SU1624113A1 - Устройство электропитани магнитострикционного вибровозбудител бурильной установки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурильной технике и м.б. использовано дл  интенсификации процесса бурени  при использовании магнитострикционных вибровозбудителей. Цель изобретени  - повышение эффективности работы путем снижени  энергопотреблени  устройства. Устр-во содержит последовательно соединенные датчик 3 осевого усили , блок 2 регулировани  напр жени , источник 1 посто нного тока, импульсный источник 4 питани  и вибровозбудитель 5. К второму входу источника 4 подключен выход блока 6 управлени , вход которого соединен с выходом источника . Блок 6 управлени  содержит 5 (Л а

Description

L а - 1

L..

грнераторы колебаний низкой частоты 11 и тактовых импульсов 14, реверсивный счетчик 13, ПАП 15 компаратор 12, фазовый детектор 10, сумматор 16, фильтр 9 низкой частоты, формирователь 7 импульсов и амплитудный детектор 8. Ис ,i

точник 1 посто нного тока управл етс 

сигналом от датчика 3. Сигнал с датчика 3 пропорционален давлению подачи бурильной установки на забой. На импульсном источнике 4 питани  производитс  с помощью блока 6 управлени  формирование импульсов, частота которых соответствует резонансу системы вибровозбудитель - забой. Таким образом , производитс  одновременное регулирование амплитуды и частоты возбуждающего тока, что приводит к снижению энергопотреблени . 2 ил.

Изобретение относитс  к бурильной технике и может быть использовано дл  интенсификации процесса бурени  при использовании магнитострикционных вибровозбудителей.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы путем сниже- ни  энергопотреблени  устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства электропитани  магнито- стрикционного вибровозбудител  (МБ); на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие принцип работы блока управлени .

Система состоит из управл емого источника 1 посто нного тока, управл ющий лход которого св зан через блок 2 регулировани  напр жени  с датчиком 3 осевого усили , подключенным к гидроцилиндру подачи, а выход источника - с входом импульсного источника 4 питани . При этом выход послед

него соединен с обмоткой вибровозбу

дител  5 и с входом блока 6 управлени  , а управл ющий вход импульсного источника соединен с выходом формировател  7 импульсов. Входной сигнал блока 6 управлени  через амплитудный цетектор 8, фильтр 9 низкой частоты подаетс  на вход фазового детектора 10, на второй вход которого подаетс  сигнал от генератора 11 колебаний низкой частоты, выход фазового детектора 10 через компаратор 12 подаетс  на вход реверсивного счетчика 13, который тактируетс  генератором 14 тактовых импульсов. Выход реверсивного счетчика 13 соединен с входом цифро- аналогового преобразовател  (ПАП) 15, а выход последнего - с входом сумматора 16 .

Система работает следующим образом

0

5

0

5

0

5

5

При включении питани  и подаче бурильной установки на забой датчик 3 осевого усили  вырабатывает сигнал, который воздействует на блок 2 регулировани  напр жени . В результате на выходе управл емого источника 1 посто нного тока по вл етс  напр жение , пропорциональное величине осевого усили .

Одновременно при подаче питани  в блоке 6 управлени  вырабатываетс  сигнал управлени  импульсным источником 4 питани , воздействующим на обмотку магнитострикционного вибровозбудител  5.

Формирователь 7 импульсов представл ет собой генератор импульсов, частота следовани  которых зависит от входного напр жени . Это напр жение формируетс  на выходе сумматора 16, на входе которогр действуют синусоидальные напр жени  низкой частоты с выхода генератора 11 и ступенчато-измен ющеес  напр жение с выхода ПАП 15, завис щее от текущего состо ни  реверсивного счетчика 13, который тактируетс  генератором 14 тактовых импульсов.

Частоты генераторов 11 и 14 выбраны так, чтобы интервал между двум  соседними состо ни ми счетчика 13

значительно ($ 10 раз) превышал перич од колебани  генератора 11. Таким образом, текущее состо ние счетчика 13 и НАЛ 15 задают среднее значение частоты импульсов формировател  7, а сигнал генератора 11 вызывает их частотную модул цию, девиаци  которой определ етс  амплитудой напр жени  генератора 11. Изменением состо ни  счетчика 13 достигаетс  перестройка

516

формировател  7 во всем рабочем диапазоне частот.

Амплитудно-частотна  характеристика (АЧХ) (фиг. 2а) имеет резко вы- ражегный экстремум, дл  которого характерно минимальное значение полного сопротивлени  Z (последовательный резонанс ) . Работа МБ в этой области позвол ет получить максимум активной составл ющей потребл емой мощности и минимум напр жени  на обмотке вибровозбудител . Абсолютное значение минимума напр жени , нестабильно, так как зависит от состо ни  режущего инструмента , напр жени  возбуждени  (пропорционального усилию подачи), температуры, добротности обмотки MR и р да других причин.

I

Однако АЧХ имеет крутые склоны, позвол ющие эффективно преобразовать незначительные отклонени  частоты возбуждающих импульсов в напр жение на обмотке, т.е. осуществл ть преоб- разование частотно-модулированного напр жени  в амплитудно-модулирован- ное. Кроме того, в св зи с экстремаль сым характером АЧХ, фаза огибающей амплитудчо-модулированньгх колебаний может измен тьс  на 180е по отношению к фазе напр жени , модулирующего частоту формировател  7, т.е. к фазе генератора 11, в зависимости от того, на каком склоне АЧХ находитс  рабоча  точка. Так, при , производна  dUfi ))(/df отрицательна (лева , падающа  ветвь АЧХ) и фаза огибающей проти вофазна напр жению генератора 11 (фиг. 26). На правой ретьи АЧХ эти сигналы синфазы (фиг. 2в). Таким образом , изменение фазы огибающей свидетельствует о прохождении резонанса. Огибающа  выдел етс  амплитудным дететором , 8,фильтр 9 низкой частоты отде- л ет огибающую от импульсов заполнени , а фазовый детектор 10 сравнивает фазу огибающей с фазой напр жени  генератора 11. Если выходное напр жение фазового детектора 10 положитель но, значит огибающа  выходного напр жени  и модулирующее напр жение син- фазны и f fpev (рабоча  точка находитс  на правом склоне АЧХ), а если отрицательно, то .. Компаратор 12 вырабатывает логические уровни i O и 1 в зависимости от знака выходного напр жени  фазового детектора 10.

5

1

0

5 о д 5 0 5

5

13

При положительном выходном напр жении () вырабатываетс  уровень логический О, переключающий счетчик 13 на вычитание, напр жение на выходе преобразовател  15 снижаетс , что вызывает уменьшение напр жени  на выходе сумматора 16 и входной частоты формировател  7 импульсов. Рабоча  точка возвращаетс  к резонансу . После его прохождени  ( рвэ.) знак выходного напр жени  фазового детектора 10 измен етс  на противоположный , компаратор 12 устанавливаетс  в состо ние логическа  1, счетчик 13 включаетс  в режим суммировани  и частота импульсов формировател  7 возрастает. Работоспособность блока 6 управлени  не зависит от амплитуды напр жени , так как фиксаци  момента резонанса происходит по изменению фазового сдвига. Это очень важно, так как в данном устройстве имеетс  Независимый контур регулировани  по мощности возбуждени  и напр жение принципиально может измен тьс  в широких пределах в зависимости от усили  подачи.

Следовательно, блок управлени  формирует и(тульсы питани , обеспечивающие работу при минимуме напр жени  на зажимах вибровоэбудител , что соответствует резонансу электромеханического контура вчбровозбудитель - забой и характеризуетс  компенсацией реактивных составл югчих контура, т.е. потребл ема  электроэнерги  максимально используетс  дл  выполнени  механической работы по разрушению забо .

Использование автоматической пегу- лировки напр жени  питани  импульсного источника по усилию подачи обеспечивает рациональную форму импульсов, улучша  при этом энергетические показатели устройства, повышает надежность, вибровозбудител , предохран   механически ненагруженный вибровозбудитель от работы с большой амплитудой колебаний (при забуривании, прохождении пустот в породе и окончании бурени ), а также повышает удобство эксплуатации , свод  к минимуму количество органов управлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство электропитани  магни- тострикционного вибровозбудител  бу .