Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 V 1/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТНРЫТИЙ

Ю(Р(Р)(Я,(1) и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3321648/18-25 (22) 17.07.81 (46) 23.02.87. Бюл. У 7 (71) Сибирское особое конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтегеофизика" и Институт геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР (72) А.В. Игнатьев, А.Г. Комлягин, В.Ф. Кулаков, Ю.В. Михаэлис, В.И. Попов, И.С. Чичинин и В.И. Юшин (53) 550,83 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 714324, кл. G 01 V 1/143, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

1(135401, кл. В 65 G 27/24, 1960.

3. Козлов Л.Г. и др. Вибросейсмический комплекс ВСК и перспективы его совершенствования. Геофизическая аппаратура. Выл. 71. Л.: Недра, 1980 с. 97-105. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащее виброплатформу с установленными на ней дебалансными вибровозбудителями, соединенными с приводными электродвигателями, подключенными к регулируемой по частоте и напряжению энергоустановке, управляющие входы которой подключены к задатчику программ и датчику обратной связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения мощности излучаемого сигнала за счет группирования вибровозбудителей при одновременном упрощении устройства, приводные двигатели выполнены в виде синхронных электродвигателей с активными роторами, обмотки возбуждения которых соединены с энергоустановкой через источник постоянного тока, к управляющему входу которого подключен выход датчика тока, установленного в цепи питания статорных обмоток синхронных электродвигателей.

1291

Изобретение относится к устройствам для вибрационного возбуждения сейсмических колебаний и предназначено для сейсмической разведки полезных ископаемых.

Важнейшее преимущество вибрационного метода состоит в том, что возбуждающие.воздействия (вибрационные колебания) в отличие от взрыва поддаются управлению и контролю, что 1О позволяет применять очень тонкие методы выделения полезных сигналов и тем самым повысить разрешающую спо-. собность и точность сейсмического картирования геологических объектов.

Однако, для этого, чтобы эти потенциальные возможности были в полной мере реализованы необходимо, чтобы конструкция виброисточника обеспечивала формирование сейсмических колебаний с жестким управлением по частоте и фазе. Такое управление дает возможность объединить несколько виброисточников в синфазно работающую группу и тем самым значительно

25 повысить излучаемую энергию, а также сконцентрировать сейсмический луч в заданном направлении.

Известно устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн ЗО содержащее два линейных возбудителя вибраций, связанные поперечными стойками силовой рамы с опорной плитой„ и блок управления, Вибровозбудители смонтированы параллельно на раме, 35

Р: имеющей возможность поворота на 90 относительно поперечных стоек вокруг оси, перпендикулярной осям возбудителей вибраций, связанных с блоком управления через регулируемые фазовращатели (le .

Недостатками источника являются

Д сложность изготовления виброисточников, механическая связь вибровоз- 45 будителей, ограниченная величина создаваемого воздействия на грунт.

Известно использование синхронных двигателей в качестве привода дебалансных вибраторов в вибрационных 5л конвейерах, содержащих жесткий транспортирующий орган с установленными на нем дебалансными вибраторами, каждый из которых приводится во вращение от синхронного электродвигателя с пассивными роторами, которые могут иметь несколько устойчивых режимов работы, отличающихся пространственной ориентацией роторов.

915 2

Для обеспечения синфазной работы дебалансных вибраторов в вибрационных конвейерах применяется реле установки фаз. Оно срабатывает от импульса постоянного тока, который проходит через замыкающие контакты цепи управления. Конструкция привода обеспечивает одно кратковременное замыкание контактов за каждый оборот ротора (2) .

Недостатками этого устройства являются наличие дополнительного элемента — реле установки фаз, наличие контактов, работающих в условиях вибрации и в цепи постоянного тока, сравнительно большое время установления синфазной работы вибраторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн, содержащее виброплатформу с установленными на .ней дебалансньпми возбудителями, соединенными с приводными электродвигателями, подключенными к регулируемой по частоте и напряжению энергоустановке, управляющие входы которой подключены к задатчику программ и датчику обратной связи. Приводные асинхронные электродвигатели вращают валы дебалансных вибраторов, которые связаны между собой синхронизирующей зубчатой передачей (3) .

Недостатком этого устройства является плохая управляемость, не позволяющая достичь синфазной работы нескольких идентичных виброустановок и требующая наличия механической связи между вибровозбудителями, установленными на одной платформе.

Это не позволяет применять группирование вибраторов, усложняет конструкцию виброизлучающего органа вследствие наличия в нем шестеренчатой передачи,, работающей в условиях интенсивной вибрации.

Целью изобретения является повышение мощности излучаемого сигнала за счет группирования вибровозбудителей при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вибрационного возбуждения сейсмических волн, содержащем виброплатформу с установленными на ней дебалансными вибровозбудителями, соединенными с при1291915

55 водными электродвигателями, подключенными к регулируемой по частоте и напряжению энергоустановке, управляющие входы которой подключены к задатчику программ и датчику обратной связи, приводные двигатели выполнены в виде синхронных электродвигателей с активным ротором, обмотки возбуждения которых соединены с энергоустановкой через источник постоянного тока, к управляющему входу которого подключен выход датчика тока, установленного в цепи питания статорных обмоток синхронных электродвигателей.

При таком включении для синхронных электродвигателей с активными роторами возможен один устойчивый режим работы, зависящий от полярности поля статора и поля ротора.

Следовательно, для обеспечения синфазности работы вибраторов не нужно дополнительных устройств, что упрощает конструкцию виброизлучающего органа, а синфазная работа вибраторов осуществляется в течение времени одного. оборота ротора и поддерживается во время работы взаимодействием полей статора и ротора.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

На виброплатформе 1 установлены

1 дебалансные вибровозбудители 2, приводимые во вращение от синхронных электродвигателей с активными роторами 3, обмотки возбуждения которых подключены к регулируемому источнику 4 постоянного тока, к управляющему входу которого подключен выход датчика 5 тока статорных обмоток. Питание статорных обмоток электродвигателей 3 осуществляется от регулируемой по частоте и фазе энергетической установки 6, к управляющему входу которой подключен задатчик 7 программ, а к входу обратной связи — выход датчика 8 фазы выходного напряжения энергоустановки.

Виброустановка работает следующим образом.

Задатчик 7 программ вырабатывает эталонный сигнал, частота и фаза которого соответствует начальным усло— виям работы виброустановки. Этот. сигнал в виде свип-сигнала поступает на вход системы управления энергетической установки 6, которая представляет собой электромашинный преобра-.

f0

f5

30 зователь системы двигатель постоянного тока — синхронный генератор. В начальный момент скорость вращения якоря двигателя постоянного тока энергоустановки 6 устанавливается такой, чтобы на выходе синхронного генератора появилось переменное напряжение с частотой, равной частоте эталонного сигнала. Одновременно на вход обратной связи системы управления энергоустановки 6 поступает сигнал от датчика 8 фазы, включенного в одну из фаз синхронного генератора электромашинного преобразователя.

При этом в процессе работы система управления энергоустановки 6 непрерывно поддерживает равенство фаз эталонного сигнала и выходного напряжения.

После запуска в работу электромашинного преобразователя энергоустановки 6 переменное напряжение с частотой, равной начальной частоте, поступает через датчик 5 тока на статорные обмотки синхронных электродвигателей 3. Для того, чтобы виброплатформа 1 совершала гармонические колебания необходимо вращать дебалансные вибровозбудители 2 навстречу друг другу. Поэтому статорные обмотки электродвигатепей 3 подключены такшч образом, чтобы роторы пары электродвигателей вращались в противоположные стороны.

По условиям сейсмической разведки виброустановка должна работать .в диапазоне излучаемых волн 8-60 Гц. Так как синхронные электродвигатели на низкой частоте имеют малое значение

КПД в результате сравнительно больших потерь в обмотках статора, то для увеличения КПД необходимо поддерживать ток в обмотках статора минимальным, что обеспечивается в синхронных электродвигателях регулированием тока возбуждения. Для обеспечения такого регулирования и поддержания минимального тока статоров во всем диапазоне частот обмотки статоров синхронных электродйигателей 3 подключены к выходу синхронного генератора энергоустановки 6 через датчик 5 тока. С выхода датчика

5 тока сигнал в виде управляющего напряжения поступает на вход регулируемого источника 4 постоянного тока. Источник 4 постоянного тока выбирается регулируемым с целью воз5 1 модности управления напряжением, которое подается на обмотки возбуждения синхронных электродвигателей 3, таким образом, чтобы ток статорных обмоток был минимальным, что фиксируется датчиком 5 тока. Следовательно, КПД синхронных электродвигателей будет максимальным во всем диапазоне рабочих частот.

Составитель Н. Чихладзе

Техред H.Èînoâè÷

Редактор В, Иванова

Корректор M. Самборская

Заказ 261/45 Тираж 731

ВНИИПИ Государственного комитета ССС1? по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная. 4

После запуска в работу синхронных электродвигателей задатчик 7 программ включается в режим увеличения частоты по заданной программе, при этом виброплатформа 1 совершает колебания с частотой и фазой, заданной задатчиком 7 программ.

Была описана работа виброустановки с одной виброплатформой 1. Если параллельно описанной виброплатформе подключить еще несколько виброплатформ, то получают групповой ис291915 6 точник сейсмических колебаний, работающий синфазно и управляемый одним задатчиком 7 программ.

Таким образом, применение синхронных электродвигателей с активным ротором в качестве привода дебалансных вибровозбудителей позволяет расширить методические возможности использования виброустановок, 10 улучшить их управляемость, обеспечить возможность синфазной работы группы виброплатформ и упростить конструкцию виброизлучающего органа, а включение датчика тока в цепь пита15 ния статорных обмоток синхронных электродвигателей и питание обмоток возбуждения этих электродвигателей от регулируемого источника постоянного тока дают возможность поддержи2О вать КПД электродвигателей на наивысшем уровне во всем диапазоне рабочих частот.