Устройство для измерения работы талевого каната

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОТЫ ТАЛЕВОГО КАНАТА, содержащее датчик пути, делитель частоты и последовательно соединенные первый счетчик, дешифратор и индикатор, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности работы, оно снабжено дат .чиком малых перемещений, блоком распознавания направления малых перемещений и вторым счетчиком, при этом Датчик малых перемещений выполнен дискретным и чувствительным к направлению и состоит из кодовой маски единичного кода, закрепленной на неподвижном 1пкиве кронблока, и одиночного или спаренного чувствительного элемента , расположенного на раме кронблока , а выходы-датчика малых перемещений соединены с входами блока распознавания направления малых пеС S ремещений, два выхода которого подключены к прямому и инверсному вхо (Л дам второго счетчика, а третий выход соединен с третьим входом второго счетчика и jc. входом делителя частоты, причем выход второго счетчика соединен со счетным входом первого счетчика , а выходы делителя частоты и датчика пути соединены с управляющими входами первого счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s()4 Е 21 В 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3737220/22-03 (22) 08.05.84 (46) 30.09.85. Бюл. № 36 (72) А.-В.А. Саидов, Д.Д. Ахмадов, Л.M. Осмоловский, П.Н. Есипко и Л.Г. Гузов (71) Грозненский ордена Трудового

Красного Знамени нефтяной институт им. акад. М.Д. Миллионщикова (53) 622.673.6(088..8) (56) Авторское свидетельство СССР № 208081, кл. (j 05 В 11/26, 1966.

Авторское свидетельство СССР

¹ 868054, кл. E 21 В 45/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 972066, кл. Е 21 В 45/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАБОТЫ ТАЛЕВОГО КАНАТА, содержащее датчик пути, делитель частоты и последовательно соединенные первый счетчик, дешифратор и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения точности измерений и надежности работы, оно снабжено датчиком малых перемещений, блоком рас- познавания направления малых перемещений и вторым счетчиком, при этом

Датчик малых перемещений выполнен дискретным и чувствительным к направлению и состоит из кодовой маски единичного кода, закрепленной на непод- . вижном шкиве кронблока, и одиночного или спаренного чувствительного элемента, расположенного на раме кронблока, а выходы датчика малых перемещений соединены с входами блока распознавания направления малых перемещений, два выхода которого подключены к прямому и инверсному входам второго счетчика, а третий выход соединен с третьим входом второго счетчика и с входом делителя частоты, причем выход второго счетчика соединен со счетным входом первого счетчика, а выходы делителя частоты и датчика пути соединены с управляющими входами первого счетчика.

1182157

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения срока службы кана а при бурении нефтяных и газовьгх скважин, в подъемных кранах и дру-5 гих областях техники, где .применяются канаты, а также при инженерных расчетах и научных исследованиях по определению их работоспособности.

Цель изобретения — повышение точности измерений и надежности работы устройства..

На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения работы талевого каната.

Устройство содержит датчик 1 пути (ДП), расположенный у ходового ролика кронблока фотоэлектрического типа на базе оптронной пары светодиодфо20 тодиод, оптический канал между которыми перекрывается спицами ходового ролика (не показан). Датчик 2 малых перемещений (ДИП) закрепленного кон, ца каната состоит из кодовой маски 3 единичного кода, закрепленной на неподвижном ролике 4 кронблока и одиночного или спаренного чувствительного элемента, расположенного на раме кронблока (не показано) вблизи неподвижного ролика 4. На схеме показан ДИП с прямозубой кодовой маской

3 и спаренным фотоэлектрическим чувствительным элементом, состоящим из светодиода 5 и фотодиода 6 и 7, расположенных друг над другом. Рас- 35 стояние между фотодиодами 6 и 7 выбрано таким, что они могут одновременно или порознь освещаться светодиодом 5 в зависимости от положения зубца кодовой маски 3. Датчик имеет 40 два выхода с фотодиодов 6 и 7.

Кроме того, возможна схема с косозубой кодовой маской и одиночным чувствительным элементом, для которой форма выходных сигнало з зависит от направления малых перемещений.

Блок 8 распознавания направления малых перемещений имеет два входа от фотодиодов 6 и 7 и два выхода, кото- 50 рые соответствуют перемещениям зубцов кодовой маски 3 датчика 2 малых перемещений, вверх (+) и вниз (-), а также третий выход с счетных импульсов, соответствующих прохожде- 55 нию зубца кодовой маски 3 между фотодиодами 6 и 7 независимо от направления.

Второй счетчик 9 (алгебраический сумматор) имеет прямой (+) и инверсный (-) входы, обеспечивающие реверсирование счета в зависимости от направления малых перемещений и связан. ные с соответствующими выходами блока 8. В случае двухтактного исполнения второй счетчик может иметь также счетный вход Т, связанный с соответ ствующим выходом блока 8 распознавания.

Делитель 10 частоты с заданным коэффициентом деления k, определяющим соответствие масштабов пути и малых перемещений где h L — дискретность пути, равная длине отрезка каната между двумя спицами ходового ролика кронблока; — дискретность ДМП, равная расстоянию между соседними зубцами шаг кодовой маски 3.

Первый счетчик 11 (арифметический сумматор) имеет счетный вход, связанный с выходом второго счетчика

;9 (алгебраического сумматора). и пва независимых управляющих входа, первый из которых связан с выходом датчика 1 пути, а второй — выходом делителя 1О частоты. К выходу первого счетчика последовательно подключены дешифратор 12 и индикатор 13.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении зубца кодовой маски 3 он поочередно перекрывает oIIтические каналы между светодиодом 5 и фотодиодами 6 и 7, выходные импульсные сигналы с которых поступают на входы блока 8 распознавания направления малых перемещений с частичным перекрытием по времени и в очередности, зависящей от направления малых перемещений. В результате на выходах (+) и (-) блока 8 появляются импульсные сигналы, число которых на каждом из них и и и определяется количеством зубцов кодовой маски 3, прошедших вверх или вниз относительно датчика 2 малых перемещений. Таким образом, число импульсов и на прямом выходе (+) блока 8 соответствует числу зубцов кодовой маски

3, прошедших вверх, а число импульсов Я на инверсном выходе (-) блока

8 — числу зубцов, прошедших вниз.! 182 (2) PL Рь и-И = = (Нм), РЕд6 ай

30 где La — длина закрепленного конца каната; — усилие в канате; — модуль упругости каната; — площадь эффективного сеченияЗ5 каната;

dW — работа деформации каната на шаг кодовой маски.

Для этого необходимо, чтобы дискретная работа АФ была равна выб- 40 раиной единице работы, например 1кНм или 1 тМ. Шаг кодовой маски определяется из (2) (3)

45 ьВ L, е= — — . L FE

При прохождении спицы ходового ролика через оптический канал датчика 1 пути с его выхода поступает одиночный импульс на управляющий вход первого счетчика 11, при появлении которого происходит сложение накопленного во втором счетчике 9 числа rl — - И с числом, ранее накопленном в первом

55 счетчике 11.

Указанное сложение происходит и при накоплении в делителе 10 числа

Кроме того, на счетном выходе с блока 8 распознавания направления малых перемещений формируются импульсы, число которых (П + П ) соответст вует числу зубцов кодовой маски 3 перекрывших световой поток светодиода 5 независимо от направления их перемещения.

Импульсы с прямого выхода (+) блока 8 попадают на прямой вход (+), 10 а с инверсного выхода (-) на инверсный вход (-) второго счетчика 9, в котором накапливается разность чисел 11 — tl . Таким образом, во втором счетчике 9 всегда содержится 15 число и — 5 соответствующее перемещению зубцов кодовой маски 3, в направлении растяжения закрепленного конца каната, т.е. деформации последнего или усилию в нем. При соответствую- 20 щем выборе шага (расстояния между соседними зубцами) кодовой маски Зь0, накопленное в алгебраическом сумматоре 9 число h — n равно численному значению работы каната при дискретном перемещении A L!

57 ф импульсов k, после чего с его .выхода на управляющий вход первого счетчика 11, подается одиночный импульс.

Таким образом, общее число сложений в первом счетчике

П1в 111), (4)

L где „= †„ — число спиц ходового роьЬ лика, прошедших мимо ДП;

bin — — число дискретных значений aL суммарного колебательного перемещения каната.

Суммарное число, накопленное в первом счетчике и = :(и-и);=, Р; ь1. =W(v,íì) ф (5). где Р; — усилие в канате при а-ом цикле измерения;

W — суммарная работа талевого каната.

Накопленное в первом счетчике 11 число ", соответствующее суммарной работе талевого каната, преобразуется дешифратором 12 в код для управления десятичным или сегментным индикатором и высвечивается на индикаторе 13.

У предлагаемого устройства дискретный характер сигналов обоих датчиков, что сводит работу всего устройства только к арифметическим (логическим) операциям. Это существенно повышает точность определения работы, так как устраняет все источники и погрешности аналогового измерительного преобразователя и аналого — цифровых преобразователей.

Упрощен<е электронной схемы устройства обеспечивает выполнение части его блоков или всей логической части устройства на микропроцессоре широкого применения. Этим достигается унификация устройства с другими устройствами контроля и автоматики на буровых установках, в том числе с автоматизированными системами управления технологическим процессом бурения на базе микропроцессоров и микро ЭВМ.