Устройство для измерения работы талевого каната

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Г(22) Заявлено 15.12. 80 (21) 3218048/22-03 . 31 М. КЛ. с присоединением заявки М Е 21 В 45/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Грозненский ордена Трудового Красного Знамени нефтяной институт им. акад.М.Д. Миллионщикова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОТЫ ТАЛЕВОГО КАНАТА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для расчета износа и сроковзамены каната как при бурении нефтяных и газовых скважин, так и в других областях техники, где применяются канаты.Известно устройство для измеренияработы талевого каната, в которомприменен датчик веса инструмента(или усилия в канате ), измеряющийусилие в мертвом конце каната, идатчик пути каната, расположенныйу первого подвижного колеса кронблока и дающий число электрическихимпульсов, равное числу прохожденийспиц этого колеса мимо чувствительного элемента датчика, которое всвою очередь определяет путь пройденный канатом 1),Указанное устройство не обеспе чивает измерение работы каната приперемещениях, меньших дискретногоотрезка пути, например, за счет колебаний каната, что приводит к значительным ошибкам при определенииработы, совершаелой канатом, а следовательно, и его срока службы.Известно также. устройство для,определения работы талевого канатакоторое вклочает в себя датчик усилия, подключенный через блок управления по каналу усилия к счетчикуимпульсоз, датчик пути и, кроме того, оно снабжено датчиком амплитуды и частоты (числа ) колебаний каната, делителем частоты, преобразователем и управляемым генератором,при этом датчик амплитуды и частоты колебаний каната подключен черезпоследовательно соединенные преобразователь и управляемый генератор кблоку управления по каналу усилияи подключен к блоку управления поканалу пути через делитель частоты(2).Данное устройство учитывает полную работу, проделанную талевым канатом как в процессе спуско-подъемныхопераций, так и в процессе бурения.Однако известное устройство имеет тот недостаток, что оно требуетприменения трех датчиков, что в условиях буровой установки усложняет. аппаратуру и ее наладку, снижаетнадежность системы в целом,Цель изобретения - упрощениеконструкции и повышение надежностиустройства.Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено датчиком пе 972066ремещений верхней части закрепленного конца каната, фильтром нижних частот (0-0,5 Гц ) и фильтром верхних частот (выше 1 Гц ), при этом фильтр нижних частот подключен к блоку логического управления через усилитель 5 и аналого-цифровой преобразователь усилия в число импульсов, а фильтр верхних частот подсоединен к блоку логического управления через последовательно соединенные аналого-циф О ровой преобразователь амплитуды колебаний каната в число импульсов и делитель частоты пути.После обкатки жесткость каната остается постоянной и его упРугие удлинения прямо пропорциональны нагрузке. Это дает основания считать, что усилие определяется деформацией каната с погрешностью, допустимой для технических измерений. Таким образом, постоянная составляющая перемещений верхней части закрепленного конца каната в определенном масштабе соответствует статическому усилию в канате, тогда как его отклонения от этой постоянной составляющей пре,цставляют собой колебательные перемещения каната.Следовательно, один датчик перемещений,которым снабжено устройство, при включении на его выход фильт-ЗО ра нижних частот дает возможность получить информацию об усилии в канате, а при включении на его выход фильтра верхних час-от - информацию о максимальной амплиуде колебатель - 35 ных перемещений канат и частоте колебаний,Таким образом, датчик перемещений верхней части закрепленного конца каната дает исчерпывающую информацию как об усилии в канате, так и 4(1 об амплитуде и частоте его колебаний, заменяя тем самым два датчика ( усилия и колебания), применяемые в известном устройстве, В сочетании с датчиком пути датчик перемещений да ет возможность определить работу талевого каната тем же способом, что и в известном устройстве, как при его значительных перемещениях, так и при их величине, меньшей дискретности пути (при спуско-подъемных операциях и в процессе бурения ),На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства .Устройство включает в себя датчик 1 пути, на выходе которого включен блок 2 логического управления ио каналу пути, датчик 3 перемещения верхней части закрепленного конца каната, на выходе которого включены фильтр 4 нижних частот с 60 усилителем 5, образующие канал усилия, и фильтр 6 верхних частот с преобразователем 7 амплитуды, образующие канал колЕбаний. Преобразователь 7 имеет два выхода: аналоговый в 5 виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде колебания, иимпульсный, в котором частота следования равна частоте колебаний.На выходе 7 включен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 амплитуды колебаний. АЦП имеет два входа:измерительный, на который подаетсяизмеряемая величина ( в данном случае,напряжение), и управляющий, на который подается импульс запуска, Измерительный вход АЦП 8 соединен с аналоговым выходом преобразователя амплитуды 7, а управляющий вход - сдискретным выходом того же преобразователя, Выход АЦП 8 через делитель9 частоты соединен с входом блокалогического управления по каналу пути,На выход усилителя 5 включен измерительный вход АЦП 10 усилия, управляющий вход которого включен навыход блока 2 логического управленияпо каналу пути, Выход АЦП 10 соединен с входом электронного десятичного счетчика 11, а выход последнего через дешифратор 12 - с индикатором 13,Устройство работает следующим образом,По мере прохождения спиц ходовогоколеса крон-блока мимо датчика 1 пути, последний через блок 2 логического управления запускает АЦП 10 усилия. Кроме того, АЦП 10 может запускаться через блок 2 логического уп -равления и в том случае, когда на выход последнего подается сигнал с делителя 9 частоты,За счет колебательных перемещенийверхней части закрепленного концаканата на выходе датчика 3 перемещений появляется переменная составляющая с частотой 1-6 Гц, котораявыделяется фильтром 6 верхних частот,В преобразователе 7 амплитуды этотсигнал усиливается, выпрямляется исглаживается, после чего подаетсяна аналоговый выход в виде постоянного напряжения, пропорциональногоамплитуде колебаний. В том ке преобразователе 7 амплитуды вырабатываются импульсы, число которых равночислу колебаний и которые подаютсяна его импульсный выход, Напряжениес аналогового выхода поступает наего импульсный выход. Напряжениес аналогового выхода поступает наизмерительный вход АЦП 8, которыйзапускается каждым импульсом, т.е,число импульсов на его выходе пропорционально как амплитуде колебаний, так и их числу, т.е, суммарному колебательному перемещению. Этиимпульсы поступают на вход делителя9 частоты, коэффициент деления которого равен отношению дискретногоотрезка пути, фиксируемого датчи30 ком 2 пути к цене одного импульса АЦП 8. Таким образом, каждый импульс на выходе делителя 9 частоты соответствует суммарному колебательному перемещению в один дискретный отрезок пути па каналу пути.Таким образом АЦП 10 усилия запускается любым дискретным отрезком пути неэависФо от вида перемещения. При расстяжении каната приложенным усилием на выходе датчика 3 перемещения появляется постоянный сигнал, который через фильтр 4 и усилитель 5 подается на измерительный вход АЦП 10 усилия и который при каждом запуске последнего преобразу ется в число импульсов, пропорциональное усилию. Число же таких запусков определяется числом импульсов с блока 2 управления по каналу пути, т.е. суммарным перемещением. 20В результате на вход счетчика 11 подается с АЦП 10 усилия общее число импульсов, пропорциональное произведению усилия на число дискретных отрезков пути, т.е. суммарной ра боте, выполненной талевым канатом как за счет поступательных, так и за счет колебательных перемещений каната. Масштаб дешифратора 12 выбран таким образом, чтобы цифровое значение показания индикатора соответствовало работе в Тм или Ткм.Предлагаемое устройство имеет перед известным то преимущество, что требует установки на буровой вдвсе меньшего числа датчиков с аналоговым выходом: один датчик перемещения заменяет и датчик силы и датчик колебаний. В то же время по принципу действия этот датчик может быть легко унифицирован с дискретным датчиком пути, оба датчика располагаются рядом на крон-блоке и могут иметь общий источник питания и канал связи с вторичным прибором, то представляет дополнительное преимущество.Меньшее число датчиков и их унификация в тяжелых условиях эксплуатации, которые имеют место на буровой установке, повышает надежность аппаратуры в целом.Формула изобретенияУстройство для измерения работыталевого каната, содержащее датчикпути, усилитель, блок логическогоуправления, преобразователи амплитуды и частоты колебаний в число импуль -сов, делитель частоты и счетчик импульсов с дешифратором и индикатором,отличающее с я тем, что, сцелью упрощения конструкции и повышения надежности, оно снабжено датчикомперемещения верхней части закрепленного конца каната, фильтром нижнихчастот и фильтром верхних частот, приэтом фильтр нижних частот подключенк блоку логического управления черезусилитель и аналого-циФровой преобразователь усилия в число импульсов,а фильтр верхних частот подсоединенк блоку логического управления черезпоследовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь амплитудыколебаний каната в число импульсови делитель частоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 208081, кл. Ь 05 В 11/:6, 1966 .2. Авторское свидетельство СССРР 868054, кл, Е 21 В 45/00, 1979,972066Составитель В. ВарламовРедактор П. Макаревич Техред Е.Харитончик Корректор Н. Чуряк Заказ 8501/18 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий