока и компенсатор, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения завиоимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения, индикатор снабжен блоком питания, имеющим вольт-амперную характеристику, аналогичную характеристике электродвигателя, и выполненным в виде стабилизатора напряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного напряжения которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу компенсатора.2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения компенсационной коммутации, токовая обмотка ваттметра включена в цепь напряжения, а обмотка налряжения - в цепь токовой нагрузки последовательно с трансформатором тока,1)724Составитель И. Днепровская Редактор И. Шубина Техред Т, МироноваКорректор Н. Аук Заказ 783/12 Изд,1044 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография пр. Сапунова, 2