Устройство контроля работы бурового ключа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1 787624

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 110179 (2I) 2713083/22-03 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 151230. Бюллетень йо 46

Дата опубликования описания 25. 12. 80 (51)М. Кл.

Е 21 В 45/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 622. 245. . 13. 05 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.В.Купецкий и Л.И.Юник (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения 54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАБОТЫ БУРОВОГО

КЛЮЧА

Цель изобретения — обеспечение возможности контроля работы бурового ключа с инерционной массой.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее измеритель15 ный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блок сигнализации, снабжено аналоговым указателем крутящего. момента, счетчиками импульсов крутящего момента и

20 циклов срабатывания ключа, причем измерительный преобразователь крутящего момента выполнен в ниде датчика углового ускорения, который кинематически связан с инерционной массой бу25 рового ключа, при этом выход датчика углового ускорения подключен через усилитель ко входам аналогового ука-. зателя крутящего момента и релейной схемы, выход которой, подключен ко вхо3Q дам блока сигнализации и счетчиков

Изобретение относится к устройст. вам для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб и задания крутящего момента .

Известен буровой ключ инерционного действия, в котором развивается крутящий момент за счет торможения имеющейся в нем инерционной массы (маховика) (1) .

Принцип измерения крутящего момента с по1.;ощью преобразования развиваемого ключом усилия в электрический сигнал не применим к такому ключу, поскольку этот крутящий момент .возникает за счет торможения инерционной массы, носит характер кратковременных импульсов и не может быть измерен с помощью статических преобразователей.

Преобразование крутящего момента в усилие в таких ключах не предусмотрено. Отсутствие моментомера не позволяет контролировать крутящий момент, развиваемый ключами инерционный действия при свинчивании бурильных и обсадных труб. Это приводит к снижению усталостной выносливости разьбовых соединений бурильных труб, к увеличению износа реэьб и, в конечном счете, к большому числу аварий, особенно в роторном бурении.

Известно устройство контроля работы бурового ключа, содержащее измерительный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блок сигнализации (2).

Однако данное. устройство не обеспечивает воэможности работы бурового ключа с инерционной массой.

787624 импульсов крутящего момента и циклов Контакты реле Р5, Рб и Р7 коммутисрабатывания ключа. руют цепи питания лампочек Л1, Л2 и

Устройство позволяет контролировать ЛЗ, образующих световой индикатор крутящий момент, развиваемый буровым сигнального устройства, и счетчиков ключом инерционного действия, а также импульсов СИ1, СИ2 и СИЗ. Другая групавтоматически подсчитывать число им- па контактов этих реле, соединенных пульсов момента беэ существенного из5 параллельно, подключает к источнику менения конструкции ключа. питания резистора к б, соединенный

На фиг. 1 приведе «а функциональная с конденсатором С2. Цепь питания реэлектрическая схема устройства контро- ле Р1 замыкается через контакты выля работы бурового ключа; на фиг. 2 — ключателя В, механически связанного график зависимости напряжения сраба- 0 с ручкой б, переключающей пневмоцепи тывания реле Р2, Р3 и Р4 от сопротив- бурового ключа на режим развинчивания. ления резистора Ц Устройство работает следующим обПринцип действия преобразователя разом. основан на измерении отрицательного Импульс напряжения, возникающий на углового ускорения инерционного эле- 1$ зажимах обмотки 4 при торможении ромента (механика) ключа, запоминании тора тахогенератора, усиливается и его максимального значения и пропор- подается на параллельные цепи, присоциональном преобразовании этого эна- единенные к выходу усилителя. Конденчения в показания стрелочного индика- сатор С1 заряжается через диод Д и тора и сигнального устройства. Пос- О резистор М 2 до амплитудного значения кольку момент инерции подвижной час- импульса. Вследствие наличия диода ти ключа, приведенный к валу махови- конденсатор С1 заряжается только чека, величина постоянная, инерционный рез высокоомную цепь вольтметра ИП. момент, развиваемый челюстями ключа В результате разряд конденсатора С1 пропорционален отрицательному углово происходит значительно медленнее заму ускорению маховика. Запоминание 25 ряда, так что подвижная часть вольтмаксимального значения сигнала необ метра успевает отклониться на угол. ходимо для визуального отсчета показа припорциональный .амплитуде импульса. ний по стрелочному прибору H сигналь Тем самы осуществляется запоминание ному устройству. Счетное устройство амплитуды импульса в цепи вольтметра. подсчитывает число импульсов момента 30 Возникновение импульса напряжения с различным амплитудным значением. на выходе усилителя вызывает протекаДатчиком углового ускорения махо- ние тока через резистор>7 3 и обмотки вика служит асинхронный тахогенера- 1 реле Р2, р3, Р4. Нали.-.ие различных тор, Известно, что при питании обмот- по номиналу резисторов R 4 и R 5 привоки возбуждения такого тахогенератора 35 дит к тому, что эти реле срабатывают постоянным током ЭДС его сигнальной при разных значениях амплитуды выходобмотки пропорциональна. угловому ус- ного импульса. Обозначим это напряжекорению ротора. Вал тахогенератора ние амплитуды через U, выведенное соединяется с маховиком зубчатой сопротивление резистора к 3 через Р передачей. Зависимость. значений U, при которых

На цилиндрической поверхности ма- происходит срабатывание реле p, p3, 2 ховика 1 (фиг. 1) бурового ключа на- Р4, от сопротивления Р показана на резаны зубья, и с ним сопрягается фиг. 2. Наклон прямых и расстояния зубчатое колесо 2, сидящее на валу между ними зависят от соотношения тахогенератора Г. сопротивлений обмоток реле Р2, РЗ, Обмотка возбуждения 3 тахогенера- 45 Р4 и резисторов R 4, R 5. тора присоединена к источнику постоян- Таким образом, изменяя сопротивленого напряжения U через Резистор и 1,ние резистора к 3; изменяем напряжение ограничивающий ток питания обмотки, срабатывания реле Р2, РЗ, Р4. Резиси контакты реле Р1. торы R 4 и Р 5 выбираются так, чтобы сигнальная обмотка 4 тахогенерато- 5Q реле РЗ срабатывало при достижении ра подключена ко входу усилителя 5. моментом нижней границы области опK выходу усилителя присоединены две тимальных значений, а реле Р4 — соотпараллельные цепи: цепь вольтметра ветственно верхней границы укаэанной

ИП, шкала которого отградуирована области. Следовательно, область оптив единицах момента, и цепь, состоя у -мальных значений момента лежит между щая из резисторов R 3, к 4 и R 5 и обмо прямыми РЗ и р4; расстояние ме:кду ток 1 высокочувствительных двухобмоэтими прямыми в направлении оси ордиточных поляризованных реле Р2, РЗ и нат определяется допустимыми предельР4. Сопротивление Резистора R 4 меньше ными отклонениями развиваемого крутясопротивления резисторай 5. Обмотки щего момента от оптимального. Реле

П реле Р2, РЗ и Р4 соединены между р2 срабатывает при достижении момен60. собой последовательно и зашунтирова- . та значения, составляющего 5p% от опны конденсатором С2. Реле Р5, Рб и Р7 тимального подключены к источни у очник постоянного

Наст ойка преобразователя на заданя U че еэ эамыкакнчие контак. астро ка напряжения чер

65 ное оптимальное значение крутящего ти пеле Р2. РЗ и Р4.

787624 момента осуществляется перемещением подвижного контакта резистора R 3; с ручкой управления резистора жестко связана стрелка, перемещающаяся по шкале (шкала отградуирована в едини цах крутящего момента):

Реле Р5, Рб, Р7 служат для включения и выключения сигнальных лампочек Л1, Л2, ЛЗ и счетчиком импульсов

СИ1, СИ2 и СИЗ. Согласно схеме (фиг.

1) возможны четыре состояния сигнализации: лампочки Л1-ЛЗ не горят момент не достиг половины оптимального значения; горит лампочка Л1 момент сравнялся или превысил половину оптималь.ного значения, но не достиг области оптимальных значений; 15 горит лампочка Л2 — момент находится в области оптимальных значений; горит лампочка ЛЗ вЂ” момент вышел за зону оптимальных значений.

Аналогично лампочкам Л1, Л2, ЛЭ jg включаются обмотки счетчиков импульсов СИ1, СИ2, СИЗ, которые автоматически подсчитывают число импульсов, попадающих в ту или инуЮ зону относительно оптимального значения. Результаты такого подсчета позволяют судить

25 о наработке ключа, а также об эффективности использования преобразователя для поддержания оптимальных значений крутящего момента.

Запоминание импульса в сигнальном 30 устройстве осуществляют реле Р2, Р3, и Р4. Они имеют двухпоэиционную нейтральнуч регулировку; в результате якорь этих реле после переброса при срабатывании в левое положение оста- 35 ется в этом положении и при отсутствии тока в обмотках. Чтобы вернуть

его в начальное (правое) положение, необходимо создать в магнитной цепи поток, противоположный по направлению потоку срабатывания. Для этого использованы обмотки П, подключаемые к источнику питания контакты реле Р5, Рб и Р7 через резистор Р б.

Конденсатор С2 создает необходимую .выдержку времени, в течение которого якоря реле Р2, Р3 и Р4 остаются в правом положении и, следовательно, сигнальное устройство выдает информацию о последнем значении крутящего момента.

При переводе ключа на режим развинчивания срабатывает реле Р1, контакты которого изменяют на противоположную полярность подключения обмотки

3 к источнику питания. Тем самым сохраняется постоянной полярность выходного сигнала на обмотке 4 и, следовательно, на всех остальных участках схемы.

Формула изобретения

Устройство контроля работы бурового ключа, содержащее измерительный преобразователь крутящего момента, усилитель, релейную схему и блок сигнализации, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности контроля работы бурового ключа с инерционной массой, оно снабжечо аналоговым указателем крутящего момента, счетчиками импульсов крутящего момента и циклов срабатывания ключа, причем измерительный преобразователь крутящего момента выполнен в виде датчика углового ускорения, который кинематически связан с инерционной массой бурового ключа, при этом выход датчика углового ускорения подключен через усилитель ко входам аналогового указателя крутящего момента и релейной схемы, выход которой подключен ко входам блока сигнализации и счетчиков импульсов крутящего момента и циклов срабатывания ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР р 115325,кл. E 21 В 19/16, 1.956.

2. Патент США 9 3745820,кл.73/139, 173/12, опублик. 1973 (прототип).