Система автоматического управления электроприводом лебедки буровой установки

-1) Е 2 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙпо изоьретениям иПРИ ГИНТ СССР МИТЕт тнрыти ПИОАНИ Н АВТОР 6 НО но-исс.педовательтруктопский ин рованному электро ости, сельском 1 орт е4, Г, Переслеги(оган,Ильин ьство СС 00, 198 работы б кое свидетел л. Е 21 В 44 Ч ские реяимы лектромехани ицеская пром опривод, 198 5 Ь) Автор909136,Динамицодьемныхлектротехер, Эле тч "7,4 ровьх степ,цеск ЫЫЛЕННОСвып.(21) чч 38727/440-03 (22) 10.06.88 (446) 23,0590, Бюл. (71) Всесоюзный научской и проектно-косститут по автоматизи приводу в промыи.ленн хозяйстве и на транс(544 СИСТЕИА АВТОЛА )ЕС ОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕЫТРОПРВОДОМ ЛЕБЕН)(И БУРОВОЙУСТАНОВт(И(57) Изобретение относится к бурениюскважин и позволяет увеличить пгоизгсть буровой установки за счет пиквидации прихватов колоны бурильньгхтруб путем созда . я электвоприводомлебедки регулируемых колебаний момента упругих с,.:л привода. Системасодержит регуляторы скорости 1 п=бепки и тока 2, датчики скорости 8 .: тска 7, подключенньй к вьходу регулятора Ока тиристорный пр собра зователь 5, двигатсль 4 постоянного тОка,свя 1 анный чеоез г;ередац. 5 с колоннойо бурильньх труб, и датчик 9 моментаупругих сил, связан и й церез д ):ференцирующее звео 10 с регулятором2 тока. Лополнитепьнс система снаб1.,.012 жена пропорциональ ым зв" Ом 12, е е- и Герек. юсатеГем 1 ежимовработ. Г 1 ри вози Кновни: Г,рихватареле 1переклюцаелемподклГч; . Г5 ся к источнику ГИтания (оТак .ь:1 и 13 переключаются и сиг 4 а, с датчи ка 9 момента упругих сил подаетсяна вход ре улятора тока . не через диФФеренцируюцее звено 10, а через пропорциональное звено 12, На входы регулятора тока 2 подаются -,акже си Изобретение касается регулируемого тирис 1 орого электропривода по .СТОЯННОГО ТОКС СИСТОМОЙ;ОДГИНЕННО -,у)lго регулирования приводов лебедокб -эвых установок, приводов подацибувовых станков, содержацх упругиемеханические связи и работаю,х созначительными меха ки ескими нЪгрузками,Целью изобретеня является увеличение производительности б Овой уГ., -тановки за счет ликвидаци; в .рихватовколонны бурильных труб гутем создания электроприводом лебедки регулируРмых колсбаий момРН а упругх силпривода, Гбеспечив;ющ х эФФОКТ виброизвлецения бурового инструмента,1 а Фиг.показана блок-схемаустройства для автоматического управления электроприводом лебедки буроной установки; на Фиг, 2 " осцилпограмма переходных процессов в электромеханическоЙ системе лебедки приприхвате колонны и пуске привода безжесткой отрица-ельной Обрат ой связипо моменту упругх сил привсда; нафиг. 3 - осциллограмма пеГехГдныхгроцессов в электромеханической сис 45теме лебедки 5 ургвой установки приприхвате колонны и пуске привода лебедки при ооычной системе управленияи при применении в системе управленияжесткой отрицательной обратной связи5 Опо моменту упругих сил привода,Гистема автоматического управления электроприводом лебедки буровойустановки содержит регулятор 1 скорости лебедки, на первьй вход которого подается сигнал с задатчика скорости, а выход соединен с первым вхсдэм регулятоГа 2 тока выхсд которогопэдсоединен к тиристорному поеобрэзовалатцик с скорости через вегуятор : скорости и с даГцика токаПри э-ом в э; етромеханицеской системе лебедки возиикают незатухаюс е колебания упругого момента в упругих связях лебедки и котс:-Не буОильных труб, Таке колебательные диамьческие нагрузки регулируемой амплитуды позв-.ляют Осу 1 ествлять виброизвлечеГи:.: прихваченного инствумеТа 3 ил ЗатеЛЮ 3, ПОдКТЮЧЕН Ому К дВИГатЕЛЮ 1постоянного тэка., связанному церез передачу 5 ". Колонной 6 буровых .;уб, /атчик / т(-ка вхоГ 1 оь свЯзант,ристорным свеобразователем 3, а ВЫХГДОМ СВОИМ С БТОРЬМ ВХОДОМ ОЕ" гулЯтра 2 тока, Датчик Г скорости соединен с вторым входом регулятораск рости ЛРОРдки, /,атцик 9 момРнта упругих сил через последовательнс соедине Ные дийферени дующее звено0 : Нормально замкнутыи контакт 11 го; клюц:- к тветьему, а через после совете 1 и О соед и.е ннье и ропор циона л ь-ое звено 12 и Нормально разомкнутый контакт 1 - к цесвертому входу регулятора 2 тока :.Такты 11 и 13 являются КГнтактами реле 11, подклю- Е 4:ГО К ИС: ОЧ имку ПитдгИя ЧЕРЕЗереклюцательрежимов работ,Сейчас в буровьх установках стремя я достигнуть ликвидации прихвата колонны бурильных труб путем приложе,Ия 4 а валу двигателя максимально до гус Г;мого момета и и 1, = 2 2,ла хс -,. И ,. 1 ги э ом диаграмма нагруз - ки представлена на фиг. 2. Цикл повто ряется в тецение нескольких часов до тех пор, пока двигатель лебедки не выйдст за пределы нормального теплового режима, При этом наблюдаются ЗГаЦИТЕЛНЫЕ сЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ тИ- р.сторного преобоазователя и двигатсля, .больцие механические нагрузки передач привода лебедки, и иногда такие мероприятия не дают положительного везультата, ,то влецет за собой необхэдимость пр ходки новой скважи- НЫ И ЗнаЧИтЕЛЬчЬЕ ИЗДЕРЖКИ ПРОИЗаОДства, Е ЯЗННПй СИСТЕМЕ аВтонатИЧЕСКСсо уг:,-.=1 ения электГГИвГГ)м ЯРбедки1 ьб буровой установки осуществляется эффект виброизвлечения колонны бурильных труб за счет включения в режимеликвидации прихвата жесткой обратной отрицательной связи по моменту упругих сил, которая обеспечивается пропорциональным звеном 12 с одновременным отключением демпфирующей гибкой отрицательной оЬратной связи по моменту упругих сил, создаваемой дифференцирующим звеном 10 при увеличении коэффициента обратной связи по моменту упругих К сил пропорционального звена 12 в электромеханической системе лебедки происходит одновременно снижение среднего значения момента упругих сил, снижение максимального пикового значения момента упругих сил при пуске и увеличение 20амплитуды и частоты колебаний момента упругих сил относительно среднегозначения (Фиг. 3 Этими колебаниями и оОеспечивяется регулируемый вибрационный эффект, позволяющий с контролированием динамических нагрузок вэлектромеханической системе лебедкиизвлекать колонну бурильных труб,Это, в свою очередь, приводит к значительному сокращению затрат, связанных с прохождением скважин, и кповышению производительности буровыхустановок,Система работает следующим оЬразом,При подаче сигнала с задатчикаскорости Ина первый вход регулятора 1 скорости лебедки, двигательлебедки начинает вращаться и осуществляется подьем колонны Ь бурильных труб. Из-за наличия упругих связей передач в электроприводе возникают упругие деформации, и на валу двигателя возникает соответственно момент упругих сил М . В режиме нормальной раЬоты леЬедки контакт 11 замкнут, а контакт 13 разомкнут и в электроприводе осуществляется ограничение и демпфирование динамических нагрузок за счет гиЬкой отрицательной обратной связи по моменту упругих сил М , осуществляемои дифференцирующим звеном 10 и поданной на третий вход регулятора 2 тока, В режиме аварийной работы электропривода лебедки при ликвидации прихватаколонны бурильных труб переключатель 15 режимных работ ставится в положение "Авария" и срабатывает реле 1 М,35455055 6при этом контакт 11 размыкае 1 ся, яконтакт 13 замыкается, В этом случаев системе управления обеспечивается жесткая отрицательная обратная связь по моменту упругих сил М , пропорциональным звеном 12. Регул 1 руя коэффициент обратной связи Кпо моменту упругих сил, сигнала пропорционального звена 12, устанавливается требуемое среднее значе:;е момента упругих сил М, и амплитуда колебаУ"Гний момента упругих сил М относительно М Срабатьвание реле 1 ч и переключенйя контактов 1 1 и 13 производится переключателем 15 режимов работ леЬедки, установленным на пульте управления лебедки, Там же устанавливается резистор, регулирующий коэффициент К обратной связи по моменту упругих сил М,вход которо о соединен с выходом пропорционального звена 1 , а выход с нормягьно разомкнутым контактом 13.Анализ осципгогрямм Фиг, 2 и 3 показывает, что в первом случае упругий момент М, в угругих связях лебедки через два-три перидг колебаний устанавливается в среднем положении Ми при этом эффект виброизвлечения колочны не обеспечивается. При применении нового устройства (Фиг, 3) упругий момечт М носит ярко выряженный характер колебательных нагрузок в упругих связях (в данном случае незатухающих колебаний), который и обеспечивает эФ- фект виброиэвлечения когочны бурильных труб, 1 ри этом вид и характер этих колебаний регугируется коэффициентом Клпропорционгльного звена 12, осуществляющего жесткую отрицательную обратную связь по М Пиковые значения упругого момента М. при аварийном режиме извлечения колонны необходимо снижать, цтобы не оборвать канат установки, а колебательность вокруг среднего значения упругого момента М),. увеличивать, В этом случае обеспечивается оптимальный процесс извлечения колонны, бурильщик при аварийном прихвате колонны ставит переключатель 15 в положение "Авария, срабатывает реле 1 ч и подключается в системе управления жесткая отрицательная обратная связ, по М на регулятор 2 тока, При этом первоначально коэффициент Кс устанавливается равным нулю. Подключают.) бедки до полуцения колебаний угругога момента М, аналогичных представленным на фиг, 3, После этого осуще" ствляют рабочие пуски электропривода лебедки с тщательным контролем по1 О осциллограФу характера коцеба ийИ, Подобную наладку можно осуществйть в тецение 1 ч, эффект же извлечения колонны может (при виброизвлецении) оказаться решающим, 15Гаким образом, создаваемые с 1 сте" мой автоматического управления электроприводом лебедки колеб,.тельнь с динамические нагрузки рег,лируемой амплитуды создают в свою очередь упругие нагрузки в колонне бурильных груб, что эФйективно влияег на извлечение колонны труо при л квидации прихватов, что увеличивает про,1 зводительность буровой установки,20 Формула изобретения Система автоматического управления электроприводом лебедки буровой 30 установки, содержащая регулятор скорасти ",ебедкина первый вход которого подается .игнал с задатцика скорости, а вых.;д соединен с первым входом регулятора тска, выход датчика скорости подключен к второму входу регулятора скорости леоедки, выход датчика тока подклюцен к второму ь:пду регулятора тока, выход которо э "оединен с входом тиристорного поеобразователя, а выход датчика момента упругих сил подключен к входу д"ФФеренцирующего звена,. о т л и ц а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения производительности буровой уста овки за счет ликвидации прихватов колонны бурильных .руб путе создания электр. приводом лебедки регулируемь;х колеба, ий момента упруг 1 х сил привода, система :набжена пропорциональ ым звеном, реле и переключателем режимов работ, при этом реле подключено к истоцнику пи;ания через переключатель режимов работ выход дифферен.,ируюшего зве а через .Ормально заикгнутый ко-такт реле сое динен с, -ретьим, а выход датчика мо, е та упругих сил - через пропоац о альное звено и норма. ьно разомкнутый контак реле - с , вертым входомре улятора ток1566012 Составитель 8. ЫиловТехред Г 1.Дидык , Корректор С. Некмар Редактор Н. Рогулич Заказ 1205 Тираж 476 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/ Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина,101