Устройство контроля работы бурового ключа

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 110179 (21) 2713083/22-03с присоединением заявки йо(5 т)М. Кл, Е 21 В 45/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения 54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАБОТЫ БУРОВОГО КЛЮЧАЦель изобретения - обеспечениевозможности контроля работы буровогоключа с инерционной массой.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее измеритель ный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блоксигнализации, снабжено аналоговымуказателем крутящего. момента, счетчиками импульсов крутящего момента и 20 циклов срабатывания ключа, причемизмерительный преобразователь крутящего момента выполнен в ниде датчикауглового ускорения, который кинематически связан с инерционной массой бу рового ключа, при этом выход датчикауглового ускорения подключен черезусилитель ко входам аналогового указателя крутящего момента и релейной1 схемы, выход которой, подключен ко вхо дам блока сигнализации и счетчиков Изобретение относится к устройствам для свинчивания и развинчиваниябурильных и обсадных труб и заданиякрутящего момента,Известен буровой ключ инерционного действия, в котором развиваетсякрутящий момент за счет торможенияимеющейся в нем инерционной массы(маховика) 1) .Принцип измерения крутящего момента с по 1;ощью преобразования развиваемого ключом усилия в электрическийсигнал не применим к такому ключу,поскольку этот крутящий момент .возникает за счет торможения инерционноймассы, носит характер кратковременныхимпульсов и не может быть измерен спомощью статических преобразователей.Преобразование крутящего момента вусилие в таких ключах не предусмотрено. Отсутствие моментомера не позволяет контролировать крутящий момент,развиваемый ключами инерционный дей"ствия при свинчивании бурильных иобсадных труб. Это приводит к снижению усталостной выносливости разьбовых соединений бурильных труб, к увеличению износа реэьб и, в конечномсчете, к большому числу аварий, особенно в роторном бурении. Известно устройство контроля работы бурового ключа, содержащее измерительный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блок сигнализации 21.Однако данное устройство не обеспечивает воэможности работы бурового ключа с инерционной массой,импульсов крутящего момента и циклов Контакты реле Р 5, Рб и Р 7 коммутисрабатывания ключа. руют цепи питания лампочек Л 1, Л 2 иУстройство позволяет контролировать ЛЗ, образующих световой индикаторкрутящий момент, развиваемый буровым сигнального устройства, и счетчиковключом инерционного действия, а также импульсов СИ 1, СИ 2 и СИЗ. Другая групавтоматически подсчитывать число им- па контактов этих реле, соединенныхпульсов момента беэ существенного из 5параллельно, подключает к источникуменения конструкции ключа, питания резистора к б, соединенныйНа фиг. 1 приведе а функциональная с конденсатором С 2, Цепь питания реэлектрическая схема устройства контро- ле Р 1 замыкается через контакты выля работы бурового ключа; на фиг. 2 - ключателя В, механически связанногографик зависимости напряжения сраба с ручкой б, переключающей пневмоцепитывания реле Р 2, РЗ и Р 4 от сопротив- бурового ключа на режим развинчивания.ления резистора Ц Устройство работает следующим обПринцип действия преобразователя разом,основан на измерении отрицательного Импульс напряжения, возникающий науглового ускорения инерционного эле зажимах обмотки 4 при торможении ромента (механика) ключа, запоминаниитора тахогенератора, усиливается иего максимального значения и пропор- подается на параллельные цепи, присоциональном преобразовании этого эна- единенные к выходу усилителя. Конденчения в показания стрелочного индика- сатор С 1 заряжается через диод Л итора и сигнального устройства. Пос резистор 8 2 до амплитудного значениякольку момент инерции подвижной час- импульса. Вследствие наличия диодати ключа, приведенный к валу махови- конденсатор С 1 заряжается только чека, величина постоянная, инерционный рез высокоомную цепь вольтметра ИП.момент, развиваемый челюстями ключа В результате разряд конденсатора С 1пропорционален отрицательному углово- происходит значительно медленнее заму ускорению маховика. Запоминание 25ряда, так что подвижная часть вольтмаксимального значения сигнала необ- метра успевает отклониться на угол.ходимо для визуального отсчета показа- припорциональный .амплитуде импульса.ний по стрелочному приборУ и сигналь- Тем самы осуществляется запоминаниеному устройству. Счетное устройство амплитуды импульса в цепи вольтметра.подсчитывает число импульсов момента ЗО Возникновение импульса напряженияс различным амплитудным значением. на выходе усилителя вызывает протекаДатчиком углового ускорения махо- ние тока через резистор 7 3 и обмоткивика служит асинхронный тахогенера реле Р 2, РЗ, Р 4. Нали .ие различныхтор, Известно, что при питании обмот- по номиналу резисторов Й 4 и Р 5 привоки возбуждения такого тахогенератора 35 дит к тому, что эти реле срабатываютпостоянным током ЭДС его сигнальной при разных значениях амплитуды выходобмотки пропорциональна. угловому ус- ного импульса, Обозначим это напряжекорению ротора. Вал тахогенератора ние амплитуды через . , выведенноесоединяется с маховиком зубчатой сопротивление резистора к 3 через Рпередачей. Зависимость. значений О , при которыхНа цилиндрической поверхности ма- происходит срабатывание реле Р , РЗ,2ховика 1 (фиг. 1) бурового ключа на- Р 4, от сопротивления Й показана нарезаны зубья, и с ним сопрягается фиг, 2, Наклон прямых и расстояниязубчатое колесо 2, сидящее на валу между ними зависят от соотношениятахогенератора Г, сопротивлений обмоток реле Р 2, РЗ,Обмотка возбуждения 3 тахогенера Р 4 и резисторов Р 4, Р 5.тора присоединена к источнику постоян- Таким образом, изменяя сопротивленого напряжения Ц через резистоР В 1 ние резистора к 3; изменяем напряжениеограничивающий ток питания обмотки,срабатывания реле Р 2, РЗ, Р 4. Резиси контакты реле Р 1. торы Й 4 и Р 5 выбираются так, чтобысигнальная обмотка 4 тахогенерато реле РЗ срабатывало при достижениира подключена ко входу усилителя 5. моментом нижней границы области опК выходу усилителя присоединены две тимальных значений, а реле Р 4 - соотпараллйльнье цепи; цепь вольтметра ветственно верхней границы укаэаннойИП, шкала которого отградуирована области. Следовательно,область оптив единицах момента, и цепь, состоя- у -мальных значений момента лежит междущая. из резисторов й 3, Й 4 и Я 5 и обмо прямыми РЗ и Р 4; расстояние ме:аидуток 1 высокочувствительных двухобмоэтими прямыми в направлении оси ордиточных поляризованных реле Р 2, РЗ инат определяется допустимыми предельр 4, Сопротивление резистора Я, 4 мен ными отклонениями развиваемого крутясопротивления резистора 6 5. Обмоткищего момента от оптимального. РелеП реле Р 2, РЗ и Р 4 соединены между Р 2 срабатывает при достижении момен 60.собой последовательно и зашунтирова- та значения, составляющего 50 от опны конденсатором С 2. Реле Р 5, Рб и Р 7 тимального.подключены к источни уочник постоянногоНаст ойка преобразователя на заданя О че еэ замыкаючие контак астро канапряжения черЬ 5 ное оптимальное значение крутящегопеле Р 2, РЗ и Р 4 емомента осуществляется перемещением подвижного контакта резистора Й 3;с ручкой управления резистора жестко связана стрелка, перемещающаяся по шкале (шкала отградуирована в едини цах крутящего момента);Реле Р 5, Рб, Р 7 служат для включения и выключения сигнальных лампочек Л 1, Л 2, ЛЗ и счетчиком импульсов СИ 1, СИ 2 и СИЗ. Согласно схеме (фиг.1) возможны четыре состояния сигнализации: лампочки Л 1-ЛЗ не горят - 1 О момент не достиг половины оптимального значения; горит лампочка Л 1момент сравнялся или превысил половину оптималь.ного значения, но не достиг области оптимальных значений; 15 горит лампочка Л 2 - момент находится в области оптимальных значений; горит лампочка ЛЗ - момент вышел за зону оптимальных значений.Аналогично лампочкам Л 1, Л 2, ЛЭ 2 р включаются обмотки счетчиков импульсов СИ 1, СИ 2, СИЗ, которые автоматически подсчитывают число импульсов, попадающих в ту или инуЮ зону относительно оптимального значения. Результаты такого подсчета позволяют судить25 о наработке ключа, а также об эффективности использования преобразователя для поддержания оптимальных значений крутящего момента.Запоминание импульса в сигнальном 30 устройстве осуществляют реле Р 2, РЗ, и Р 4. Они имеют двухпоэиционную нейтральнуч регулировку; в результате якорь этих реле после переброса при срабатывании в левое положение оста ется в этом положении и при отсутствии тока в обмотках. Чтобы вернуть его в начальное (правое) положение, необходимо создать в магнитной цепи поток, противоположный по направлению потоку срабатывания. Для этого использованы обмотки П, подключаемые к источнику питания контакты реле Р 5, Рб и Р 7 через резистор Й б.Конденсатор С 2 создает необходимую .выдержку времени, в течение которого якоря реле Р 2, РЗ и Р 4 остаются вправом положении и, следовательно,сигнальное устройство выдает информацию о последнем значении крутящегомомента,При переводе ключа на режим развинчивания срабатывает реле Р 1, контакты которого изменяют на противоположную полярность подключения обмотки3 к источнику питания. Тем самым сохраняется постоянной полярность выходного сигнала на обмотке 4 и, следовательно, на всех остальных участках схемы,.фОрмула изобретенияУстройство контроля работы бурового ключа, содержащее измерительный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блок сигнализации, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности контроля работы буровогоключа с инерционной массой, оно снабжечо аналоговым указателем крутящего момента, счетчиками импульсов крутящего момента и циклов срабатывания ключа, причем измерительный преобразователь крутящего момента выполнен в виде датчика углового ускорения, который кинематически связан с инерционной массой бурового ключа, при этом выход датчика углового ускорения подключен через усилитель ко входам аналогового указателя крутящего момента и релейной схемы, выход которой подключен ко входам блока сигнализации и счетчиков импульсов крутящего момента и циклов срабатывания ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРр 115325,кл. Е 21 В 19/16, 1,956.2. Патент США 9 3745820,кл.73/139,173/12, опублик. 1973 (прототип).ВНИИПИ Заказ 8306/33 Тираж 626 Подписное Филиал ППП фПатентф,г.Ужгород, ул, Проектная,