Устройство автоматического управления электротормозной машиной бурового агрегата
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОРМОЗНОЙ МАШИНОЙ БУРОВОГО АГРЕГАТА, содержащее блок сравнения, выход которого.соединен с одним из входов регулятора скорости, выход которого через регулятор тока с датчиком тока возбуждения соединен с входом тиристорного возбудителя электротормозной машины, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости спуска колонны, оно дополнительно снабжено блоком коррекции, блоком зеодания отсечки по скорости и датчиком веса колонны, соединенным через блок коррекции с регулятором скорости, -а через блок отсечки по скорости - с блоком сравнения.. (Л с:
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А
З(51) Е 21 В 19 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ t р
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3414170/22-03 (22) 25.03.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) Б.М.Парфенов, С.В.Колодезев, A.È.Êîãàí,Â.Â.Æèëèêîâ и С.A.×åêàëèíà (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.869(088.81 (56) 1. Моцохейн Б.И, Парфенов Б.М
Электропривод буровых лебедок. M., "Недра, 1978, с. 90-94.
2. Энергетика и электрооборудова ние установок нефтяной и газовой промышленности. Тематические научно-технические обзоры. М., ВНИИОЭНГ, 1970, с. 28-31.
3. Моцохейн Б.И. Эарубежные буровые установки с автономным электрическим приводом. Обзор зарубежной литературы. М., ВНИИОЭНГ, 1968, с. 17.
4. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3338100/07, .кл. Е 21 В 19/00, 1981 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ABTOMATH×ÅÑÊÎÃá
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОРМОЭНОЙ МАШИНОЙ
БУРОВОГО АГРЕГАТА, содержащее блок сравнения, выход которого соединен с одним из входов регулятора скорости, выход которого через регулятор тока с датчиком тока возбуждения соединен с входом тиристорного возбудителя электротормозной машины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости спуска колонны, оно дополнительно снабжено блоком коррекции, блоком задания отсечки по скорости и датчиком веса колонны, соединенным через блок коррекции с регулятором скорости, а через блок отсечки по скорости - с блоком сравнения.
1082927
Изобретение относится к буровой
:технике и может быть использовано в устройствах регулирования тормозного момента буровой лебедки.
Торможение буровой лебедки при спуске бурильной или обсадной колонны в скважину производится нри помощи основного механического тормоза и вспомогательной электрической тормозной машины ЭТМ), которая соединена с валом барабана лебедки и 10 воспринимает энергию, развиваемую при спуске груза. Кинематические схемы допускают в качестве ЭТМ на буровых установках с электроприводом постоянного тока использовать элект- 15 родвигатель лебедки, работающий в режиме динамического торможения.
Известно устройство, содержащее
ЭТМ, резистор динамического торможе- ния, обмотку возбуждения, датчик то- 2п ка возбуждения, управляемый тиристорный возбудитель, регулятор тока возбуждения, эадатчйк тока возбужде ния. В данном устройстве тормозной момент формируется с помощью задат- 25 чика тока возбуждения ЭТМ (1) .
Известно также устройство, содержащее 3ТМ, резистор динамического торможения, управляемый тиристорный возбудитель, обмотку возбуждения, датчик тока возбуждения, регулятор тока возбуждения, устройство сравнения заданной и текущей скорости спуска, задатчик скорости и регулятор скорости спуска f2) .
В устройстве для формирования тормозного момента используется обратная связь по скорости, вступающая в действие по достижении заданного значения скорости, задание которой определяется и устанавливается,бурильщиком в зависимости от веса колонны. В устройстве используется постоянная обратная связь по скорости, т.е. нет регулирования коэффици- 45 ента обратной связи по скорости, что ухудшает качественные показатели динамических процессов разгона колонны. В устройстве не предусмотрен также автоматический выбор раци- 50 ональной скорости спуска.
Известны также устройства ручного управления ЭТМ, не содержащие элементов автоматики (3) .
Недостатком указанных устройств является то, что установившаяся скорость спуска колонны в этих устройствах выбирается бурильщиком в зависимости от веса колонны, наблюдаемого по индикатору веса. При этом для обеспечения интенсивного разгона лебедки до установившейся скорости в устройстве применяется обратная связь по скорости, вступающая в действие после заданного фиксированно- 65
ro значения скорости, устанавливаемого бурильщиком.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство управления, содержащее блок сравнения, выход которого соединен с одним иэ входов регулятора скорости, выход которого через регулятор тока с датчиком тока возбуждения соединен с входом тиристорного возбудителя ЭТМ.
В известном устройстве-бурильщик устанавливает сигнал отсечки по скорости на величину обратной связи по скорости в зависимости от показаний индикатора веса колонны (4) .
Недостатком известного устройства является то, что задание на тормозной момент при спуске, а поэтому и значение установившейся скорости спуска выбираются бурильщиком.
При этом неточное задание уставки командоаппарата приводит к тому, что при завышении веса уменьшается уста новившаяся скорость спуска и тем са мым снижается производительность ле бедки. "При задании уставки веса мень-. ше действительного веса колонны перегружаются ЭТМ и другие элементы привода, что приводит к снижению надежности устройства. Кроме того, ручная установка командоаппарата дополнительно требует постоянного внимания бурильщика на не основных операциях спускоподъема.
Цель изобретения — повышение скорости спуска колонны, Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического управления электротормозной машиной бурового агрегата, содержащее блок сравнения, .выход которого соединен с одним из входов регулятора скорости, выход которого через регулятор тока с датчиком тока возбуждения соединен с входом тиристорного возбудителя электротормозной машины, дополнительно снабжено блоком коррекции, блоком задания отсечки по скорости и датчиком веса колонны, соединенным через блок коррекции с регулятором скорости, а через блок отсечки по .скорости — с блоком сравнения.
На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматического управления электротормозной машиной бурового агрегата; на фиг. 2 — блок-схема блока коррекции; на фиг ° 3 — график, иллюстрирующий работу блока отсечки по скорости.
Регулятор 1 тока (фиг. 1} соединен с входом тиристорного возбудителя 2, выход которого подключен к обмотке 3 возбуждения. Датчик 4 тока возбуждения соединен обратной связью по току с входом регулятора 1 тока.
1082927
На вход регулятора 1 подключен pery лятор 5 скорости спуска.
Регулятор 5 скорости имеет два входа. Первый вход соединен с выходом блока 6 коррекции, который своим входом соединен с датчиком 7 веса, 5 например, типа ДГК-2.782.003. Второй вход регулятора 5 связан с блоком 8 сравнения, который одним входом соединен с блоком 9 отсечки по скорости, а другим входом — с датчиком 10 ®0 скорости. Вход датчика 10 скорости соединен с тахогенератором 11, механически соединенным с ЭТМ 12, нагру женной на резистор 13 динамического торможения. 15
Блок коррекции (фиг. 2) по скорости со своими связями предназначен для формирования обратной связи по скорости в зависимости от текущего веса колонны. Блок задания отсечки 20 по скорости со своими связями обеспечивает изменение задания тормозного момента по закону постоянства мощности ЭТМ в зависимости от веса колонны, что формирует изменение тор- 25 мозного момента при спуске колонны
rio рациональной тахограмме.
Выходное напряжение блока 9 является по существу запирающим на" пряжением в системе регулирования 30 скорости. Из фиг. 3 видно, что при максимальном весе колонны (напряжение U) имеет место запирающее напряжение, равное нулю, в этом случае обратная связь по скорости начинает действовать сразу же в начале разгона, а при уменьшении веса колонны запирающее напряжение U9 уае-. личивается, в результате чего при разгоне обратная связь по скорости начинает действовать не сразу, а только при увеличении сигнала U Система автоматического управле-, ния ЭТМ бурового агрегата работает следующим образом. При снятии колонны с клиньев на выходе датчика 7 веса появляется сигнал U>, который поступает на блок б коррекции и блок 9 задания отсечки. Выходной сигнал U6 блока б коррекции (коэффициент коррекции обратной связи по скорости) формируется из соотношений 0(= К10 М g q4 3Ц 5 При этом сигнал на выходе, блока 14 формируется в виде 0 4=0 при U> Ц,„„U>4 =и.„- Ц, п ц и.„„, 60 а сигнал на выходе блока 15 формируется в виде Ц - 0 при Ц "О п °, 0 4 -Ооп - 0 при И 4 Офр где U — напряжение смещения блока коррекции; 65 ц 11 — опорное напряжение соответа о т ственно блоков 14 и 15; К К,К - коэффициенты усиления соот1 1 3 ветственно первого, второго и третьего входов блока коррекции. Таким образом, в блоке 6 коррекции происходит автоматическое изменение коэффициента обратной связи по скорости в зависимости от веса колонны. Выходной сигнал блока б коррекции U поступает на первый вход регуля6 тора 5 скорости. ВЫходной сигнал П9 блока 9 задания отсечки по скорости формируется при подаче сигнала U> в следующем видег Ц9 4Цсм 6 7 ) где U — напряжение смешения блока задания отсечки; К, К - коэффициент усиления блока задания отсечки. На вход блока 8 сравнения, где осуществляется сравнение заданной и. текущей скоростей спуска, поступают два сигнала: сигнал задания отсечки 0 и сигнал текущей скорости спуска колонны с датчика скорости 0„ . При превышении сигналом скорости спуска уровня задания отсечки по скорости выходной сигнал блока 8 поступает на второй вход регулятора 5 скорости, где происходит перемножение сигналов U и U8. Выходной Сигнал регулятора скорости U> является задающим для регулятора 1 тока возбуждения. Выходной сигнал регулятора тока возбуждения определяет величину тока возбуждения тормозной машины. При вращении тормозной машины от протягивающего груза ЭТМ работает в. режиме динамического торможения. Величина тормозного момента определяется током возбужде-, ния и скоростью спуска. Целесообразность реализации изобретения экспериментально проверена на полупогружной плавучей буровой установке "Шельф-1". Система автоматического управления ЭТМ может быть выполнена на любой серии микросхем, в том числе и на серийно выпускаемых блоках унифицированной блочной системы регулирования УБСР-AH. Предлагаемая система может быть применена на буровых установках, имеющих ЭТМ. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемой системы может быть ориентировочно определена путем сравнения расчетных данных по производительности лебедки при оптимальном управлении ЭТМ и экспериментальных данных по системе, применяемой в -настоящее время и являю4 1082927 9Ьа Г Составитель Л.Виноградов Техред А.Ач Корректор A.Зимокосов. Редактор С.Пекарь Заказ 1704/30 " Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 щейся одновременно базовым устройст. вом. Время, затрачиваемое для проведения операции спуска на одну свечу,,определяется в виде ti t>it>W t4W 6 ii где с - время спуска одной свечи, которое зависит от тактики и скорости спуска; - время необходимое для сня2 ю тия колонны с тормозов; - время, необходимое для проведения операции свинчивания колонны с4 — время, необходимое для заноса свечи на место; — время, необходимое для подготовки операции спуска. Предлагаемое устройство автоматического управления ЭТИ позволяет сократить время t äî нуля и время t4 до минимальной величины, за счет выбора рациональной скорости спуска. Тем самым общее время, необходимое для проведения операции спуска на одну свечу, сократится как минимум на t =3 с, 
