Устройство для измерения механической скорости бурения

Союз СоветскмнСоцмалмстмческмнРеслублмк ссс 785467 Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 622.24. .082 (088.8) оо делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Ю. Н. Турчанинов, А. И. Хизгилов, В. А. Ролик и Л. Г. Ипполитова Специальное конструкторское бюро средств аг оматнзации Министерства приборостроения, срелств автоматизации и систем управления СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ1 релнол а гае мое изобретение относится к области контроля и измерения параметров процесса бурения иа буровых установках.Известно устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее сельсин-латчик, ротор которого связан со шпинделем бурового станка, регистрирующий блок с индикатором, усилитель, подключенный к индикатору через сглаживающий фильтр, исполнительный двигатель, связанный с валом статора сельсина через пони. жающий редуктор (1.Известно также устройство лля измерения механической скорости бурения, содержащее первичный преобразователь перемещения инструмента, генератор импульсов времени и вторичную аппаратуру обработки информации (2.К выхолу датчика подачи через индикатор направления лвижения и датчик интерйталов пути с целью обеспечения измерения скорости в широком диапазоне, под. ключен делитель пути на время, выполнен ный в виде генератора.Основными недостатками известных устройств является дискретное измерение ско. рости и невозможность использования его в условиях морского бурения.Целью настоящего изобретения являетсяобеспечение непрерывного измерения средней механической скорости н повышение точ ности измерения средней механической скорости при бурении на море.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для измерения механической скорости бурения снабжено блоком умиоже.1 Оиия числа импульсов, четырьмя схемами И, счетчиком подачи, регистром подачи, первичным преобразователем нейтрали, лвумя управляемыми делителями частоты первым делителем частоты, генератором импульсов времени, состояцтего из генератора опорных 15 частот и второго делителя частоты, регист.ром времени, счетчиком и регистром скорости, регистром времени и цифроаналоговым преобразователем, при этом выход первичного преобразователя подачи бурового инструмента подключен через последовательно соединенные блок опрелелеиия направления лвижения, блок умножения числа импульсов, первую схему И и счетчик подачи к одному из входов регистра иолачи, со вто 785467рому входу которого подключен через блок управления, первичный преобразователь нейграли и олин из входон регистра времени, второй вход которого подключен через последовательно соединенные счетчик времени, четвертую схему И, второй делитель часготы, генератор опорных частот, первый делитель частоты, третью схему И, второй управляемый делитель частоты, счетчик и регистр скорости и цифроаналоговый преобразователь к измерительному прибору, причем выход регистра подачи подключен к одному из входов первого управляемого делителя, второй вход которого подключен через вторую схему И к выходу первого делителя частоты, а выход подключен к одному из входов триггера, второй вход которого подключен ко входу блока управления, а выход подключен ко входу второй схемы И и входу третьей схемы И, а выхОд первой схемы И подключен к блоку управления и нходу четвертой схемы И, выход переключателя диапазонов подклоцен ко входу блока умножения числа импульсов, а выход регистра времени подклоцен ко входу второго управляемогО делителя.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения механической скорости бурения содержит первичнь;й преобразователь подачи 1, блок определении направления движения 2, блок умножения числа импульсов 3, первую схему И 4, счетчик подачи 5, регистр подачи 6, переключатель диапазонов 7, первичный преобразователь нейтрали 8, блок управления 9, генератор импульсов времени 10, состоящий из генератора опорных астот 11, второго делителя частоты 12, четвертую схему И 13, счетчик времени 14, регистр времени 15, счетчик скорости 16, регистр скорости 17, цифроаналоговый преобразователь 18, измерительный прибор 19, первый делитель частоты 20, делительное устройство 21, состоящее из первого и второго управляемых делителей частоты 22 и 23, второй и третьей схемы И 24 и 25, триггера 26 и источника питания 27.Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Наиболее целесообразным методом измерения механической скорости является ее определение по усредненным значениям по формуле где ЬП - интервал подачи за время ЬТ,Метод непрерывного измерения средней механической скорости бурения внутри и в конце интервала квантования подаци сос. тоит в следующем: процесс измерения производится непрерывно со времени начала измерения скорости и основан на принципе деления суммарной подачи на время, которое отсчитывается с начала цикла измерения 10 3 20 Х 5 30 35 скорости. 11 икл измерения определяется интервалом подачи, устанавливаемым в соответствии с выбранным диапазоном измереия скорости. Изменение результата измерения осуществляется Ь момент среднего положения платформы полупогружной буровой установки в процессе ее вертикальной качки, вызванной волнением моря. При отсутствии качки, изменение результата осуществляется а втоматицески.С целью уменьщения погрешности измерения скорости, число импульсон подачи, поступающих от первичного преобразовате. ля подачи, умножается на постоянную величину, соответствуюгцую выбранному диапазону измерения.Таким образом, внутри ингервала квантования непрерывно измеряется средняя скорость подачи крюка, а на концах интерваласредняя скорость долота с заданной погрецпностью при таком способе измерения бурильщик по стрелке прибора определяет мгноненнуо реакцию на все движения крюка, а в конце никла замера - усредненную скорость бурения интервала подачи.Устройство работает следующим образом.При нажатии кнопки сброса. устройство устанавливается в исходное состояние. С приходом импульса с первичного преобразователи подачи начинается измерение скорости. При бурении импульсы подачи поступают на вход блока умножения числа импульсов, Первичный преобразователь подачи обладает той особенностью, цто импульсы подаци формируктся н его выходе н момент нахождения платформы полупогружной буровой установки в верхнем положении. Каждый импульс н преобразователе подачи является носителем информации о перемещении бурового инструмента. С выхода блока Умножения числа импульсов, где число импульсов умножается па постоянную величину, в зависимости от выбранного диапазона измерения, импульсы через схемы И 4 поступают на вход счетчика подачи 5. Одновременно в счетчик времени 4 поступают импульсы времени с генератора импульсов времени 10. С приходом сигнала с первичного преобразователя нейтрали 8 (либо автоматически) блок управления 9 формирует импульсы записи хода подачи и времени в соответствующие регистры и импульсы начала операции деления подачи на время, выполняемую делительным устройством. Делительное устройство 21 построено с использованием принципа развертывающего преобразования.Принцип заключается в следующем. Если величину Х интегрировать в течение вре. мени т после чего интегрировать другую величину Х в течении времени т до ра. венства абсолютного значения величины нэ/1 х,сй/ = / 5 хЙВ 1Предположим, что х, и ху остаются пос- тоянными в течении времени интегрирования, тогдас=- М (т 1 = - Работает устройство следующим абра зом. 16С приходом импульса начала операции деления, Код из счетчика переписывается в управляемый делитель частоты, трипер 26 устанавливается в единичное состояние и открывает элементы И 24 и И 25. Импуль. сы с частотой Г, поступают на вход управляемого делителя и через г= Х,Т( = в -1- (триггер вернется н исходное состояние, а элементы И закроются. За это время на выходе схемы И формируется число-импульсный код 1,1 Р (чзз= У - - 11 -Откуда видно, что при заданном соотцо шении ( величина М з характеризуется соГотношей 1 емЙтВ счетчике скорости фиксируется результат делеция н цифровой форме, пропорциональный механической скорости. Затем результат преобразуется н аналоговую форму с помощью цифроаналогового преобразователя, на выходе которого включено отсчетное устройство (вольтметр постоянного тока).Для определения диапазона измерения, в котором необходимо произнести отсчет скорости по шкале измерительного прибора перед бурильщиком, рядом с измерительным прибором, имеются сигнальнье лампы, указывающие диапазон измерения.Выбор диапазона измерения осуществляется автоматически, с помощью переключа.теля диапазонов скорости, подключенногок выходу цифроаналогового преобразова ц теля, Переключатель представляет собой реверсивную систему выбора диапазона и состоит из двух компараторов напряжения, реверсивного счетчика, дешифратора состояния счетчика и исполнительных реле. д Если выполняется условие 1.)вь,)1) , где Ц пороговое напряжение, соответствующее . верхнему пределу выходного напряжения, то один из компараторов разрешает вычитание из результата, накопленного в счетчике тактовых импульсов с делителя час тоты. Если 1)вц(1)п где Бп - пороговое напряжения, соответствующее нижнему пределу выходного напряжения, то компа, ратор разрешает сложение импульсов. Сложение или вычитание будет продолжаться до тех пор, пока не выполнятся неравенства Б (ЦС 1.)в, при этом процесс выбора предела измерения заканчивается. Формцлп иаобретенняУстройство для измерения механической скорости бурения, включающее первичный преобразователь подачи бурового инструмента, блок управления, триггер, перекгпочатель диапазонов блок управления, блок определения направления движения, счетчик времени и измерительный прибор, отлцчаюи 1 ееся тем, что, с целью обеспечения непрерывного измерения механической скорости и понышения точности измерения средней механической скорости при бурении ца море, оцо снабжено блоком умножения числа и(зпульсон, четырьмя схемами И, счетчиком подачи, регистром подачи, первичным преобразователем нейтрали, двумя управляемыми делителями частоты, первым делителем частоты, генератором импульсов времени, состоящего из генератора опорных частот и второго делителя частоты, регистром времени, счетчиком и регистром скорости, регистром времени и цифроаналогоным преобразователем, при этом выход первичного преобразователя подачи бурового инструмента подключен через последовательно соединенные блок определения направления движения, блок умножения числа импульсов, первую схему И и счет.чик подачи к одному из входов регистра подачи, ко второму входу которого подключен через блок управления первичный преобразователь нейтрали и один из входов регистра времени, второй вход которого подкл(очец через последовательно соединенные счет гцк времени, четвертую схему И, второй делитель частоты, генератор опорных частот, верный делитель частоты, третью схему И, второй управляемый делитель частоты, счетчик и регистр скорости и цифроаналоговый преобразователь к измерительному прибору, причем выход регистра подачи подключен к одному из входов первого управляемого делителя, второй вход которого подключен через вторую схему И к выходу первого делителя частоты, а выход подключен к одному из входов триггера, второй вход которого подключен ко входу блока управления, а выход подключен ко входу второй схемы И и входу третьей схемы Й, а выход первой схемы И подключен к блоку управления и входу четвертой схемы И, выход переключателя диапазонов подключен ко входу блока умножения числа имцульсон, а выход регистра времени под. ключен Ко входу второго управляемого делителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизегоставитель Г. Данилова Редактор Т. Авде Яцик Техред А. БоЯкас Корректор М Лемцик Заказ 879 /33 Тираж 626 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытиЯ13035, Москва, Ж - 35, Раупгская иаО., д. Ф/5 Филиал ППП аПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4