Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения является расширение функциональных вохможностей. Устройство содержит трансформатор тока 1, нагрузочное сопротивление-делитель 2, выпрямительный мост 3, входные сопротивления операционного усилителя-делителя напряжений 4 и 5, операционный усилитель делитель 6, оптрон 7, широтно-импульсный (ШИМ) 8, преобразователь частота - напряжение 9, тахогенератор 10, электродвигатель 11, ротор буровой установки 12. Первичная обмотка трансформатора тока 1 включена в разрыв фазы цепи питания электродвигателя 11 привод ротора 12 буровой установки, а вторичная обмотка подключена к сопротивлению нагрузки, скользящий контакт которого позволяет регулировать напряжение моста 3, подключенного к входу операционного усилителя-делителя 6 через входное сопротивление 4. Прямой вход операционного усилителя соединен общей шиной сопротивлением. В цепь обратной связи усилителя-делителя включен фоторезистор оптрона 7, лампа накаливания которого подключена к выходу ШИМ 8, а его вход - к выходу преоразователя частота -напряжение 9, который в свою очередь соединен тахогенераторора 10 переменного тока, имеющего кинематическую связь с ротором буровой установки 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР!

)(21) 4381298/24-10 ! (22) 30.12..87 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Б.А..Перминов и В.Ф.Мягкий (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 515043, кл. G 01 L 3/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 1290108,:кл. G 01 L 3/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в неАтяной и газовой про" мипшенности. Целью изобретения является расширение функциональных возмож.. ностей. Устройство содержит трансформатор тока 1, нагруэочное сопротивление-делитель 2, выпрямительный мост

3, входные сопротивления операционного усилителя-делителя напряжений, 4 и 5, операционный усилитель-дели„„SU„„1580187 А 1 (51)5 С 01 L 3/10

2 тель 6, оптрон 7, широтно-импульсный модулятор (ШИМ} 8, преобразователь частота — напряжение 9, тахогенератор 10, электродвигатель 11., ротор буровой установки 12. Первичная обмотка трансформатора тока 1 включена в разрыв Лазы цепи питания электродвигателя 1 1 привода ротора 12 буровой установки, а вторичная обмотка подключена к сопротивлению нагрузки, -скользящий контакт которого позволяет регулировать напряжение моста 3, подключенного к входу операционного усилителя-делителя 6 через входное сопротивление 4 ° Прямой вход операционного усилителя соединен оощей шиной сопротивлением. В цепь обратной связи усилителя-делителя включен

4оторезистор оптрона 7, лампа накаливания которого подключена к выходу

ЕШ 8, а его вход — к выходу преобразователя частота - напряжение 9, который в свою очередь соединен с выходом тахогенератора 10 переменного тока, имеющего кинематическую связь с ротором буровой установки 12. 1 ил.

1580187

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промьппленности

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых значений крутящего момента на роторе буровых установок.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит трансформа-, тор 1 тока, нагрузочное сопротивле ние-делитель 2, выпрямительный мост 3, входные сопротивления 4 и 5 операцион-15 ного усилителя-делителя напряжений, операционный усилитель-делитель 6, оптрон 7, широтно-импульсный модулятор (1ПИМ) 8, преобразователь частотанапряжение 9, тахогенератор 10, элект-20 родвигатель 11, ротор 12 буровой установки.

Первичная обмотка трансформатора тока 1 включена в разрыв фазы цепи питания электродвигателя 11 привода 25 ротора 12 буровой установки, а вторичная обмотка подключена к сопротив» ленив нагрузки 2, скользящий контакт которого позволяет регулировать напряжение мостового выпрямителя 3, 30 подключенного ко входу операционного усилителя-делителя 6 через входное сопротивление 4. Прямой вход опера" ционного усилителя соединен с общей шиной сопротивлением З.,В цепь обратной связи усилителя включен фоторезистор оптрона 7, лампа накливания которого подключена к выходу ШИК 8, а его вход — к выходу преобразователя частота-напряжение 9, который, 4 в свою очередь, соединен с выходом тахогенератора переменного тока, имеющего кинематическую связь с ротором . буровой установки 12.

Перед началом измерения при рабо- 45 тающем роторе 12 устанавливают с помощью движка сопротивления 2 нагрузки такое значение входного напряжения операционного усилителя 6, при котором его выходное напряжение будет 50 равно нулю. Это нулевое значение выходного напряжения поддерживается на одном и том же уровне gpss нормаль ном режиме работы буровой установки, так как оно определяется соотношением

Us пьх 11„, Р алых д kð (2) что представляет собой фармулу для определения крутящего момента. Таким образом, измеряя значение выходного напряжения операционного усилителя 6, можно судить о величине крутящего момента.

В канале измерения скорости вращения ротора 12 применяется тахогенератор 10 переменного тока, осуществлявший преобразование вида n — f что позволяет повысить коэффициент преобразования

df

К (всегда больше, чем у тахогенераторов, реализующих преобразование

dM и-U1 Ки = — c К ).

Включение преобразователя частота-напряжение 9 к выходу тахогенератора 10 позволяет еще более увеличить чувствительность канала.

В процессе бурения возможны две предаварийные ситуации: проскальзывание бурового инструмента при его износе и прихват бурового инструмента. В первом случае скорость вращегде Uе — напряжение на выходе мостовой схемы, величина которого пропорциональна току электродвигателя, а следовательно, и его мощности Р;

U — напряженче на выходе ШИМ, величина которого пропорциональна скорости постоянной составляющей вращения ротора буровой установки и;

К вЂ” коэффициент пропорциональности

Так как изменение мощности двигателя приводит к пропорциональному изменению скорости вращения вала и наоборот, то влияние изменения скорости вращения на результат измерения согласно выражению (1) не сказывается. Напряжение U s на выходе мостового выпрямителя 3 пропорционально мощности Р электро,двигателя 11, а постоянная составляющая напряжения U > на выходе t11HM 8 пропорциональна скорости вращения, следовательно., выражение (1) можно представить в виде формулаиэобретения

Составитель Э. Шумилова

Редактор Н. Лазаренко Техред Л.Олийнык Корректор 3.Лончакова

Заказ 2004 Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1S801 ния тахогенератора возрастает скачкообразно, что приводит к скачкообразному увеличению напряжения посто° янной составляющей U на выходе l!INN 8

5 и уменьшению напряжения на выходе выпрямительного моста 3, а на входе операционного усилителя б появляется положительное напряжение, пропорциональное значению крутящего момента.

Таким образом появляется воэможность определения предаварийной ситуации процесса бурения, при наступлении которой возможно автоматическое отключение электропривода. 15

Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного 20 электродвигателя, содержащее трансформатор тока, включающий в себя первичную обмотку, подключенную к одной из фаз питания электродвигате87 6 ля, и вторичную обмотку с подстроечHblM резистором, оптронную пару, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых значений крутящего момента на роторе буровой установки, в него введены выпрямитель, вход которого связан с движком подстроечного резистора, операционный усилитель, инверсный вход которого связан с выходом выпрямителя, в цепь обратной связи усилителя включен фоторезистор оптронной пары, а прямой вход соединен с, общей шиной, тахогенератор переменного тока, кинематически связанный с ротором буровой установки, преобра. зователь частота — напряжение, вход которого подключен к тахогенератору переменного тока, пп ротно-импульспьп! модулятор, вход которого связан с выходом преобразователя частота — напряжение, а выход подключен к лампе накаливания оптронной пары.