Устройство определения положения элеватора

СООЗ СОВЕ (СКИХСОЦИАЛИС(ИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1694877 А П 9) 51)5 Е 21 В 44/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬС О,Ф - (Фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР М 1234599, кл, Е 21 В 44/00, 1984.Бражников В,А., Кузнецов В.А, Информационные устройства для определения эффективности управления процессом бурения, М.: Недра, 1978, с,73,(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕВАТОРА(57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность определения положения элеватора. В устройстве с датчика 6( скорости вращения лебедки поступает информация о числе оборотов лебедки в том или ином направлении, Сигнал числа оборотов подается на счетные входы сдвиговых регистров (Р) 12 - 14, которые управляют работой индикаторов 15-17, Направление движения элеватора вверх или вниз (направление вращения лебедки) учитывается подачей сигнала на вход "Сдвиг вправо" или "Сдвиг влево" Р 12 - 14. Каждый1694877 При вращении лебедки 4 в противоположном направлении импульсы с выхода элемента 36 (фиг.7 а) отстают по фазе от им пульсов, поступающих с выхода элемента 35(фиг,7 б), осуществляется режим подъема элеватора 5. В результате передний фронт сигнала на выходе элемента 40 И (фиг.7 в) совпадает с "1" на О-входе (фиг.7 г), что пе реводит триггер 42 в единичное состояние Р фиксирует перемещение элеватора в определенной зоне. В средней зоне хорошей видимости для увеличения дискретности отсчета сигнал на счетный вход Р 13 подается через делитель 28 частоты. ПоследовательИзобретение относится к бурению скважины, а именно к устройствам автоматизации процессов спуско-подъемных операций(СПО).Целью изобретения является повышение точности определения положения элеватора.На фиг,1 изображена общая блоксхема устройства СПО; на фиг,2 - функциональная схема устройства определенияположения элеватора; на фиг.З - схема датчика скорости вращения лебедки; на фиг.4 -9 - время-импульсные диаграммы работыэлементов устройства.В состав устройства СПО входят(фиг.1)источник 1 электропитания, исполнительный электродвигатель, 2, редуктор 3, лебедка 4, элеватор 5 и датчик 6 скоростивращения лебедки, составляющий с блоком 7 индикации устройство определенияположения элеватора. Датчик б соединенс блоком 7 индикации тремя входами, обозначенными соответственно 8, 9 и 10. Блок 7индикации имеет выход 11 для аварийногоотключения лебедки.Блок 7 (фиг.1) индикации содержит(фиг,2) три сдвиговых регистра 12 - 14, трииндикатора 15 - 17 на основе токоограничи-вающего резистора 18 и светодиода 19, триэлемента НЕ 20-22, четыре элемента И 23 -26, элемент 27 ИЛИ, делитель 28 частоты,четыре элемента задержки 29-32, а такжеключ 33,Частотно-импульсный датчик 6 скорости вращения лебедки выполнен следующим образом (фиг.З).К внешней стороне лебедки 4 приварена металлическая пластина 34 (фиг.За). Индуктивные чувствительные элементы 35 и 36переключаются через клеммы 37 и 38 в состояние "1" в момент времени, когда привращении лебедки 4 пластина 34 проходитоколо них. Кроме того, датчик 6 скоростивращения лебедки содержит генератор 39одиночных импульсов (фиг,Зб), элемент 40Й, элемент 41 задержки и триггер 42.Сдвиговые, регистры 12 - 14 последовательно, начиная с первого разряда в режиме"Сдвиг влево", переходят в единичное состояние синхронно с передним фронтом 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 ность заполнения Р регулируется элементами НЕ 20 - 22, а также элементами И 23 - 26. Элементы задержки 29 - 32 служат для исключения одновременной записи или стирания информации в соседних Р. 9 ил. импульсов на С-входе ("1" на "+" входе, "0" на "-" входе (фиг.4 а), В режиме "Сдвиг влево" ("1" на "-" входе, "0" на "+" входе). Синхронно передним фронтом счетных импульсов сдвиговый регистр последовательно переходит в нулевое состояние, начинает с и-го разряда и заканчивая 1-м разрядом.Принцип работы устройства следующий.Источник 1 электропитания совместно с системой управления (не показана) осуществляют регулирование параметров исполнительного электродвигателя 2. С его помощью через редуктор 3 и лебедку 4 производится перемещение в вертикальной плоскости элеватора 5 (фиг,1). Контроль за величиной перемещения блока 5 производится с помощью блока 7 индикации, к входам которого подключены выходы частотно-импульсного датчика 6 скорости вращения лебедки, Рассмотрим работу последнего.При вращении лебедки 4 по часовой стрелке выходной сигнал чувствительного элемента 36 (фиг.ба) опережает по фазе импульс с выхода элемента 35 (фиг,бб). С помощью элемента 40 И выделяются импульсы (фиг,бв), длительность которых соответствует времени совпадения уровней сигналов "1" на клеммах 37, 38, Элемент 41 задержки, сдвигает входной сигнал с клеммы 37(фиг,бб) на фиксированную по времени величину (фиг.бг),Так как передний фронт выходного им- пульса элемента 40 соответствует "0" на О- входе (фиг.бв,г), триггер 42 переключается в нулевое состояние (фиг.бд). Данный режим считаем в дальнейшем соответствующим перемещению элеватора 5 вниз.1694877 за перемещением элеватора затруднен,Формула изобретения 50 Устройство определения положения(фиг,7 д). Таким образом определяется направление перемещения элеватора 5.Блок 39 формирует импульсы малой длительности (фиг.8 а) синхронно с передним фронтом сигнала с выхода чувствительного элемента 35. Частота этих импульсов пропорциональна скорости вращения лебедки 4.Элеватор 5 перемещается из нижнего положения в верхнее, а сдвиговые регистры 12 - 14 переведены в нулевое состояние путем кратковременного подключения установочного Р-входа к источнику сигнала, "0" через ключ 33, При этом на втором выходе 9 датчика 6 присутствует сигнал "1", а на третьем выходе 10 - "0", На первый выход 8 поступают "короткие" импульсы, пропорциональные скорости вращения лебедки 4. На выходе первого элемента 20 НЕ состояние "1", так как 1-й разряд второго регистра 13 формирует "0". При этих условиях импульсы с первого выхода 8 датчика передаются на счетный С-вход первого регистра 12, последовательно переводят его в состояние "1" (фиг.8 а - д). Также последовательно светодиоды 19 блока индикатора 15 переключаются в рабочее положение, указывая на величину перемещения вверх элеватора 5.После переключения старшего разряда первого сдвигового регистра 12 в "1" (фиг.8 д) на выходе первого элемента 32 задержки формируется "1". но только после окончания импульса на первом выходе 8 (фиг.8 а, е). Тем самым исключается возможность одновременной записи "1" в п-ом и 1-ом разрядах регистров 12 и 13 и за счет этого повышается точность устройства, Переход старшего разряда первого регистра 12 в "1" свидетельствует о том, что элеватор 5 прошел зону Лз(фиг.1), При этом на выходе первого элемента 20 НЕ сигнал равен "0", что препятствует прохождению импульсов с входа 8 на счетный С-вход первого регистра 12 при спуске элеватора, когда на входе "Сдвиг влево" есть "1". Одновременно открывается первый элемент 23 И и в работу вступает второй регистр 13, который совместно с индикатором 16 фиксируют положение элеватора 5 в зоне Л 2 (фиг.1). Здесь делитель 28 частоты введен из следующих соображений, С точки зрения точности определения положения элеватора 5 наиболее жесткие требования предъявляются к зонам Л 1, Ь з, где визуальный контроль за рабочим механизмом буровой установки затруднен, Поэтому для этих зон разрядность регистров 12 и 14 должно быть наибольшей.,5 10 15 20 25 30 35 40 Дискретность для зоны Л 2 может быть существенно повышена, так как данная зона является визуально достаточно хорошо контролируемой и с точки зрения возникновения каких-либо аварийных ситуаций сравнительно безопасной, Одновременно с этим увеличение дискретности (снижение разрядности) индикации позволяет снизить аппаратурные затраты при реализации индикатора и повысить надежность его работы.Таким образом, на С-вход второго сдвигового регистра 13 поступает сигнал пониженной частоты до тех пор, пока его старший разряд не переключится в "1". Первый элемент 23 И закрывается, а следующий импульс с выхода 8 подается через третий элемент 25 И на счетный С-вход третьего регистра 14, На индикаторе 17 (фиг.1 и 2) фиксируется вход элеватора 5 в зону Л 1, В момент времени записи "1" в старшем разряде третьего регистра 14 поступает команда на вход блока 1 (фиг,1), что влечет за собой торможение электродвигателя 2.Дается команда на перемещение элеватора 5 вниз ("1" на третьем выходе 10 датчика 6 и "0" на выходе 9, фиг.2). Первый элемент 23 И закрывается, а третий регистр 14 последовательно переходит в нулевое состояние, Светодиоды индикатора 17 выключаются, Затем открывается второй элемент 24 И импульсы с выхода 8 поступают на вход делителя 28 частоты. Происходит обнуление второго региста 13. Как только его первый разряд переключается в "0", через время задержки закрывается второй элемент 24 И и переходит в открытое состояние четвертый элемент 26 И, Запись "0" в и-ом разряде. индикатора 12 (фиг,9 а,д) свидетельствует о входе элеватора 5 в зону Л 3, Прохождение этой зоны рабочим механизмом сопровождается последовательным выключением светодиодом индикатора 15 (фиг.9 б,д). Таким образом, устройство позволяет осуществлять автоматический контроль заположением элеватора, что особенно важно в зонах Л и Л 3, где визуальный контроль элеватора, содержащее датчик скорости вращения лебедки, ключ и первый индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности, устройство снабжено тремя сдвиговыми регистрами, вторым и третьим индикаторами, тремя элементами НЕ, четырьмя элементами И, элементом ИЛИ, делителем частоты и четьрьмя элементами задержки, при этом первый выходдатчика скорости вращения лебедки соединен с первыми входами четырех элементов И, выходы каждого сдвигового регистра соединены с соответствующими входами каждого индикатора, причем последний выход первого сдвигового регистра через первый элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый выход второго сдвигового регистра через второй элемент задержки соединен с вторым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ - со вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого сдвигового регистра, последний выход второго сдвигового регистра через третий элемент задержки соединен через второй элемент НЕ с третьим входом первого элемента И и непосредственно с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего сдвигового регист-.ра, первый выход третьего сдвигового регистра через четвертый элемент задержки и 5 третий элемент НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ через делитель частоты соединен со счетным входом второго 10 сдвигового регистра, при этом второй выходдатчика скорости вращения кабеля соединен с входом "Сдвиг вправо" каждого сдвигового регистра и с четвертым входом первого элемента И, третий выход датчика 15 скорости вращения лебедки соединен с входом "Сдвиг влево" каждого сдвигового регистра и с четвертым входом второго элемента И, а выход ключа соединен с входами "Сброс" первого, второго и третьего сдвиго О вых регистров,4142 Тираж НИИПИ Государственного ком 113035, МосПодписноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С