RU13258U1 - Весовое устройство к грузоподъемнику - Google Patents

Abstract

1. Весовое устройство к грузоподъемнику, содержащее барабан с лебедкой с расположенным на нем гибким органом, датчик усилия, усилитель, соединенный с искробезопасным блоком, выход которого соединен с индикатором веса, контроллер, соединенный с устройством перегрузки, блоком индикации и блоком питания, отличающееся тем, что датчик усилия выполнен в виде блока перемещения каната и измерения силы его натяжения, размещенный на подвижном гибком органе и состоящий из датчиков перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения, выполненных в виде подвижных роликов, не менее трех, размещенных на подвижном гибком органе в месте перегиба его, устройство перегрузки выполнено в виде блока задания предельных значений контролируемых параметров, в устройство дополнительно введены удерживающий механизм, выполненный в виде направляющей, один конец которой подвижно связан с лебедкой, другой конец жестко связан с блоком перемещения каната и измерения силы его натяжения, АЦП, блок коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, блок тарировочной памяти, переносной блок памяти, блок световой и звуковой сигнализации, причем первый выход блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связан с усилителем, выход усилителя соединен с входом АЦП, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом контроллера, второй и третий выходы блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связаны со вторым и третьим входами контроллера, второй вход-выход контроллера соединен с блоком коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, пер�

Description

ВЕСОВОЕ УСТРОЙСТВО К ГРУЗОПОДЪЕМНИКУ

Полезная модель относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для индикации и регистрации натяжения неподвижного конца талевого каната подъемника и глубины спуска насоса.

Известно устройство для взвепшвания, содержащее силоизмерительный преобразователь, вычислительное устройство, процессор, запоминающее устройство, устройство зшравления, контроллер прерываний, блок памяти, дифференцирующее и вычитающее устройство, устройство сравнения, дешифратор нуля, формирователи и индикатор /Авторское свидетельство N 1362944,30,12.87, 6.N48, М1СИ G01G19/14/.

Устройство позволяет автоматически определить благоприятный момент измерения массы груза, но у него недостаточная точность измерения усилия на крюке подъемника.

Известно весовое устройство к грузоподъемникам, содержащее барабан с лебедкой с расположенным на нем гибким органом, датчик усилия, усилитель, соединенный с искробезопасным блоком, выход которого соединен с индикатором веса, контроллер, соединенный с устройством перегрузки, блоком индикации , накопителем, интерфейсом, вычислительным устройством и блоком питания . /Свидетельство на полезную модель N 3825, 16.03.97, 6.N 3, МКИ G01G 19/14/. Данное свидетельство взято за прототип.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в низкой безопасности работы, так как не фиксируется нагрузка на мачту, низком качестве работы изза сложности исполнения и наличии ненадежных механических элементов.

МКИ5 GOIG 19/14, 19/18

Сущность полезной модели. Полезная модель направлена на создание устройства, позволяющее повысить безопасность и точность измерения глубины спуска и усилия натяжения гибкого элемента, а также улучшить эргономические возможности при работе.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи заключается в том, что, в процессе выполнения спускоподъемных операций производят расчет удлинения колонны труб от собственной нагрузки и нагрузки подсоединенных к колонне труб оборудования, корректируют длину колонны труб, что повышает точность измерения глубины спуска колонны труб и оборудования и кроме того предотвращает аварийные ситуации и повышает безопасность работы за счет измерения силы натяжения, а устранение механических частей в устройстве позволит повысить надежность работы устройства.

Данный технический результат достигается за счет того, что весовое устройство к грузоподъемнику, содержащее барабан с лебедкой с расположенным на нем гибким органом, датчик усилия, усилитель, соединенный с искробезопасным блоком, выход которого соединен с индикатором веса, контроллер, соединенный с устройством перегрузки, блоком индикации и блоком питания, датчик усилия выполнен в виде блока перемещения каната и измерения силы его натяжения, размещенный на подвижном гибком органе и состоящий из датчиков перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения, выполненные в виде подвижных роликов, не менее трех, размещенных на подвижном гибком органе в месте перегиба его, устройство перегрузки выполнено в виде блока задания предельных значений контролируемых параметров, в устройство дополнительно введены удерживающий механизм, выполненный в виде направляющей, один конец которой подвижно связан с лебедкой, другой конец жестко связан с блоком перемещения каната и измерения силы его натяжения, АЦП, блок коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, блок тарировочной памяти, переносной блок памяти, блок световой и звуковой

сигнализации, причем первый выход блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связан с усилителем , выход усилителя соединен с входом АЦП, вход-выход которого соединен с первым контроллера, второй и третий выходы блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связаны со вторым и третьим входами контроллера, второй вход-выход контроллера соединен с блоком коррекщ1и нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, первый выход контроллера соединен с входом блоком световой и звуковой сигнализащш, второй выход контроллера соединен с блоком индикации, третий выход соединен через искробезопасный блок с индикатором веса, второй входвыход контроллера соединен с блоком тарировочной памяти, третий входвыход с блоком переносной памяти, выход блока задания предельных значений параметров соединен с входом контроллера. Блок перемещения каната и измерения силы его натяжения выполнен в виде индуктивного датчика с возможностью фиксации его относительно подвижного гибкого элемента. Блок перемещения каната и измерения силы его натяжения выполнен в виде оптоэлектронного датчика с возможностью фиксации его относительно подвижного гибкого элемента.

Переносной блок памяти выполнен в виде удаленного устройства, связь с которым осуществляется с помощью проводной линии или радиоканала.

Индикатор веса выполнен в виде табло с бегущей строкой и цифровой индикацией.

На фиг. 1 представлена блок-схема весового устройства к грузоподъемнику. Устройство состоит из удерживающего механизма (УМ) 1, одним концом подвижно связанного с лебедкой (Л) 2, а другим с блоком перемещения каната и измерения силы его натяжения (БПКиИСН) 3, который соединен через искробезопасный блок 4 (ИБ) с усилителем (У) 5, соединенный с АЦП 6, выход которого соединен с входом контроллера (У) 7, второй и третий выходы БПКиИСП 3 соединены через ИБ 4 с контроллером 7, блок коррекции нелинейности датчика сил (БКНДС) 8 соединен с контроллером 7, контроллер

3 l2MUO

7 соединен с блоком задания нредельных значений параметров (БЗПЗП) 9, с блоком световой и звуковой сигнализации (БСЗС) 10, с блоком тарировочной памяти (БТП) 11, с блоком переносной памяти (БТП) 12, с блоком индикации (БИ) 13, контроллер 7 соединен через ИБ 4 с индикатором веса (ИВ) 14, блок питания 15 обеспечивает необходимыми напряжениями питания все блоки устройства.

Удерживающий механизм предназначен для удержания блока перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения относительно барабана лебедки. Одним концом он подвижно связан с неподвижными частями лебедки, другим концом жестко закреплен с блоком перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения и перемещается в горизонтальном и вертикальном направлении с блоком перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения.

При перемещении гибкого органа блок перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения формирует сигнал пропорциональный величине перемещения его.

Искробезопасный блок предназначен для исключения опасности взрыва, пожара при работе устройства для измерения глубины спуска объекта в местах наличия взрывоопасной среды. ИБ выполнен в виде пассивных ограничивающих элементов тока и напряжения до безопасного уровня согласно ГОСТу 12.2.020-76.

Весовое устройство работает следующим образом.

При вращении лебёдки и возникновении движения гибкого органа в процессе выполнения спуско-подъёмных операций на скважине, в датчиках перемещения и усилия, закреплённых на удерживающем механизме 1 и расположенных в БПКиСН 3 формируются два импульсных сигнала: с выхода 2 движение вверх гибкого органа и с выхода 3 движение вниз гибкого органа и аналоговый сигнал с выхода 1 пропорциональный усилию возникающему в гибком органе. Импульсы с выходов 2 и 3 БПКиСП 3 через

искробезопасный блок 4 поступают на вход 2 и 3 контроллера 7, который в зависимости от направления движения гибкого органа (вращения лебёдки 2 ) производит их суммирование или вычитание в ячейках энергонезависимой памяти. При движении гибкого органа вниз производится суммирование, при движении его вверх производится вычитание. Контроллер 7 выполнен на базе однокристалльной микроЭВМ типа 80С51 фирмы Intel и предназначен для сбора информации, ее преобразования и формирования управляющих воздействий по программе, заложенной в его перепрограммируемом постоянном запоминающем устройстве (ППЗУ). Аналоговый сигнал с выхода 1 БПКиСН 3 через искробезопасный блок 4 (ИБ) поступает на усилитель 5 (У) , усиливается до необходимого уровня и поступает на вход АЦП 6. Усилитель усиливает сигнал датчика усилия в сигнал с уровнем, необходимым для обработки АЦП. Усилитель выполнен на основе инструментального усилителя типа AD622AN фирмы Analog Devices. АЦП преобразует аналоговый сигнал с усилителя в цифровую форму для обработки контроллером. АЦП выполнен на базе интегральной микросхемы типа AD7876BN фирмы Analog Devices. Контроллер 7 по программе заложенной в ППЗУ по приходу на его вход 2 или вход 3 импульса, производит запуск АЦП 6. По значению кода с выхода АЦП 6 контроллер 7 выбирает соответствующий код с блока коррекции нелинейности датчика силы натяжения 8 ( БКПДС), который является поправочным коэффициентом для расчёта значения усилия натяжения гибкого органа и веса на крюке подъёмника. Коды коэффициентов в БКНДС 8 определяются в зависимости от исполшения датчика силы, вида гибкого органа, вида подъёмника и т.д., заносятся в процессе тарировки при использовании образцовой силоизмерительной машины. Блок коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа предназначен для коррекции характеристики датчика измерения усилия натяжения гибкого органа, возникающих при натяжении его. Блок выполнен в виде интегральных микросхем FLASn-памяти с энергонезависимым питанием. По количеству импульсов пропорциональных глубине спуска гибкого органа и значению кода с БКПДС 8 контроллер 7 выбирает соответствующий код из блока

тарировочной памяти 11 (БТП), который является поправочным коэффициентом при расчёте значения глубины спуска гибкого органа. Коды коэффициентов в БТП 11 определяются в зависимости от исполнения гибкого органа, его материала и т.д. заносятся в процессе тарировки при использовании образцовой силоизмерительной машины и образцовой меры длины. Блок тарировочной памяти предназначен для запоминания нескольких тарировочных таб;шц для работы с разными типами подъемников. Для каждого вида подъемника выбирается из памяти тарировочная таблица соответствующая тарировочной таблице, выполненной на образцовой силоизмерительной машине. Блок тарировочной памяти выполнен на основе интегральных микросхем FLASH-памяти с энергонезависимым питанием. При выполнении тарировки в БКНДС 8 и БТП 11 может быть занесено большое количество кодов поправочных коэффициентов в зависимости от различного исполнения, вида и материала гибкого органа, конструктивного исполнения и грузоподъёмности подъёмника, исполнения датчика глубины и датчика силы натяжения гибкого органа.

Выбор соответствующего набора коэффициентов БТП 11 и БКНДС 8 осуществляется путём ручного ввода номера набора через блок задания предельных значений контролируемых параметров 9 ( БЗПЗП). Блок задания предельных значений контролируемых параметров предназначен для установки предельно допустимых значений измеряемых ве;шчин, например усилий на крюке подъемника натяжения гибкого органа. При превышении предельных значений, например глубины спуска выше заданной, подается световой и звуковой сигнал, автоматически отключается привод лебедки (прекращается натяжение лебедки), что исключает аварийную ситуацию. Блок выполнен в виде клавиатуры или многопозиционных переключателей.

Для исключения аварийных ситуаций при проведении спуско-подъёмных операций на скважине в память контроллера 7 с помощью ручного ввода заносятся предельные значения усилия натяжения гибкого органа и глубины его спуска. После выбора поправочных коэффициентов контроллер 7 по 6

программе заложенной в его ППЗУ вычнсляет глубину спуска гибкого органа, значение усилия в нём и записывает эти значения в блок индикации 13 (БИ) и через ИБ 4 в индикатор веса 14. БИ 13 и индикатор веса 14 преобразуют полученную информацию в вид , удобный для визуального восприятия. Отображение информации производится в виде, удобной для восприятия (длина в метрах, усилия в тоннах и в их долях). Индикатор веса предназначен для индикации нагрузок в гибком органе, количества нагружений и глубины спуска для работающих на устье скважины. Индикатор веса представляет собой блок, выполненный на базе знакосинтезирующих светодиодных индикаторов. И представлен в виде табло с бегущей строкой и цифровой индикацией. Отображение информации на табло производится в виде, удобной для визуального восприятия. В качестве блока индикации используются знакосинтезирующие светодиодные индикаторы.При превышении

измеренных параметров предельных, установленных в БЗПЗП 9, контроллер 7 формирует управляющий сигнал для включения световой и звуковой сигнализации, находящейся в блоке световой и звуковой сигнализации 10 (БСЗС). В качестве блока световой и звуковой сигнализации используется светодиодные индикаторы и сирена.

Вся информация об усилиях возникающих в гибком органе и глубинах его спуска возникающих в процессе спуско-подъёмных операций на скважине записывается в реальном масштабе времени в FLASH-память с энергонезависимым питанием и может сохраняться сколь угодно долго после отключения напряжения питания. Для переноса информации из устройства к нему подключается блок переносной памяти 12 (БПП), при этом информация из памяти контроллера 7 записывается в БПП 12. БПП 12 можно доставлять к другому компьютеру или контроллеру для дальнейщей обработки . Блок выполнен на основе интегральных микросхем FLASH-памяти с энергонезависимым питанием типа PA28FOO8SA фирмы Intel.

/;2 М

Claims (5)

1. Весовое устройство к грузоподъемнику, содержащее барабан с лебедкой с расположенным на нем гибким органом, датчик усилия, усилитель, соединенный с искробезопасным блоком, выход которого соединен с индикатором веса, контроллер, соединенный с устройством перегрузки, блоком индикации и блоком питания, отличающееся тем, что датчик усилия выполнен в виде блока перемещения каната и измерения силы его натяжения, размещенный на подвижном гибком органе и состоящий из датчиков перемещения гибкого органа и измерения силы его натяжения, выполненных в виде подвижных роликов, не менее трех, размещенных на подвижном гибком органе в месте перегиба его, устройство перегрузки выполнено в виде блока задания предельных значений контролируемых параметров, в устройство дополнительно введены удерживающий механизм, выполненный в виде направляющей, один конец которой подвижно связан с лебедкой, другой конец жестко связан с блоком перемещения каната и измерения силы его натяжения, АЦП, блок коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, блок тарировочной памяти, переносной блок памяти, блок световой и звуковой сигнализации, причем первый выход блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связан с усилителем, выход усилителя соединен с входом АЦП, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом контроллера, второй и третий выходы блока перемещения каната и измерения силы натяжения через искробезопасный блок связаны со вторым и третьим входами контроллера, второй вход-выход контроллера соединен с блоком коррекции нелинейности датчика силы натяжения гибкого органа, первый выход контроллера соединен с входом блока световой и звуковой сигнализации, второй выход контроллера соединен с блоком индикации, третий выход соединен через искробезопасный блок с индикатором веса, второй вход-выход контроллера соединен с блоком тарировочной памяти, третий вход-выход с блоком переносной памяти, выход блока задания предельных значений параметров соединен с входом контроллера.

2. Весовое устройство по п.1, отличающееся тем, что блок перемещения каната и измерения силы его натяжения выполнен в виде индуктивного датчика с возможностью фиксации его относительно подвижного гибкого органа.

3. Весовое устройство по п.1, отличающееся тем, что блок перемещения каната и измерения силы его натяжения выполнен в виде оптоэлектронного датчика с возможностью фиксации его относительно подвижного гибкого органа.

4. Весовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что переносной блок памяти выполнен в виде удаленного устройства, связь с которым осуществляется с помощью проводной линии или радиоканала.

5. Весовое устройство по п.1, отличающееся тем, что индикатор веса выполнен в виде табло "с бегущей строкой" и цифровой индикацией.