Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки

 

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ севов),,г., " те гтне- ек ннчес

ЮМли©т,„, М А

Союз Советских

Социалистических республик

< >717573

К АВТОИЖОМУ С ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Г (22) Заявлено 130178 (21) 2571573/18-,10 (51)м. g„2 с присоединением заявки H9— (23) ПриоритетG O1 1 3/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 250230 Бюллетень М 7 (53) УДК 53 1 . 781 (088.8) Дата опубликования описания 250280 (72) Авторы и эобретеи и я

Г.Н.Семенцов и А.A.Øàïîâàë

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО

МОИЕНТА НА РОТОРЕ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение касается силоизмери тельной техники и предназначено для использования в нефтяной и газовой промышленности. 3

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее датчик ак тивной мощности, сумматор, компенсатор сигнала, пропорциональ----ного мощности холостого хода электро- О двигателя, и корректирующую цепоч- ку (1) . Однако это устройство не обеспечивает требуемой точности измерения..

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является 15 устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки, содержащее преобразователь активной мощности, последовательно соединенные квадратор и множительную схему, 20 первый сумматор, входы которого связаны с выходами датчика активной мощности и множительной схема, а выход — с одним из входов второго сумматора, выход которого связан с первым входом делительной схема, компенсатор сигнала, пропорционального мощности холостого хода дви" гателя, и индикатор, связанный с вьжодом делительной схевва (21 . ЗО

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения при изменяющейся частоте вращения ротора буровой установки.

Цель изобретения — повышение точности йзмерения.

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено преобразователем частоты вращения ротора в напряжение, делителем напряжения и третьим сумматором. Выход преобразователя частоты вращения ротора через делитель напряжения связан с первым входом третьего сумматорагвторой вход которого связан с выходом компенсатора сигнала, нронорционального мощности холостого хода, а выход - с другим входом вто15ого сумматора. Второй вход делнтельной схеьва связан с выходом преобразователя частоты вращения ротора, На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки содержит преобразователь 1 активной мощности, квадратор 2, преобра» зователь 3 частоты вращения ротора, множительную схему 4, делитель напряжения 5, сумматоры 6-8, компенса717573 тор 9 напряжения, соотв етствующего мощности холостого хода электродвигателя привода при минимальной частоте вращения, делительную схему 10 и индикатор 11 крутящего момента.

Напряжение Uq на выходе преобразователя 1 активной мощности, подключенного к цепи питания приводного электродвигателя, пропорциональ но активной мощности Р

U< K

- ток; cos 1 — косинус угла между ними напряжением и током;

К - коэффициент пропорциональности.

Сигнал, пропорциональный фаэовому току, подается также на квадратор 2, напряжение на выходе которого U пропорционально квадрату входного сигнала (О

U2. * К2

1 где K> - коэффициент пропорциональности.

В множительной схеме 4 напряжение, 25 снимаемое с выхода квадратора 2, умножается на величину, пропорциональную активному сопротивлению обмоток электродвигателя (R88 ). Таким образом на выходе множительной схемы 4 З0 напряжение пропорционально потерям в электродвигателе

U4 К4 I R> .

1 где K - коэфициент пропорциональ- 35 ности»

Выход преобразователя 1 активной мощности и множительной схемы 4 соединен с входом сумматора б. В сумматоре напряжение U4 вычитается иэ напряжения Ug (), - Ui — Ug - K g (P -AP88 где Р 8 — потери в обмотках двигателя;

К вЂ” коэффициент пропорциональностии.

»

На вход преобразователя 3 частоты вращения ротора подается сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора м ., Напряжение на выходе преоб- 50 разователя 3 пропорционально текущему значению частоты вращения ротора

08 К иг, где КЬ- коэффициент про- . порциональности, подается на вход делителя напряжения 5. Так как потери 55 холостого хода электродвигателя увеличиваются пропорционально увеличению частоты вращения ротора, то напряжение на выходе делителя 5 будет пропорциональным приращению потерь холостогО хода двигателя Ь Р„„; т.е, 8 Ка Рхх где, K -, коэффициент деления делителя .5 напряжения 3.

Выходы делителя 5 и компенсатора

9 подключены к входам сумматора 7, где напряжение U и U9 суммируются, На выходе сумматора 7 напряжение пропорционально полной мощности холостого хода двигателя

+ () — Krf (Prr„„щ+ Ь Prr ), где Р„„„„„-. мощность холостого хода при миниМальной частоте вращения ротора;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Выходы сумматоров 5 и 7 подключены к входам сумматоров 8, где иэ сигнала U8 вычитается сигнал,пропорциональный полной мощности холостого хода двигателя ()Ь U8 U8 Я (ЬРд8 P„„ 4 P )

К ° Р, где P() — мощность на валу привода;

Ks — коэффициент пропорциональности.

Момент М на валу двигателя связан с мощностью и частотой вращения cîoòношением

М 975 для определения крутящего моме н та на роторе буровой установки в делительной схеме 10 осуществляется операция деления сигнала, пропорционального мощности на валу привода,на сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора. С выхода делительной схемы 10 напряжение, пропорциональное крутящему моменту М«р. на роторе U - — 8 - — 8-- и кк- Р

U . ю а 8 где К,д — коэффициент пропорциональности,поступает на вход индикатора 11.

Использование предложенного устройства позволит уменьшить погрешность измерения крутящего момента на роторе буровой установки при изменяющейся частоте вращения.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой уста— новки, содержащее преобразователь активной мощности, последовательно соединенные квадратор и множитель— ную схему, первый суаматор, входы которого связаны с выходами датчика активной мсщиости и множительной ахеми, а выход-с одним из входов второго сумматора, выход которого связан с цервьм входом делительной схемы, компенсатор сигнала, пропорционального мощности холостого хода двигателя, и индикатор, связанный с выходом делительной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено преобразователем частоты вращения ротора в напряжение, делителем напряжения и третьим сум717573

Составитель Г.Целибеев

Техред м,аетко Корректор Я.Веселовская

Редактор А.Шиелькин

Заказ 9826/57 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ ГосударственнОго ксмнтета СССР гю делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4 матором, ри этом выход преОбразователя частоты вращения ротора через делитель напряжения связан с первым входом третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом ком- . пенсатора сигнала, пропорционального мощности холостого хада, а выход - с другим входом второго сумматора, причем второй вход делительной схемы связан с выходом преобразователя частоты вращения ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

3 У4б55б8, кл. G 01 Ь 3/10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 92495075, кл. G 01 ? 3/10, 1977 (прототип) .