Индикатор мощности электродвигателя бурового станка

 

407242

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 18 1Х.1967 {Эй 1184828/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.Х11973, Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 10.IV.1974.М. Кл. G 01г 21/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изооретений и открытий

УДК 621.317.784 (088.8) Автор изобретения

П. М. Бройтман

Заявитель

ИНДИКАТОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

БУРОВОГО СТАНКА

Известные измерители мощности бурового станка до настоящего времени не нашли широкого применения на производстве вследствие их малой чувствительности. Развиваемая мощность двигателя бурового станка при бурении затрачивается на вращение передаточного механизма бурового станка, колонны бурильных труб, преодоление трения вращения породоразрушающего инструмента по забою, а также непосредственно на разрушение горной породы. Все известные измерители мощности показывают суммарную мощность, затрачиваемую электродвигателем, и, поскольку даже на сравнительно небольшой глубине доля последней составляющей мала по сравнению с остальными, изменения мощности, расходуемой на бурение, такими приборами почти не регистрируются. В то же время именно эти изменения и представляют наибольший интерес, поскольку по,ним можно судить: о характере работы наконечника на забое (плавно или рывками), что особенно важно при алмазном бурении; о возможности перехода на повышенные значения параметров режима (осевой нагрузки, скорости вращения) с целью получения роста скорости проходки или же, наоборот, о необходимости снижения этих параметров во избежание порчи наконечника или аварии; об усложнении условий, в которых протекает бурение (окопление .шлама, тормоЗящее влияние керна); об изменении буримых,пород.

Известные индикаторы мощности, содержа. щие ваттметр с трансформатором тока и компенсатор, не обеспечивают высокой точности измерений из-за зависимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения.

Для повышения точности измерений путем уменьшения зависимости показаний прибора

10 от колебаний питающего напряжения предлагаемый индикатор снабжен блоком питания, имеющим вольт-амперную характеристику, аналогичную характеристике электродвигателя, и вы полненныM в виде стабилизатора над пряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного напряжения,которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу компенсатора.

20 Для упрощения компенсационной коммутации токовая обмотка ваттметра м ожет быть включена в цепь напряжения, а обмотка напря>кения — в цепь токовой нагрузки последовательно с трансформатором тока, 2s На фиг. 1 приведены вольтамперные характеристики двигателя и источников напряжения, на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема описываемого индикатора мощности.

407242

Индикатор мощности состоит из обычного киловаттметра с пределами измерения от 0 до

3 — 6 квт, включенного в измерительную цепь таким образом, что он измеряет разность между двумя величинами мощности, одна из которых является суммарной мощностью электродвигателя во время бурения и той же мощностью при холостом вращении полностью спущенной в скважину бурильной колонны (при осевой нагрузке, равной нулю). Это делается путем установки стрелки прибора на нуль во время холостого вращения. При этом на шкале, с которой связана рукоять компенсатора, откладывается мощность холостого вращения.

После задания осевой нагрузки стрелка киловаттметра начинает отклоняться от нуля и показывать избыточную мощность, большая часть из которой расходуется на бурение. Сумма скомпенсированной по указателю рукоятки компенсатора и избыточной по показанию прибора мощности дает полную мощность электродвигателя бурового станка.

Характеристика специального источника компенсирующего напряжения должна быть подобной вольт-амперной характеристике двигателя. В противном случае измерение мощности по компенсационному принципу дает большие погрешности при существенных колебаниях питающего напряжения,:которое имеет место на буровых работах.

На фиг. 1 приведена типовая, обобщенная по моменту вольт-аиперная характеристика 1 асинхронного двигателя бурового станка.

Пусть вначале работа двигателя характеризовалась точкой 1. Затем произошло снижение напряжения и работа, двигателя стала характеризоваться точкой 2. Если компенсирующее напряжение линейно зависит от питающего (характеристика II), то при снижении напряжения питания в показания прибора вносится ошибка, равная сумме приращения сигнала потребляемого двигателя (1 — 2) и изменения компенсирующего напряжения (1 — 2). Только в том случае, когда характеристика компенсирующего напряжения подобна характеристике двигателя, ошибка может быть исключена.

В предлагаемом устройстве характеристикой компенсирующего напряжения является линейная аппроксимация III нелинейной характеристики асинхронного двигателя, на которой точки 1 и 2 соответствуют точкам lo H2o.

Она получена путем вычитания стабилизированного (прямая IV на фиг. 1) и нестабилизированного (прямая II на фиг. 1) напряжений.

Проведенные исследования показывают, что благодаря выбору соответствующих па раметров компенсатора ошибка измерений не превышает при колебаниях питающего напряжения в диапазоне +10: 25 /о семи процентов от предела измерений самого указывающего прибора неокомпенсированной мощности при пятикратном увеличении чувствительности способа измерений. Погрешность же измерения всего диапазона не 1превышает 1,4О/о (7:5).

15 гю

Зю

4

Для рассматриваемого случая буровых работ такие показатели являются вполне удовлетворительными.

Индикатор мощности, показанный на фиг. 2, работает следующим образом.

После окончания спуска включается вращение буровой колонны и производится взвешивание снаряда. В это же время включается кнопка К. Реле Р1 возбуждается и, беря себя на самоблокировку с помощью контакта Р ь замыкает измерительную схему (конта|кт

Р ), а также сигнальную лампочку Л (контакт Р1 o). Так как коммутация токов от нуля до пяти амнер представляет о пределенные технические трудности, то применяемый ваттметр нключен на напряжение токовой обмоткой А через нестабилизированную обмопку W> источника питания, а высокоомная обмотка напряжения U с зашунтированным добавочным сопротивлением @ служит для контроля сигнала нагрузки, поступающего с трансформатора тока ТТ. После включения прибора производится компенсация сигнала с помощью потенциометра R, питание которого осуществляется разностью напряжений, развиваемых стабилизированным (обмотка W ) и нестабилизированным (обмотка avq) источниками.

В случае превышения измеряемым сигналом заданного уровня срабатывает реле Р,,которое своими контактами Р 1 и P q включает сигнализацию ЗС и разрывает измерительную цепь.

После окончания бурения выключается вращение бурильной колонны, Реле Р выключается, так как напряжение удержания его контактов выше сигнала тока холостого хода двигателя бурового станка. В связи с этим прибор автоматически выключается после окончания бурения и тем самым предохраняется от резких и больших всплесков нагрузки, сопровождающих спуско-подъемные операции. Сердечник СТ совместно с конденсаторо м С составляют резонансный .контур стабилизатора.

Предмет изобретенная

1. Индикатор мощности электродвигателя бурового станка, содержащий ваттметр с трансформатором тока и компенсатор, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения зависимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения, индикатор снабжен блоком питания, имеющим вольт-амперную характеристику, аналогичную характеристике электродвигателя, и выполненным в виде стабилизатора напряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного напряжения которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу ком пенсатора.

2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения компенсационной коммутации, токовая обмотка ваттметра нключена в цепь напряжения, а обмотка напряжения — в цепь токовой нагрузки последовательно с трансформатором тока, Составитель И. Днепровская

Редактор И. Шубина Техред Т. Миронова

Корректор Н. Аук

Заказ 783/12 Изд. № 1044 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография пр. Сапунова, 2