Система управления приводом бурового насоса

 

Назначение: изобретение относится к глубокому бурению скважин, в частности к гидробурам, и может быть использовано при создании систем управления приводом бурового насоса. Сущность изобретения: для увеличения скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента система управления приводом бурового насоса содержит последовательно соединенные задатчик скорости, сумматор и блок импульсно-фазового управления, последовательно соединенные тиристорный регулятор, привод насоса, датчик тока и блок гальванической развязки. Выход блока импульсно-фазовогоуправления соединен с трехфазной питающей сетью, а блок гальванической развязки - параллельно датчику тока. Дополнительно в систему введены последовательно соединенные преобразователь ток-напряжение, выпрямитель, апериодический интегратор и кнопка пуска. Вход преобразователя ток-напряжение соединен с выходом блока гальванической развязки . Замыкающий контакт кнопки пуска соединен с вторым входом сумматора, а размыкающий контакт установлен в обратной связи интегратора. 1 ил. СО с

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ IECKMX

РЕСПУБЛИК (sI)s Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТН О Е

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ! IT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886476/03 (22) 22,10,90 (46) 23.04,93. Бюл. 1 ч" 15 (71) Научно-производственное обьединение

"Астрофизика" и Научно-производственный кооператив "Техника и организация бурения скважин" (72) С.К.Гришин, A,В,Сударкин, Г,В,Попелнуха, В,И.Лепехин и В,И.Стрелков (56) Авторское свидетельство СССР

N 1567769, кл.,Е 21 С 35/24, 1988, Авторское свидетельство СССР

К 15660 12, кл. Е 21 В 44/00, 1988. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ

БУРОВОГО НАСОСА (57) Назначение: изобретение относится к глубокому бурению скважин, в частности к гидробурам, и может быть использовано при создании систем управления приводом бурового насоса, Сущность изобретения: для увсличения скорости проходки и уменьИзобретение относится к области глубокого бурения скважин, в частности к гидробурам и может быть использовано при создании систем управления приводом бурового насоса.

Целью изобретения является повышение скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента.

На чертеже показана структурная схема системы, где

1 — задатчик скорости, 2 — сумматор, 3 — блок импульсно-фазового управления, 4 — тиристорный преобразователь, 5 — привод насоса, 6 — датчик тока, „„. Ж„„1810513 А1 шения износа бурового инструмента система управления приводом бурового насоса содержит последовательно соединенные задатчик скорости, сумматор и блок импульсно-фазового управления, последовательно соединенные тиристорный регулятор, привод насоса, датчик тока и блок гальванической развязки. Выход блока импульсно-фазового управления соединен с трехфазной питающей сетью, а блок гальванической развязки — параллельно датчику тока. Дополнительно в систему введены последовательно соединенные преобразователь ток-напряжение, выпрямитель, апериодический интегратор и кнопка пуска.

Вход преобразователя ток-напряжение соединен с выходом блока гальванической развязки, Замыкающий контакт кнопки пуска соединен с вторым входом сумматора, а размыкающий контакт установлен в обратной связи интегратора, 1 ил.

7 — блок гальванической развязки, 8 — преобразователь ток-напряжение, 9 — выпрямитель, 10 — апериодический интегратор, 11 — триггер, 12 — дифференцирующая цепь, 13 — счетчик, 14 — управляемый ключ, 15 — интегратор, 16 — кнопка пуска.

Задатчик скорости 1 представляет собой потенциометр, запитанный постоянным напряжением, движок потенциометра соединен с одним входом сумматора 2. выход которого соединен с блоком импульсно-фазового управления 3, который может быть выполнен по типу системы импульсно-фазо1810513 вого управления (СИФУ), схема и принцип работы которой изложен в паспорте

ОДЖ.486,353. Агрегаты тиристорные серии

ТЕ, ТП, TEll стр. 17-37. Выход блока импульсно-фазового управления соединен с тиристорным преобразователем 4, выход которого последовательно соединен с приводом 5, датчиком тока 6, блоком гальванической развязки 7, преобразователем ток-напряжение 8, выпрямителем 9, апериодическим интегратором 10, триггером 11, дифференцирующей цепью 12, счетчиком

13, управляемым ключом 14, интегратором

15 и кнопкой пуска 16. Кнопка пуска 16 имеет механический арретир и пускается после 15 второго нажатия. К нормально замкнутому контактууправляемого ключа подведено напряжение +U, к нормально разомкнутому

-U, Кнопка пуска 16 имеет две контактные

20 пары. Нормально замкнутый контакт кнопки 16 включен параллельно емкости интегратора 15, а нормально разомкнутый контакт этой кнопки включен в цепь, соединяющую выход интегратора 15 со вторым входом сумматора 2. 25

Коэффициент усиления сумматора 2 по этому входу на порядок меньше коэффициента усиления пр первому входу сумматора.

Система работает следующим образом, 30

B начальном положении кнопка пуска

16 находится в отключенном состоянии и на сумматор 2 поступает лишь сигнал с задатчика скорости 1, с помощью которого оператор вручную устанавливает необходимую скорость вращения привода 5, контролируя скорость его вращения с помощью монометра гидробура (на чертеже не показан). При этом потенциал с выхода сумматора 2 поступает на вход блока импульсно-фазового управления 3, который в свою очередь

40 обеспечивает соответствующее открывание тиристоров тиристорного преобразователя

4. Соответствующее открывание тиристоров обеспечивает необходимый ток в двигателе привода 5. от величины которого 45 зависит скорость вращения привода и дав. ление бурового раствора. После установки оптимальной скорости бурения (по давлению раствора) оператор замыкает кнопку пуска КП16. При этом интегратор 15 перево- 50 дится в режим интегрирования (конденсатор в обратной связи его раскорачивается), а его выход соединяется со вторым входом сумматора 2, Через нормально замкнутый контакт управляемого ключа 14 на вход ин- 55 тегратора 15 поступает постоянное напряжение +0л. При этом на интеграторе 15 будет плавно расти напряжение, которое поступает на второй вход сумматора 2, вызывая некоторое изменение скорости вращения привода 5, обеспечивая поиск оптимального значения скорости бурения в одну сторону, Так как коэффициент усиления по второму входу сумматора 2 на порядок меньше коэффициента усиления по первому входу, то изменение скорости вращения привода 5 из-за изменения напряжения на выходе интегратора 15 будет соответственно меньше, чем от изменения напряжений на задатчике скорости 1. При изменении нагрузки на валу привода 5 возникает изменение тока. Зти изменения тока фиксируются датчиком тока 6 и через блок гальванической развязки 7 и преобразователь ток-напряжение 8 поступает на выпрямитель 9, который отсекает постоянную составляющую тока привода. l-(а выходе выпрямителя 8 изменения тока привода 5 присутствуют в виде. пучков напряжения, которые с помощью апериодического интегратора сглаживаются и интегрируются. Случайные и небольшие колебания тока привода не приводят к накапливанию на выходе апериодического усилителя-интегратора 10 напряжения определенного уровня, достаточного для срабатывания триггера 11. И, наоборот, когда величина и знак колебаний тока привода будут значительными и систематическими, на выходе апериодического интегратора 10 появится сигнал, величина которого обеспечивает срабатывание триггера Шмитта 11, При срабатывании триггера 11 дифференцирующая цепь 12 продифференцирует передний фронт импульса срабатывания триггера 11 и выработает узкий импульс напряжения, который поступит на вход счетчика 13, который займет единичное состояние, Сигнал с выхода счетчика 13 поступит на управляемый ключ, в котором нормально замкнутый контакт разомкнется., а нормально разомкнутый замкнется, На выходе управляемого ключа 14 напряжение поменяется c+U на

-U. Интегратор начнет менять напряжение в противоположную сторону, что приведет к изменению управляемого сигнала на блоке импульсно-фазового управления и соответствующему изменению скорости вращения привода 5 и скорости бурения, Когда режим бурения будет BoccTBHQB лен (колебания уменьшатся), на выходе апериодического интегратора 10 напряжение станет меньше заданного уровня, триггер

Шмитта 11 займет нулевое положение. В момент изменения сигнала на выходе триггера 11 дифференцирующая цепь 12 вырабатывает импульс напряжения противоположной полярности. который положение счетчика 13 не изменит, Система будет продолжать поиск оптимального зна1810513

Составитель С.Гришин

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор, С.Лисина

Заказ 1427 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 чения скорости бурения, но в противоположную сторону. При возрастании колебаний привбда произойдет очередное увеличение напряжения на выходе апериодического интегратора 10. Срабатывает триггер 11 и по 5 переднему фронту eru сигнала срабатывания дифференцирующая цепь 12 перебросит счетчик 13 в нулевое состояние. С выхода управляемого ключа 14 на интегратор 15 начнет поступать напряжение+ U, Процесс ре- 10 гулирования будет продолжен, Формула изобретения

Система управления приводом бурового насоса, содержащая последовательно со- 15 единенные задатчик скорости, сумматор, блок импульсно-фазового управления и тиристорный преобразователь и последовательно соединенные привод насоса и датчик тока, связанный с тиристорным преобразователем, а параллельно датчику тока подключен блок гальванической развязки, отл ича юща я с ятем,что, с целью повышения скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента, она снабжена последовательно соединенным преобразователем токнапряжение, выпрямителем, апериодическим интегратором, триггером, дифференцирующей цепью, счетчиком, управляемым ключом интегратором и кнопкой пуска, замыкающий контакт которъй подключен к второму входу сумматора, а размыкающий контакт установлен в обратной связи интегратора. при этом вход преобразователя ток-напряжение соединен с выходом блока гальванической развязки,