Каротажный подъемник

(51)5 Е 21 В 47/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ И АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1506095, кл, Е 21 В 47/00, 1988.(57) Изобретение относится к промысловойгеофизике и может быть использовано дляспуска и подъема скважинных приборов.Цель изобретения повышение точностиустановки заданной скорости движения каротажного кабеля, Кабель содержит гидронасос 1, двигатель 2 и гидромотор 3,соединенный с барабаном 4 и имеет дзсчик 8, каротажный кабель 11, пульт 13 управлг ния и задатчик 14. Системз управления в частности включает в себя микроконсрол лер 16, первую и вторую схемы И+1 Г 17 и 18 реверсированный счетчик 20, дели 1 ель 23 частоты, аналого-цифровой преобрззовз тель 28, сумматор 30, коммутатор 31. пер вый 37, второй 38 и третий 39 компарзторы, нуль-органы 42 и 43, При переходе в ручнои режим работьс оператор при помощи зэдзт чика 14, в качестве которого используюс сельсин или врзщающиися трансформатор задает угол на который должен повернуть ся поворотныи корпус гидронасосз 1 для поддержания необходимои скорости ссро тзжного кзСелсс 11. Поворот поссорснссого корпуса гидронасоса 1 осущес 1 вляетг.ч до тех пор, пока ус ловые положения зздзсчикз 14 и датчик8 не совпадут 1 илИзобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для спуска и подъема скважинных приборов,Целью изобретения является повышение точности установки заданной скорости движения каротажного кабеля.На чертеже показана функциональная схема каротажного подъемника.Каротажный подьемник содержит гидронасос, 1 переменной производительности, связанный с приводным двигателем 2 и гидромотором 3, соединенным с барабаном 4. Усилитель 5 мощности связан с шаговым электродвигателем 6, который соединен через редуктор 7 с поворотным корпусом гидронасоса 1 и датчиком 8. Мерный ролик 9 связан с датчиком 10 глубин. Каротажный кабель 11 связан со скважинными приборами 12 и намотан на барабан 4, Каротажный подъемник содержит пульт 13 управления, задатчик 14, генератор 15, микроконтроллер 16, первый 17 и второй 18 элементы И-НЕ, распределитель 19 импульсов, реверсированный счетчик 20, третий 21 и четвертый 22 элементы И-НЕ, управляемый делитель 23 частоты, первый 24, второй 25 и третий 26 регистры. Схему 27 инвертирования кода, аналого-цифровой преобразователь 28, индикатор 29, сумматор 30, коммутатор 31, фаэовращатель 32, схему 33 управления реверсом. источник 34 опорного напряжения, формирователь 35 знака, преобразователь 36, первый 37, второй 38 и третий 39 компараторы, первый 40 и второй 41 пиковые детекторы, первый 42 и второй 43 нуль-органы, первую 44 и вторую 45 схе. мы выделения модуля абсолютного значения, первый 46 и второй 47 нормирующие усилители, формирователь 48 и делитель 49 частоты, Выход делителя 49 частоты связан с выходом генератора 15, а первый выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 28 и первым входом управляемого делителя 23 частоты, второй вход которого соединен со стробирующими входами первого 37, второго 38 и третьего 39 компараторов, Третий вход делителя 49 частоты сеязан с управляющими входами первого 40 и второго 41 пиковых детекторов. Четвертый выход делителя 49 частоты соединен с входом формирователя 48, выход которого соединен с входом эапитки задатчика 14 и датчика 8, Выходы задатчика 14 и датчика 8 соединены соответственно с входами первого 46 и второго 47 нормирующих усилителей, Выходы последних подключены соответственно к входам первого нуль-органа 42 и первой схемы 44 выделения модуля абсолютного значения, второго нуль-органа 43 и второй схемы 45 выделе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния модуля абсолютного значения, выходы которых, соединены соответственно с входами первого компаратора 37 и первого пикового детектора 40, второго компаратора 38 и второго пикового детектора 41, А выход второй схемы 45 выделения модуля абсолютного значения подключен также к сигнальному входу фаэовращателя 32, выход которого подключен к индикатору 29, а управляющий вход связан с первым входом схемы 33 управления реверсом, выходом второго компаратора 38 и первым входом формирователя 35 знака. Второй вход формирователя 35 знака соединен с выходом первого компаратора 37 и вторым входом схемы ЗЗ управления реверсом. Третий вход схемы 33 управления реверсом соединен с выходом второго элемента И-НЕ 18 и первым и вторым управляющими входами коммутатора 31 Третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31 соединены с первым выходом пульта 13 управления, первыми входами первого 24 и второго 25 регистров и первыми входами первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ. Выход первого элемента И-НЕ 17 соединен с пятым и шестым уг:равляющими входами коммутатора 31, а вторые входы первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ соедин нены соответственно с первым и вторым выходами третьего компаратора 39. Первый его вход соединен с первым и пятым сигнальными входами коммутатора 31 и выходом первого пикового детектора 40, а второй вход связан с выходом второго пикового детектора 41 и вторым, третьим и шестым сигнальными входами коммутатора 31. К четвертому сигнальному входу коммутатора 31 подключен выход источника 34 опорного напряжения. Первый, третий и шестой выходы коммутатора 31 подключены к второму входу аналого-цифрового преобразователя 28, Второй и пятый выходы коммутатора 31 соединены с первым входом сумматора "О, К второму входу сумматора 30 подкл, ен четвертый выход коммутатора 31, а выход сумматора 30 связан с третьим входом аналого-цифрового преобразователя 28. Первый выход аналого-цифрового преобразователя 28 соединен с вторым входом первого регистра 24 и первым входом третьего регистра 26. Второй вход регистра 26 связан с четвертым входом схемы 33 управления реверсом и вторым выходом пульта управления, Третий вход третьего регистра 26 подключен к первому выходу формирователя 35 знака. Второй выход формирователя 35 знака связан первым входом схемы 27 инвертирования кода, выходы которого связаны по шине данных с четвертыми входами третьего ре 1654557гистра 26. Вторые входы схемы 27 инвертирования кода соединены по шине данных с вторыми выходами аналого-цифрового преобразователя 28 и третьими входами первого регистра 24. К четвертому входу первого регистра 24 подключен первый выход мик роконтроллера 16, второй его выход соеди нен с вторым входом второго регистра 25, а третий выход микроконтроллера 16 связан с первым входом преобразователя 36. Второй вход преобразователя 36 соединен с выходом датчика 10 глубины, а выход преобразователя 36 по шине данных связан с пятыми входами схемы ЗЗ управления реверсом, выходами первого регистра 24, четвертыми входами - с выходами микроконтроллера 16 и третьими входами второго регистра 25. Выходы второго регистра 25 соединены по шине данных с выходами третьего регистра 26 и вторыми входами управляемого делителя 23 частоты. Выход управляемого делителя 23 частоты связан с первыми входами третьего 21 и четвертого 22 элементов И-НЕ, к вторым входам которых соответственно подключены первый и второй выходы схемы 33 управ ления реверсом Выходы третьего 21 и четвертого 22 элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 20, и ходы разрядов которого подключены к соответствующим вкодал распределителя 19 импульсов. Оаз. ные выходы распределителя 19 импульсов соединены с соответствующими вкодами усилителя 5 мощности,Подъемник работает следующим образом,При переходе в ручной режим работы с первого выхода пульта 13 управления единичный логический уровень подается на третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31 и запрещает прохождение сигнала с второго пикового детектора 41 и выхода источника 34 опорного напряжения соответственно на третий и четвертый выходы коммутатора 31, Единичный уровень с первого выхода пульта 13 поступает на первый вход первого 24 и на первый вход второго 25 регистров и запрещает их работу. Одновременно единичный логический уровень поступает на первые входы первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ и открывает их, Нулевой уровень с второго выхода пульта 13 управления поступает на второй вход третьего регистра 26 и четвертый вход схемы 33 управления реверсом и разрешает их работу,Оператор подъемника при помощи задатчика 14, в качестве которого используется сельсин или вращающийся 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трансформатор, задает угол, на который должен гговернуться поворотный корпус гидронасоса 1 для цоддержаниц необходи мой скорости и направления движения ка ротажного кабеля 11. При этом выходнь:е сигналы задатчика 14 и датчика 8, в качестве которого также используется сельсин или вращающийся трансформатор, пос 1 уцаю 1 соответственно на входы первого 46 и ",орого 47 нормирующих усилителей и, пройдя через них, поступают соответственно на вход первого нуль-органа 42, первой схемы 44 выделения модуля абсолютного значения и второго нуль-органа 43, второй схемы 45 выделения модуля абсолютного значения. Первый 42 и второй 43 нуль-орлеаны преобразуют синусоидальные сигналы, которые. пройдя далее соответственно через первыи 37 и второй 38 компараторы, превращаются в уровень логического нуля или единицы изменяющейся на противоположные значения в соответствии с изменением фазы входных сигналовВыходные сигналы первого 37 и второго 38 компараторов поступают соответственно на второй и первый входы схемы 33 управления реверсом, которая анализирует логи ческие уровни поступающих сигналов и определяет положение задатчика 14 и датчика 8, соогветс 1 вующее положению цово ротного корпуса гидронасоса 1 и оцределяег направление вращения шасового электродвигателя 6. В соответствии с це обходимым направлением вращения шагового электродвигателя 6 уровень логической единицы появляется на первом или втором выходах схемы 33 управления реверсом и поступает соответственно на второи вход третьего 2 1 или четвертого 22 элементов И-НЕ. открывая один из них. Логические сигналы с выходов первого 37 и второго 38 компараторов поступают также соответственно на второй и первый входы формирователя 35 знака, где появляются логические уровни, соответствующие еза. имнолу соотношению фаз выходных сигналов первого 37 и второго 38 комцараторов, Логический сигнал с выхода второго компарагора 38 поступает на управляющий вход фазовращателя 32 и определяет положение стрелки индикатора 29. соответствующее положению поворотного корпуса гидронасоса 1,Синусоидальные сигналы с выходов первого 46 и второго 47 нормирующих усилителей, пройдя соответственно через первую 44 и вторую 45 схемы выделения модуля абсолютного значения поступают на информационные входы соответственно первого 40 и второго 41 пиковых детекторов, кото 1654557рые запоминают экстремальные значения каждого полупериода входного значения на время аналого-цифрового преобразователя. По окончании преобразования с третьего выхода делителя 49 частоты поступает импульс, сбрасывающий первый 40 и втооой 41 пиковые детекторы в нулевое значение до прихода следующего полупериода, Сигналы с выходов первого 40 и второго 41 пиковых детекторов поступают соответственно на первый и второй входы третьего компаратора 39, где стробируются импульсами, поступающими с второго выхода делителя 49 частоты, и сравниваются по уровню, В зависимости от результатов сравнения на первом и втором выходах третьего компаратора 39 появляются логические сигналы, которые, пройдя через первый 17 или второй 18 элементы И-НЕ, попадают соответственно на первый, второй (пятый) и шестой управляющие входы коммутатора 31, При этом на первый вход сумматора 30 проходит сигнал с пятого выхода коммутатора 31, представляющий собой выходной сигнал первого пикового детектора 40 или сигнал с второго выхода коммутатора 31, представляющий собой выходной сигнал второго пикового детектора 41, который, пройдя через сумматор, поступает на третий вход аналого-цифрового преобразователя 28 в качестве опорного напряжения, на второй вход которого поступает преобразуемый сигнал с первого или шестого выходов коммутатора 31. представляющие собой соответственно выходной сигнал второго 41 или первого 40 пиковых детекторов. Т,е. в зависимости от соотношения уровней выходных сигналов первого 40 и второго 41 пиковых детекторов один из них служит в качестве опорного напряжения, а второй - в качестве преобразуемого.Таким образом, на вторых выходах аналого-цифрового преобразователя 28 получается разностный цифровой код, тождественный соотношению уровней выходных сигналов эадатчика 14 и датчика 8, которые, в свою очередь, пропорциональны задаваемому и отрабатываемому положениям поворотного корпуса гидронасоса 1. Цифровой код с вторых выходов аналогоцифрового преобразователя 28 поступает на вторые входы схемы 27 инвертирования кода, которая служит для получения гладкОй функции кодирования при переходе через нейтральное положение. По сигналу "Конец преобразования", поступающему с первого выхода аналого-цифрового и реобразователя 28 на первый вход третьего регистра 26, цифровой код с выходов 27 инвертирования кода поступает на четвертые входы третьего 5 10 15 и 20 25 30 35 40 45 50 55 регистра 26 и запоминается в нем до следующего цикла преобразования, При этом старший разряд кода формируется формирователем 35 знака. С выходов третьего регистра 26 код поступает на вторые входы управляемого делителя 23 частоты, на первый вход которой поступает импульсная последовательность постоянной частоты с первого выхода делителя 49 частоты, По мере уменьшения разности угловых положений эадатчика 14 и датчика 8 абсолютная величина кода растет и соответственно частота на выходе управляемого делителя 23 частоты уменьшается,Импульсная последовательность изменяющейся частоты с выхода управляемого делителя 23 частоты, пройдя через третий 21 или четвертый 22 элементы И-НЕ в зависимости от необходимого направления вращения шагового электродвигателя 6 поступает на первый суммирующий или второй вычитающий входы реверсивного счетчика 20, После деления на коэффициент пересчета импульсы с выходов разрядов реверсивного счетчика 20 поступают по шине на входы распределителя 19 импульсов. Многофазное напряжение усиливается усилителем 5 мощности и поступает на фазные обмотки шагового электродвигателя 6, который через редуктор 7 поворачивает поворотный корпус гидронасоса 1. Поворот осуществляется электродвигателем 2 до тех пор, пока угловые положения задгтчика 14 и датч,ка 8 не совпадут, При этом поступление импульсов на шаговый электродвигатель 6 прекращается и он останавливается, Положение поворотного корпуса гидронасоса 1 обеспечивает задаваемую скорость движения каротажного кабеля 11 со скважинными приборами 12, Каротажный кабель 11 приводит во вращение мерный ролик 9, механически связанный с датчиком 10 глубин, выходной сигнал которого поступает на второй вход преобразователя 3" где преобразуется в цифровои ко в формате микроконтроллера 16. С выхода преобразователя 36 по шине данных выходной сигнал поступает на четвертые входы-выходы микроконтроллера 16, где вычисляется и индицируется скорость движения и текущая глубина погружения каротажного кабеля 11 со скважинными приборами 12.В автоматическом режиме каротажный подъемник работает следующим образом.При переходе в автоматический режим с первого выхода пульта 13 управления логический сигнал нулевого уровня поступит на третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31, разрешая прохождение сигнала с выхода второго пикового детекто 1654557 105 10 15 20 ра 41 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 28 и опорного напряжения с выхода источника 34 опорного напряжения на второй вход сумматора 30 С выхода сумматора 30 опорный сигнал поступает на третий вход аналого-цифрового преобразователя 28, Нулевой уровень с первого выхода пульта 13 управления поступает на первые входы первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ и запирает их. При этом запрещается прохождение выходных сигналов пиковых детекторов на первый, второй, пятый и шестой выходы коммутатора 31, Нулевой уровень поступает на первые входы первого 24 и второго 25 регистров и разрешает их работу. Единичный уровень с второо выхода пульта 13 управления поступает на второй вход третьего регистра 26 и запрещает его работу. Одновременно единичный уровень поступает на четвертый вход схемы 33 управления реверсом и разрешает управление по сигналам микроконтроллера 16. Выходной сигнал второго пикового детектора 41 проходит через коммутатор 31 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 28 и преобразуется в цифровой код, характеризующий положение поворотного корпуса гидронасоса 1, По сигналу "Конец преобразования", поступающему с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 28. на второй вход первого регистра 24, цифровой код с вторых выходов аналогоцифрового преобразователя 28 записываетсяя в первый регистр 24, где хранится до преобразования следующей выборки сигнала 8, По запросу, поступающему с первого выхода микроконтроллера 16, на четвертый выход первого регистра 24 цифровой код с его выходов считывается микроконтроллером 16 и анализируется им. После анализа в соответствии с заданной программой работы, микроконтроллер 16 выставляет на четвертых выходах цифровой код, который по шине данных поступает на третьи входы второго регистра 25 и записывается в нем по сигналу с второго выхода микроконтроллера 16. С выходов регистра 25 код поступает на вторые входы управляемого делителя 23 частоты, Далее работа системы управления происходит так же, как и в ручном режиме, а регулирование скорости происходит путем обработки цифрового кода, поступающего с выходов преобразователя 36 на четвертые входы-выходы микроконтроллера 16, где вычисляется скорость движения каротажного кабеля 11, сравнивается с запрограммированной и вырабатывается цифровой код для под 25 30 35 40 45 50 55 держания заданной скорости и направления движения кабеля.Каротажный подъемник позволяет существенно улучшить точность поддержания скорости движения каротажного кабеля и исключить перерегулирование в процессе управления скоростью. Помимо этого существенно упрощается работа оператора каротажного подьемника. Формула изобретения Каротажный подъемник, содержащий гидронасос переменной производительности, связанный с приводным двигателем и гидромотором, соединенным с барабаном лебедки, усилитель мощности, связанный с шаговым электродвигателем, соединенным через редуктор с поворотным корпусом гидронасоса и датчиком поворотного корпуса гидронасоса, мерный ролик, связанный с датчиком глубин, кабель со скважинными приборами, намотанный на барабан лебедки и сцепленный с мерным роликом, пульт управления, задатчик положения поворотного корпуса гидронасоса, генератор,микроконтроллер, первый и второй элементы И-НЕ. и шину данных, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что целью повышения точности установки заданной скорости движения каротажн ого кабеля, он снабжен распределигелем импульсов, реверсированным счетчиком, третьим и четвертым элементами И-НГ, управляемым делителем частоты, первым, вторым и третьим регистрами, схемой инвертирования кода, аналого-цифровым преобразователем. индикатором положения поворотного корпуса гидронасоса, сумматором, коммутатором, фазовращателем, схемой управления реверсом, источником опорного напряжения, формирователем знака, преобразователем, первым, вторым и третьим компараторами, первым и вторым пиковым детекторами, первым и вторым нуль-органами, первой и второй схемами выделения модуля абсолютного значения, первым и вторым формирующим усилителями, формирователем и делителем частоты, вход которого связан с выходом генератора. а первый выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом управляемого делителя частоты, второй вход соединен со стробирующими входами первого, второго и третьего компараторов, третий выход связан с управляющими входами первого и второго пиковых детекторов и четвертый выход соединен с входом формирователя, выход которого соединен с входами запитки эадатчика положения поворотного корпуса гид1654557 12 Составитель В,ПетроваТехред М,Моргентал Корректор В, Гирняк Редактор Н,Рогулич Заказ 1939 Тираж 376 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ронасоса и датчика положения поворотного корпуса гидронасоса, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго нормирующих усилителей, а их выходы подключены соответственно к входам первого нуль-органа и первой схемой выделения модуля абсолютного значения, второго нуль-органа и второй схемой модуля абсолютного значения, выходы которых соединены соответственно с входами первого компэрэтора и первого пикового детектора, второго компэратора и второго пикового детектора, а выход второй схемы выделения модуля абсолютного значения подключен также к сигнальному входу фазовращателя. выход которого подключен к индикатору положения поворотного корпуса гидронасоса, а управляющий вход связан с первым входом схемы управления реверсом, выходом второго компэратора и первым входом формирователя знака, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и вторым входом схемы управления реверсом, третий вход которой соединен с выходом второго элемента И-НЕ, и первым и вторым управляющими входами коммутатора, третий и четвертый управляющие входы которого соединены с первым входом пульта управления, первыми входами первого и второго регистра и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с пятым и шестым управляющими входами коммутатора, а вторые входы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего компаратора, первый вход которого соединен с первым и пятым сигнальНыми входами коммутатора и выходом первого пикового детектора, а второй вход связан с выходом второго пикового детектора и вторым, третьим и шестым сигнальными входами коммутатора, к четвертому сигнальному входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а первый, третий и шестой выходы коммутатора подключены к второму входу аналого-цифрового преобразовэтеля, второй и пятый выходы коммутатора соединены с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен четвертый выход коммутатора, а выход сумматора связан с третьим входом аналогоцифрового преобразователя, первый выход которого соединен с вторым входом первого регистра и первым выходом третьего регистра, второй вход которого связан с четвертым входом схемы управления реверсом и вторым выходом пульта управления, а третий вход третьего регистра подключен к первому выходу формирователя знака, второй выход которого связан с первым входом схемы инвертирования кода, выходы которой связаны по шине данных с четвертыми входами третьего регистра, а вторые входы схемы инвертирования кода соединены по шине данных с вторыми выходами аналогоцифрового преобразователя и третьими входами первого регистра, к четвертому входу которого подключен первый выход микроконтроллера, второй выход которого соединен с вторым входом второго регистра, а третий выход связан с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с выходом дагчика глубин, а выход по шине данных связан с пятыми входами схемы управления реверсом выходами первого регистра, чет ертыл 1 и входами-выходами микроконтроллера и третьими входами второго регистра выходы которого соединены по шине данных с выходами третьего регистра и вторыми входал 1 и управляемоо делителя частоть, выход которого связан с первыми входами тре 1 ьего и четвертого элементов И-НЕ, к вторым входам которых соответствЕнно подключены первыи и второй выходы схемы управления реверсом, а выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика. выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам раопоеделителя импульсов, фазные выходы эторого соединены с соответствующими входами усилигеля мощности,5 10 15 20 25 30 35 40 45