Устройство для питания нагрузки

р 438207 Соцг Советских Социалистических Респуйлии(61) Зависимый от патен Н 02 т 7/3 Н 01 тп 45 22) Заявлено 04.03,71 (21) 1630868/2 31) 7007819(33) ФранцияОпубликовано 30,07,74. Гссудгрствеииый квинте Совета Министров СССР 21,355,1088,8)(5 оллетень ЛЬ ания 17,02.7 делам изобретеии и открытий Дата опубликования(72) Автор изобретени анецрбонция)ая фирмадэ Карбюрация) Иност Жак А (Фран Иностранн дю Петроль(Фран 1) Заяви Любрифьян Энститю Фран НИЯ НА(54) УСТРОЙСТВО И рядного тока акблока.На фиг. 1, 2устройства; на фи заряда аккумука. Генератор малой мощности 1 представляет собой, например, топливный элемент, способный вырабатывать, например, электрическую мощность в 25 ватт при токе порядка 0,3 а. Этот генератор соединен кабелем 2 и прерывателем 3 с дополнительной батареей 4 электрических аккумуляторов. В свою очередь, эта батарея соединена с основной батареей 5 электрических аккумуляторов большой мощности кабелем 6 и прерывателем 7, Батарея 5 выдает в цепь потребления 8 энергию, которая ей необходима, посредством кабеля 9.Использование дополнительной энергии 4 оправдано тем, что генератор 1 не может быть нагружен непосредственно на основную батарею 5, так как условия нагрузки (величина тока, продолжительность зарядки и т.п.) являются функцией емкости заряжаемой батареи. Следовательно, используют, по крайней мере, одну дополнительную батарею, величина емкости которой выбирается таким образом, чтобы ее ток разрядки был сопоставим с током заряда основной батареи и чтобы ее ток зарядки был сопоставим с величиной Изобретение касается устройств для питания электроэнергией механизмов перемещения, используемых, например, для перекрытия задвижек головной части продуктиивной скважины.Известны устройства для питания нагрузки, содержащие генератор, например топливный элемент, и основную аккумуляторную батарею, связанную с генератором через промежуточный блок, выполненный в виде ряда ка налов, каждый из которых содержит аккумулятор, подсоединяемый к этому генератору коммутаторами программной установки. Однако подобные устройства недостаточно надежны и безопасны при эксплуатации.Предлагаемое устройство, с целью устранения указанных недостатков, снабжено исполнительным органом, коммутирующим основную аккумуляторную батарею к нагрузке, соединенной с ним телеуправляемой установкой, датчиками тока генератора и датчиками параметров нагрузки, связанными с указанной телеуправляемой установкой, блоком защиты, подключенным к исполнительному органу и управляемым датчиком зарядного тока аккумуляторов промежуточного блока, датчиками параметров нагрузки и указанной программной установкой, и связанными с этой установкой датчиком и регуляторами разуляторов промежуточног аны схемы предлагаемого иг. 3 - 5 - графики разряда яторов промежуточного блотока, который может вырабатывать генератор.При этом, если величина емкости основнойбатареи 5 велика, то можно использовать несколько дополнительных батарей 4, включенных последовательно. При этом принцип работы всего устройства нс изменяется.Устройство работает следующим образом,При замыкании прерывателя 3 генератор 1выдает на дополнительную батарею 4 электроэнергию, которая накапливается. Когдабатарея 4 заряжена, то размыкают прерыватель 3, а затем замыкают прерыватель 7. врезультате чего энергия, накопленная в дополнительной батарее 4, может быть передана на основную батарею 5.Описанный цикл регулярно повторяется, ив батарее 5 накапливается мощность, необходимая для питания цепи потребления.Схемное решение устройства представленона фиг, 1.В устройстве имеется три цепи: силоваяцепь, или цепь потребления, изображеннаяпунктирными линиями; цепь зарядки, вырабатывающая электроэнергию, изображеннаяжирными линиями; цепь безопасности, изображенная тонкими линиями.Силовая цепь включает основную батарею5 электрических аккумуляторов большой емкости. Эта батарея питает энергией телеуправляемый передатчик-приемник 10 посредством кабеля 11, а также все другие электронные блоки, служащие для обеспеченияработы устройства.Батарея 5 питает также двигатель 12, приводящий в действие органы головной частискважины, которые не показаны, в частностизадвижки. Для простоты изображен толькодвигатель 12, который может иметь два различных положения, например положение раскрытия, при питании его посредством кабеля13 и прерывателя 14, и положение закрытия,когда он питается посредством кабеля 15 ипрерывателя 16. Элементы 1 и 18 ограничения электрического тока предохраняют двигатель 12 от случайных больших значенийтока,Прерыватели 14 и 16 перемещаются исполнительным органом 19, когда этот последнийпо кабелю 20 получает соответствующий управляющий сигнал, вырабатываемый телеуправляемым передатчиком-приемником 10 после получения им команды, поступающей сосновной установки (на чертежах не показана). После перемещения прерывателей, вызванного управляющим сигналом, поступившим по одному из кабелей 20 или 21, орган19 способен передавать на передатчик-приемник 10 посредством кабеля 22 кодированный сигнал, указывающий новое соответствующее состояние двигателя 12.Цепь зарядки основной батареи 5 включает генератор 1, вырабатывающий постоянныйэлектрический ток малой силы, Постоянноезначение электрического тока, вырабатывае 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 мого генератором 1, поддерживается при помощи датчика тока 23, способного обнаруживать присутствие короткого замыкания цепи нагрузки генератора 1, Датчик 24 - индикатор разомкнутой цепи, включенный последовательно в цепь нагрузки генератора 1, позволяет обнаруживать отсутствие тока, вырабатываемого генератором 1. Датчик тока 25 также включен последовательно в цепь нагрузки генератора. Выход датчика тока 25 соединен с тремя параллельно включенными каналами (число их ограничено). Каждый из этих каналов включает прерыватель 26 (27, 28) и кадмиево-никелевый дополнительный аккумулятор 29 (30, 31), соединенный последовательно с одним из прерывателей.Эти аккумуляторы заряжаются генератором 1.Когда энергия накоплена в аккумуляторах 29 - 31, то ее передают на основную батарею 5 по кабелям 32 - 34 и через прерыватели 35 - 37 соответственно, поддерживая приблизительно постоянной силу тока, вырабатываемого этими аккумуляторами при помощи регуляторов 38 - 40, при этом последовательно между этими регуляторами и основной батареей 5 включен датчик тока 41.Работает схема следующим образом.Часовой механизм 42 по кабелю 43 через определенные интервалы времени приводит в действие программную установку 44, которая, управляя периодически и последовательно замыканием прерывателей 26 - 28, осуществляет зарядку дополнительных аккумуляторов 29 - 31, при этом часовой механизм 42 приводит в действие прерыватели 35 - 37 таким образом, чтобы каждый из них находился в разомкнутом состоянии во время зарядки соответствующей дополнительной батареи. В одном из вариантов управление прерывателями 35 - 37 может осуществляться программной установкой 44. Зарядка аккумуляторов 29 - 31 осуществляется при силе тока, величина которой сопоставима с силой тока зарядки этих батарей и с величиной тока, вырабатываемого генератором 1. Каждая из заряженных дополнительных батарей разряжается на основную батарею при замыкании соответствующего прерывателя 35 - 37, при этом прерыватель 26 (27, 28) предварительно размыкается. Эта разрядка осуществляется в течение более короткого времени, но при большем токе, сопоставимом с током зарядки основной батареи 5 и с током разрядки дополнительных аккумуляторов 29 - 31.Использование нескольких дополнительных батарей позволяет установить такую программу зарядки и разрядки этих батарей, при которой в любой момент генератор 1 заряжает только одну дополнительную батарею, а зарядка основной батареи 5 осуществляется только одной дополнительной батареей.На фиг. 3 в функции времени 1 показана зарядка и разрядка для трех дополнительных батарей, Периоды зарядки обозначены отрез 438207ками сплошных линий, а периоды разрядки - пунктирными линиями.Управление двигателем 12 должно осуществляться при полной безопасности, т. е. любая неисправность, возникшая в устройстве, должна вызывать автоматически установку в безопасное положение двигателя 12. С другой стороны, устройство выработки энергии в любой момент должно быть контролируемым на расстоянии.Телеуправляемый передатчик-приемник 10 может быть регулятором классического типа на транзисторах. При появлении тока короткого замыкания в цепи нагрузки генератора 1 датчик 23 вырабатывает сигнал, который по кабелю 45 передается ня тюредатчик 1 О и далее на управляющий пульт (на фиг. не показан).Датчик 24 представляет собой датчик обнаружения разомкнутой цепи, который может иметь классическую конструкцию и вырабатывает при разомкнутой цепи сигнал, который по кабелю 46, соединенному с передатчиком-приемником 10, передается на основну:о установку (на чертежах не показана), где индицируется информация. Таким образом, можно на расстоянии контролировать нормальную работу генератора 1,Датчик 25 измерения тока позволяет измерять ток зарядки дополнительных аккумуляторов, При значении этого тока меньшем заранее заданной первой величины, или при значениях этого тока, превышающих второе заранее определенное значение, этот датчик вырабатывает сигнал, передаваемый по кабелю 47 на блок защиты 48, который вырабатывает сигнал, передаваемый по кабелю 21 исполнительному органу 19, ставящий установку в безопасное полокение (закрытие задвижек) двигателя 12, замыкая прерыватель 16. Другой сигнал передается по кабелю 49, который вызывает остановку часового механизма 42, что размыкает прерыватели 35 - 37, при этом механизм 42 выдает на установку 44 сигнал размыкания прерывателей 26 - 28 и установки в нерабочее положение регуляторов 38 - 40, Таким образом, если по каким- либо причинам генератор 1 не в состоянии больше вырабатывать энергию, или если в цепи нагрузки этого генератора возникнет короткое замыкание, управляемые органы устанавливаются в бсзоттасттое положение. Тогда на основной установке получатот сигнал, вырабатываемый исполнительным органом 19 и указыватощий на установку в безопасное положение двигателя 1. причем этот сигнал передается на передатчик 10 по кабелю 22, а оттуда - на основную установку, которая, с другой стороны, получает сигнал, поступатощий с датчика 24, информируюцтий о том, что цепь нагрузки генератора 1 разомкнута.Регуляторы 38 - 40 тока разрядки дополнительных аккумуляторов 29 - 31 являются регуляторами классичест ого типа. Кроме того, они способны препятствовать разрядке осно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ной батареи на дополнительные аккумуляторы (например, при помощи диодов, включенных последовательно в цепь разрядки дополнительных аккумуляторов). Ток разрядки батарей устанавливается при помощи этих регуляторов на определенную, заранее заданную величину.Обнаружение дефекта в разрядке дополнительного аккумулятора 29 - 31 осуществляется датчиком тока 41, который при значении тока, меньшем заранее заданной величины, вырабатывает сигнал, передаваемый по кабелю 40 на программную установку 44. Эта установка, по кабелю 51, воздействует на цепь зарядки дополнительнои батареи, в которой был обнаружен дефект разрядки, размыкая прерыватель 26 (27 или 28), а также управляет по кабелю 52 регулятором 38 (39 или 40), устанавливая его в нерабочее положение. Одновременно устройство переходит в новое состояние программирования цикла зарядки основной батареи, использующего только две оставшиеся дополнительные батареи, Этот новый цикл иллюстрируется на фиг, 4, где предполагается, что неисправен дополнительный аккумулятор 29. Если неисправность возникает и во втором дополнительном аккумуляторе, то программа зарядки изменится еще раз при помоцти установки 44, как это изображено на фиг. 5, где предполагается, что неисправны аккумуляторы 29, 30. Если все дополнительные аккумуляторы неисправны, то программная установка после того, как устанавливаются в нерабочее положение регуляторы 38 - 40, вырабатывает сигнал, который по кабелю 53 приводит в действие блок защиты 48, который переводит двигатель 12 в безопасное положение.Исполнительный орган 19 воздействует на цепь управления двигателем 12 и в том случае, когда возбуждение последнего продолжается чрезмерно долгое время, например более заранее заданного времени . В этом случае, когда длительное возбуждение происходит благодаря залипанию контактов прерывателя 14 при осуществлении установки двигателя 12 в положение открывания, этот орган прерывает возбуждение двигателя 12 и вызывает блокировку прерывателя 14 в разомкнутом ттоложенип. Тат:чм образом, может выполнятьгя только движение закрывания соответствутотцей задвижки, при этом всякая команда .а открывание становится невозможной из-за блокировки прерывателя 14.В том случае, когда длительное возбуждение происходит благодаря залипанттю контактов прерывателя 6 при осуществлении установки двигателя 12 в положение закрытия, этот орган прерывает возбуждение двигателя 12 и вызывает блокировку прерывателей 14 и 16 в разомкнутом полокеглтт. в резулт;тате чего больпте не представляется возг отсттттт управлять перемещением двигателя 12.Датчики, такие, как датчик 54, обеспечивают наблтодение за давлением и температуройв головной части скважины. Эти датчики, которые имеют классическую конструкцию, способны вырабатывать сигнал, когда контролируемый параметр достигнет значения, критического для работы головной части скважины. Этот сигнал, передаваемый по кабелю 55 на блок защиты 48, вызывает установку в безопасное положение двигателя 12. С другой стороны, значение параметров, замеряемых датчиками, может передаваться на основную установку, находящуюся на поверхности, посредством передатчика-приемника 10.Предмет изобретенияУстройство для питания нагрузки, содержащее генератор, например топливный элемент, и основную аккумуляторную батарею, связанную с генератором через промежуточный блок, выполненный в виде ряда каналов,каждый из которых содержит аккумулятор, подсоединенный к этому генератору коммутаторами программной установки, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью обеспечения надеж ности и безопасности работы устройства, оноснабжено исполнительным органом, коммутирующим основную аккумуляторную батарею к нагрузке, соединенной с ним телеуправляемой установкой, датчиками тока генератора и 10 датчиками параметров нагрузки, связаннымис указанной телеуправляемой установкой, блоком защиты, подключенным к исполнительному органу и управляемым датчиком зарядного тока аккумуляторов промежуточ ного блока, датчиками параметров нагрузкии программной установкой и связанными с этой установкой датчиком и регуляторами разрядного тока аккумуляторов промежуточного блока.438207 Изд.1986 Тираж 722 ИПИ Государственного комитета Совета Министр по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раущскан наб д. 4/5