Устройство для измерения механической скорости бурения

 

О П И С А Н И Е < >75I972

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцыалнстнческих

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.09.7? (21) 2524034/22-03 (51) М.Кл. E 21 В 45/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (53) УДК 622.24.082 (088.8) (45) Дата опубликования опцсания 30.07.83 (72) Авторы изобретения

С. Я. Завелев и Я. H. Николайчук

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) 3 а явител b (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ

Изобретение относится к контролю ма лых скоростей вращения и может быть использовано для измерения механической скорости бурения.

Известны устройства содержащие импульсный датчик подачи, счетчики, цифровой индикатор (1, 2).

Однако данные устройства имеют невысокое быстродействие, так как для вычисления скорости бурения .необходимо,за определечный .интервал времени накопить достаточно большое число импульсов от датчика подачи.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее сельсинный датчик подачи (3).

Однако данное устройство содержит большое количество механических движущихся деталей, что снижает его надежттость, а наличие сельсинной передачи в индикаторном режиме приводит к возникновению дополнительных погрешностей.

Целью изобретения является упрощение устройства, повышение надежности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено генератором трехфазного прямоугольного напряжения, преобразователем фаза — код, последовательно соединенным и суммирующим счетчиком,,клапаном переписи информации и вьвчитающим счетчиком, подключенным к регистрирующему блоку, причем выходы генератора трехфазного прямоугольного напряжения подключены к:входам трехлучевой обмотки сельсина и к одному из входов преобразователя фаза †к, второй вход которого соединен с выходом сельсина, а выход — со счетными входами суммирующего и вычитающего счетчика. При этом регистрирующий блок снабжен синхронизатором, один выход которого, подключен к третьему входу преобразователя, а второй выход соединен с входом сброса суммирующего счетчика и вторым:входом клапана переписи информации.

Кроме того, регистрирующий блок снабжен генератором иипульсов высокой частоты, RS-триггером и логической схемой

2И вЂ” ИЛИ, к первому входу .которой подключен генератор импульсов высокой частоты, к второму и третьему входам подключены соответственно прямой и обратный выходы триггера, к четвертому входу — вы25 ход преобразователя фаза — код, а выхо. логической схемы 2И вЂ” ИЛИ подключен к счетному входу суммирующего счетчика и через линию связи к счетному входу вычитатощего счетчика, вход запуска которого

Зо соединен с S-входом триггера, к R-.входу ко751972

TopoI подключен выход суммирующего счетчика и вход преобразователя фаза — код.

На фиг. 1 и 2 представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик подачи с сельсином 1, генератор 2 трехфазного прямоугольного сигнала, выходы которого подключены к входам трехлучевой обмотки сельсина, преооразователь 8 фаза — код, входы которого подключены к вы оду однолучевой обмотки сельсина,и одному из входов генератора. Устройство содер>к11т также последовательно соединенные суммирующий счетчик 4, клапан 5 переписи информации, вычитающий счетчик б с произзольным модулем, цифровой индикатор 7, синхронизатор 8, первый выход которо "o соединен с входом запуска преобразователя

8, а второй с шиной сброса счетчика 4 и управляющим входом клапана 5,,причем счетные зходы счетчиков 4 и 6 соединены с выходом преобразователя 8, RS-триггер 9, логическую схему 10 2И вЂ” ИЛИ, первый вход которой:юдкл1очен к выходу генератора 11, второй и третий входы — соответственно к прямому и обратному выходам триггера 9, четвертый — к выходу преобраЗОВателя 8, с1 ммируIОщий счРтчик 4 по,модулю М, вход которого соединен с выходом схемы 10, а выход соединен с R-входом триггера 9 и входом запуска преобразователя 8, двухпроводную линию связи 12, цифровой индикатор 7, вычитающий с iåòчик á,по модулю N, вход которого через линию связи 12 подключен к выходу логической схемы 10, а выходы его разрядов подключены,к входам цифрового индикатора

7, причем, вход запуска соединен с S-входом триггера 9 и через линию связи — с входом сороса счетчика б.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 2 трехфазного прямоугольного сигнала .возбуждает в сельсине прерывистое вращательное магнитное, поле, которое,индуцирует в однолучевой обмотке сельсина 1 синусоидальный Оигнал. Угол поворота ротора сельсина пропорционален разности фаз,в однолучевой обмотке .и одной из фаз трехлучевой, возникающий фазовый сдвиг преобразуется в унитарный код преобразователем 8. Датчик включен таким абразом, что при углублении инструмента код фазового сдвига уменьшается.

Перед началом очередного такта изме рения в суммирующем счетчике 4 хранится результат, измерения положения инструмента, которое произведено ранее (х;-1). Сигналом второго выхода синхронизатора 8 по лереднему фронту импульса производится перепись информации .из счетчика 4 в,вычитающий счетчик б, а,по фронту спада— установка счетчика 4 в нулевое состояние.

Сигналом с первого выхода cHHxipoHHçàòoðà запускается преобразователь 8. В счетчик 4

1О

20 25

55 заносится .код текущего положения .инструмента (х,), а в вычитающем счетчике определя, ется разница между предыдущим и текущим,положением инструмента. Полученная разница отображается на.цифровом индикаторе в единицах скорости проходки, .например, м11. Счетчик б, работающий по модулю N (где N — число импульсов, соответствующее полному обороту ротора сельсина), при выполнении операции вычитания может работать в двух режима.;.. Б первом случае когда текущее значение проходки х-; меньше предыдущего х;; (х; 1 — x;) 1), вычитание происходит без перехода через модуль. Во втором случае, когда предыдущее значение х; i проходки близко к нулю, а текущее близко к М, т. е. за время измерения ротор сельсина пересек нулевое положение, сбоя .в показаниях не .наблюдается> так,как в данном сл 1 чае От меньшР" о вычитается большее.

При этом в счетчике происходит переход через .нулевое состояние, после чего счет продолжается с числа N — 1. Результат вы1нтанпя в модульном счетчике и,в данном случае равРн разнице между положениями инструмента за .время измерений.

Параметры устройства рассчитываются таким ооразом, что разница, вычисляемая в вычитающем счетчике, равна скорости проходки в единице .111ч.

При выполнении регистрирующего устройства в другом варианте работа происходит следующим образом.

В начале очередно"o такта измерения з счетчике 7 хранится,код, соответствующий положению бурового инструмента в предыдущий момент, измерения (х;. 1). Триггер 9 находится в нулевом состоянии, запрещая прохохкдение импульсов от генератора 4 через схему 10. П1реобразователь 8 в данный момент не работает. Импульс запуска свопм передним фронтом производит сброс счетчика 6 в,нулевое состояние, а фронтом спада — установку триггера в единичное состояние, тем самым разрешая .прохождение импульсов от генератора 11 через схему 10.

Счетчики начинают подсчет импульсов, счетчик б — с нуля, а счетчик 4 — с кода х;

Счет производится до тех пар,лака счетчик

4 не достигнет состояния N, после чего он сбрасывается в нулевое состояние и своим импульсом переполнения осуществляет сброс триггера 9 в нулевое состояние;и запуск преобразователя 8. В данный момент в счетчике б набран код дополнения .к, доN,т.е.N — х;

После запуска преобразователя .измерение производится один раз. Унитарный код, соответствующий текущему, положению х, бурового .инст1румента, через схему,посту пает на счетчики 4 и б. По окончании .измерения в счетчике 4 хранится результат текущего измерения (х;), а в счетчике б проис751972 ходит сложение по модулю N ранее набранного дополнения

N — х; > и х;: H,==.: (N — х;+-, +х,) mod Ж.

В случае, если за время Л/ ротор сельсина не пересек нулевое положение, то (х;— — х; i ) )О. Следовательно, N+ (х;— — х; ) )М, а так как счетчик раоотает по модулю А/, то в нем остается число

Н;=х; — х; >. Во втором случае, когда предыдущее измерение х; близко к М, а теыщее х; — к.нулю, т. е. за время М ротор сельсина пересек нулевое состояние, выполняется условие (х,— х; t ) (О. Поэтому

N+ (х,— х; ) (N, следовательно, в счетчике остается число Н,=N+x,+х, Это н будет разность .положений бурового инструмента за время М.

Такое выполнение устройства для измерения механической скорости бурения повышает надежность и точность измерений.

Устройство является, простым и удобным в работе. Устройство позволяет бурильщику оперативно выбирать режимы бурения для достижения максимальной скорости бурения. 25

Фор мула изо бр ете ния

1. Устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее датчик с сельсином и регистрирующий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности измерения, оно снабжено генератором трехфазного прямоугольного напряжения, преобразователем фаза — код, последовательно соединенными суммирующим счетчиком, подключенным к регистрирующему блоку, причем выходы генератора трехфазного пря- 4о моугольчого напряжения подключены к.входам трехлучевой обмотки сельсина и к одному .из входов преобразователя фаза— код, другой вход которого соединен с выходом сельспна, а выход — со счетными входами суммирующего и вычитающего счетчика.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ес я тем, что регистрирующий блок снабжен синхронизатором, один выход которого подключен к третьему входу преобразователя, а другой соединен с входом сброса суммирующего счетчика и вторым входом клапана переписи информации.

3. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что регистрирующий блок снабжен генератором импульсов высокой частоты, RS-триггером и логической схемой 2И—

ИЛИ,,к первому входу которой подключен генератор импульсов высокой частоты, к второму и третьему входам подключены соответственно прямой и обратный выходы триггера, к четвертому входу — выход преобразователя фаза — код, а выход логической схемы 2И вЂ” ИЛИ подключен к счетному входу суммирующего счетчика и через линию связи к счетному входу вычитающего счетчика, вход запуска которого соединен с

S-входом триггера, к R-.âêîäó которого подключен выход суммирующего счетчика и в од преобразователя фаза — код.

Источники информации, принятые во внимание при экопертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 471422, кл. Е 21,В 45/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 471423, кл. E 21 В 45/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 340772, кл. E 21 В 45/00, 1966 (лрототип).

751972

Per. z

Редактор Д. Павлова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Составитель P. Гладун

Техред В. Серякова

:аказ 842/1012 Изд. № 369 Тираж 626

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений

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

Подписное и открытий