Устройство для измерения работы талевого каната

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 972066 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 12. 80 (21) 3218048/22-03

Р М К з с присоединением заявки ¹

Е 21 В 45/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3j УДК 621. 3. 078 (088. 8) Опубликовано 071182. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07. 11. 82. Ф .11 фв щдц

A. Â.A.Саидов, Д.Д.Ахмадов, Л.М.ОсмолоВский, и В.Г.Решетов Тиг, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Грозненский ордена Трудового Красного Знамени нефтяной институт им. акад.М.Д. Миллионщикова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОТЫ ТАЛЕВОГО QAHATA

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для расчета износа и сроков замены каната как при бурении нефтяных и газовых скважин, так и в других областях техники, где применяются канаты.

Известно устройство для измерения работы талевого каната, в котором применен датчик веса инструмента (или усилия в канате ), измеряющий усилие в мертвом конце каната, и датчик пути каната, расположенный у первого подвижного колеса кронблока и дающий число электрических импульсов, равное числу прохождений спиц этого колеса мимо чувствительного элемента датчика, которое в свою очередь определяет путь пройденный канатом (1).

Указанное устройство не обеспе чивает измерение работы каната при перемещениях, меньших дискретного отрезка пути, например, за счет колебаний каната, что приводит к значительным ошибкам при определении работы, совершаселой канатом, а следовательно, и его срока службы.

Известно также устройство для ,определения работы талевого каната,, которое::ê.òïî÷àå T в себя датчик усилия, подключенный через блок управления по каналу усилия к счетчику

z пульсов, датчик пути и, кроме того, оно снабжено датчиком амплитуды и частоты (числа ) колебаний каната, делителем частоты, преобразователем и управляемым генератором, 1п при этом датчик амплитуды и частоты колебаний каната подключен через последовательно соединенные преобразователь и управляемый генератор к блоку управления по каналу усилия и подключен к блоку управления по каналу пути через делитель частоты12).

Данное устройство учитывает полную работу, проделанную талевым канатом как в процессе спуско-подъемных операций, так и в процессе бурения.

Однако известное устройство имеет тот недостаток, что оно требует применения трех датчиков, что в условиях буровой установки усложняет . аппаратуру и ее наладку, снижает надежность системы в целом.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком пе972066 ремещений верхней части закрепленного конца каната, фильтром нижних частот (0-0,5 Гц ) и фильтром верхних частот (выше 1 Гц ), при этом фильтр нижних частот подключен к блоку логического управления через усилитель 5 и аналого-цифровой преобразователь усилия в чисЛо импульсов, а фильтр верхних частот подсоединен к блоку логического управления через последовательно соединенные аналого-циф- 10 ровой преобразователь амплитуды колебаний каната в число импульсов и делитель частоты пути.

После обкатки жесткость каната остается постоянной и его упругие удли-15 нения прямо пропорциональны нагрузке.

Это дает основания считать, что усилие определяется деформацией каната с погрешностью, допустимой для технических измерений. Таким образом, постоянная составляющая перемещений верхней части закрепленного конца каната в определенном ласштабе соответствует статическому усилию в канате, тогда как его отклонения от этой постоянной составляющей пре,цставляют собой колебательные перемещения каната .

Следовательно, один датчик перемещений,которым снабжено устройст-. во, при включении на его выход фильт-З0 ра нижних частот дает возможность получить информацию об усилии в канате, а при включении на его выход фильтра верхних час-от — информацию о максимальной ампли уде колебатель — 35 ных перемещений канат и частоте колебаний.Таким образом, датчик перемещений верхней части закрепленного кон ца каната дает исчерпывающую информацию как об усилии в канате, так и 40 об амплитуде и частоте его колебаний, заменяя тем самым два датчика (усилия и колебания), применяемые в известном устройстве. В сочетании с датчиком пути датчик перемещений да- 45 ет возможность определить работу та— левого каната тем же способом, что и в известном устройстве, как при

его значительных перемещениях, так и при их величине, меньшей дискретности пути (при спуско-подъемных операциях и в процессе бурения ).

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства .

Устройство включает в себя датчик 1 пути, на выходе которого включен блок 2 логического управления по каналу пути, датчик 3 перемещения верхней части закрепленного конца каната, на выходе которого включены фильтр 4 нижних частот с 60

В усилителем 5, образующие канал усилия, и фильтр .6 верхних частот с преобразователем 7 амплитуды, образующие канал колЕбаний. Преобразователь

7 имеет два выхода: аналоговый в .>5 виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде колебания, и импульсный, в котором частота следования равна частоте колебаний.

На выходе 7 включен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 амплитуды колебаний. АЦП имеет два входа: измерительный, на который подается измеряемая величина (в данном случае, напряжение), и управляющий, на который подается импульс запуска . Измерительный вход АЦП 8 соединен с аналоговым выходом преобразователя амплитуды 7, а управляющий вход — с дискретным выходом того же преобразователя. Выход АЦП 8 через делитель

9 частоты соединен с входом блока логического управления по каналу пути.

На выход усилителя 5 включен измерительный вход АЦП 10 усилия, управляющий вход которого включен на выход блока 2 логического управления по каналу пути. Выход АЦП 10 соеди нен с входом электронного десятичного счетчика 11, а выход последнего через дешифратор 12 — с индикатором 13.

Устройство работает следующим образом.

:Io мере прохо>кдения спиц ходового колеса крон-блока мимо датчика 1 пути, последний через блок 2 логического управления запускает АЦП 10 усилия. Кроме того, АЦП 10 может запускаться через блок 2 логического уп— равления и в том случае, когда на выход последнего подается сигнал с делителя 9 частоты.

За счет колебательных перемещений верхней части закрепленного конца каната на выходе датчика 3 перемещений появляется переменная составляющая с частотой 1-6 Гц, которая выделяется фильтром 6 верхних частот.

В преобразователе 7 амплитуды этот сигнал усиливается, выпрямляется и сглаживается, после чего подается на аналоговый выход в виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде колебаний. В том ><е преобразователе 7 амплитуды вырабатываются импульсы, число которых равно числу колебаний и которые подаются на его импульсный выход. Напряжение с аналогового выхода поступает на его импульсный выход. Напря>кение с аналогового выхода поступает на измерительный вход АЦП 8, который запускается каждым импульсом, т.е. число импульсов на его выходе пропорционально как амплитуде колебаний, так и их числу, т.е. суммарному колебательному перемещению. Эти импульсы поступают на вход делителя

9 частоты, коэффициент деления которого равен отношению дискретного отрезка пути, фиксируемого датчи972066

30 ком 2 пути к цене одного импульса

АЦП 8. Таким образом, каждый импульс на выходе делителя 9 частоты соответствует суммарному колебательному перемещению в один дискретный отрезок пути па каналу пути.

Таким образом АЦП 10 усилия запускается любым дискретным отрезком пути неэавис>Мо от вида перемещения. При расстяжении каната приложенным усилием на выходе датчика

3 перемещения появляется постоянный сигнал, который через фильтр 4 и усилитель 5 подается на измерительный вход АЦП 10 усилия и который при каждом запуске последнего преобразу- 1э ется в число импульсов, пропорциональное усилию. Число же таких запусков определяется числом импульсов с блока 2 управления по каналу пути, т.е. су.лмарным перемещением. 20

В результате на вход счетчика 11 подается с АЦП 10 усилия общее число импульсов, пропорциональное произведению усилия на число дискретных отрезков пути, т.е. суммарной ра- 25 боте, выполненной талевым канатом как за счет поступательных, так и за счет колебательных перемещений каната. Масштаб дешифратора 12 Bbl6ран таким образом, чтобы цифровое значение показания индикатора соответствовало работе в Тм или Ткм.

Предлагаемое устройство имеет перед известным то преимущество, что требует установки на буровой вдвое меньшего числа датчиков с аналоговым выходом: один датчик перемещения эа— меняет и датчик силы и датчик колебаний. В то же время по принципу действия этот датчик может быть легко унифицирован с дискретным датчи— ком пути, оба датчика располагаются рядом на крон-блоке и могут и>еть общий источник питания и канал связи с вторичным прибором, то представляет дополнительное преимущество.

11еньшее число датчиков и их унификация в тяжелых условиях эксплуатации, которые имеют место.на буровой установке, повышает надежность аппаратуры в целом.

Формула изобретения

Устройство для измерения работы талевого каната, содержащее датчик пути, усилитель, блок логического управления, преобразователи амплитуды и частоты колебаний в число импульсов, делитель частоты и счетчик импульсов с дешифратором и индикатором, о тли чающеесятем,что,с целью упрощения конструкции и повышения надежности, оно снабжено датчиком перемещения верхней части закрепленного конца каната, фильтро4 нижних частот и фильтром верхних частот, при этом фильтр нижних частот подключен к блоку логического управления через усилитель и аналого-цифровой преобразователь усилия в число импульсов, а фильтр верхних частот подсоединен к блоку логического управления через последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь амплитуды колебаний каната в число импульсов и делитель частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 208081, кл. 6 05 В 11/:6, 19662. Авторское свидетельство СССР

Р 868054, кл. E 21 В 45/00, 1979.

972066

Составитель В. Варламов

Редактор П. Макаревич Техред Е.Харитончик Корректор Н. Чуряк

Заказ,8501/18 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ,113035 Москва, 5»35р Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4