SU1684488A1 - Устройство дл измерени параметров вращени ротора электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к роторному бурению скважины и позвол ют определить степень износа вооружени  долота. Два сето трансформатора (Т) 1 и 2 тока включены в цепь статора синхронного электродвигател  (ЭД) 3. Вторичные обмотки (ВО) обоих Т 1 и 2 тока соединены с первичными обмотками первого 6 и второго 7 Т напр жени . Дл  получени  информации об угле выбега ротора ЭД 3 э сумматоре 8 сигнал с выхода генератора 9 высокой частоты модулируетс  по амплитуде сигналом возбудител  21. Сигнал с второй ВО первого Т 6 через первый фильтр 10, однополупериодный выпр митель 12 и второй фильтр 13 поступает на первый вход фазового детектора 16. Он имеет информацию о положении ротора ЭД 3. Сигнал с второй ВО второго Т 7 через третий фильтр 14 и звено 15 фазовой коррекции поступает на второй вход детектора 16. Он несет информацию об угловом положении ротора ЭД 3. Сигнал на выходе детектора 16 пропорционален углу выбега ЭД 3. Сигналы 6. с 00 со 00 П21 фиг

Description

с первых и третьих ВО обоих Т б и 7 поступают на входы измерител  17 коэффициента несимметрии сети. В умножителе 18 происходит перемножение сигналов с блоков 1 б и 17. Сигнал на выходе умножител  18 про

порционален моменту на валу ЭД 3 и посту-

лает на первый вход делител  19. На его второй вход подаетс  сигнал с датчика 20 механической скорости проходки. Выходной сигнал делител  19 характеризует степень износа вооружени  шарошечного

Изобретение относитс  к роторному бурению скважин и может быть использовано дл  определени  эффективной отработки шарошечных долот до заклинки опор шарошек при опережающем износе вооружени .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства,

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство дл  определени  отработки долот содержит два трансформатора 1 и 2 тока, включенные в цепь статора синхронного электродвигател  3, вторичные обмотки которых нагружены на резисторы 4 и 5, два трансформатора 6 и 7 напр жени , сумматор 8, генератор 9 высокой частоты, первый фильтр 10, двухполупериодный выпр митель 11, однополупериодный выпр митель 12, второй 13 и-третий 14 фильтры , звено 15 фазовой коррекции, фазовый детектор 16, измеритель 17 коэффициента несимметрии сети, умножитель 18, делитель 19, датчик 20 механической скорости проходки и возбудитель 21.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 9 высокой частоты вырабатывает сигнал, частота которого на два пор дка выше частоты питающей электродвигатель сети. Сигнал с выхода генератора 9 через сумматор 8 поступает на обмотку возбуждени  синхронного электродвигател  3 вместе с сигналом возбуждени , вырабатываемым возбудителем 21. Напр жение высокой частоты, трансформированное из обмотки возбуждени  электродвигател  3 с сгаторные обмотки, оказываетс  промо- дулированным по амплитуде. Трансформированное в статор электродвигател  промодулированное по амплитуде напр жение прикладываетс  к внутреннему сопротивлению питающей электродвигатель сети. При этом в первичных обмотках трансформаторов 1 и 2 тока кроме фа зовых токов, потребл емых электродвигателем 3, присутствуют и высокочастотные промодулиро- ванные по амплитуде токи, несущие информацию об угле выбагз ротора синхронного электродвигател . Эти токи меньше фазных токов на три-четыре пор дка. Зависимость между углом 0 выбега ротора и моментом М на валу синхронного электродвигател  имеет вид

М К0,(1)

где К - коэффициент пропорциональности. На вход первого фильтра 10 поступает сигнал с первого трансформатора 1 тока через первый трансформатор б напр жени . Первый фильтр 10 выдел ет промодулиро- ванную по амплитуде высокочастотную составл ющую тока. Форма выделенного сигнала приведена на фиг. 2 (U3)- Указанное

напр жение детектируетс  однополупери- одным выпр мителем 12 (Ue) и перва  гармоника выпр мленного напр жени  частотой 100 Гц выдел етс  вторым фильтром 13 (UB). Этот сигнал несет информацию

об условии положени  ротора электродвигател  3.

На вход двухполупериодного выпр мител  11 поступает напр жение, пропорциональное фазному току, снимаемому с

второго трансформатора 2 тока через второй трансформатор 7 напр жени  (Кг). При этом вторые вторичные обмотки трансформаторов б и 7 напр жени  включены на входы первого фильтра 10 и двухполупериодного выпр мител  11 в противофазе. Такое включение указанных обмоток трансформаторов приводит к тому, что, если по каким-либо причинам измен етс  угол сдвига фаз между напр жением и током

двигател  3, фазы напр жений на выходах первого фильтра 10 и двухполупериодного выпр мител  11 измен ютс  так, что сдвиг фаз между огибающей высо-чонасготного напр жени  на выходе фильтра 10 и напр жением на выходе двухполупериодного выпр мител  11 остаетс  посто нным и зависит лишь от углового положени  ротора электрической машины 3.

На выходе двухполупериодного выпр мител  11 действует пульсирующее напр жение (11д), пропорциональное фазному току электродвигател  3. Перва  гармонике этого напр жени  частотой 100 Гц выдел етс  третьим фильтром 14 (Ue) и через звено 15 фазовой коррекции (Ож) поступает на второй вход фазового детектора 16. Фазовый сдвиг звена 15 фазовой коррекции (#Vopp.) устанавливаетс  таким, чтобы на хо- лостом ходу напр жение на выходе фазового детектора 16 было равно нулю. Таким образом, на выходе фазового детектора 16 действует сигнал, пропорциональный углу выбега ротора электрической машины 3.

На входы измерител  17 коэффициента несимметрии сети с трансформаторов б и 7 напр жени  поступают сигналы, пропорциональные токам в фазных обмотках электродвигател  3. Причем ток третьей фазы получают путем суммировани  с последующей инверсией токов первых двух фаз электродвигател , которое получено соответствующим включением третьих вторичных обмоток трансформаторов 6 и 7. На выходе измерителей 17 коэффициента несимметрии сети получают напр жение, равное

Ui -,

Робр

и

пр

где Unp - напр жение, пропорциональное пр мой симметричной составл ющей тока электродвигател ;

U06p - напр жение, пропорциональное обратной симметричной составл ющей тока электродвигател .

Умножитель 18 перемножает сигналы, приход щие с выхода измерител  17 коэф- фициента несимметрии сети и выхода фазового детектора 16. При этом осуществл етс  компенсаци  погрешности определени  момента на валу синхронного электродвигател , вызванной как несимметрией питающей электродвигатель сети, так и несимметрией самой электрической машины. Выход умножител  18  вл етс  первым выходом устройства. С него снимают информацию о величине текущего момента на роторе буровой установки.

Напр жение с выхода умножител  18, пропорциональное крут щему моменту на роторе, поступает на первый вход делител  19. На второй вход делител  поступает сиг- нал, пропорциональный механической скорости проходки с датчика 20 механической скорости проходки. В делителе 19 производитс  операци  делени  сигнала, пропорционального крут щему моменту М на роторе, на сигнал, пропорциональный механической скорости проходки

М

V

5 10

15 20

25

30

35 40 45

50 55

гл;а Кг критерий износа воору енич дгло та

Выход делител  19  вл етс  вюрым вы ходом устройства Сигнал с выхода делите л  19 определ ет момеж эффектипмой отработки долота.

Устройство дает возможность нар ду ( критерием, по которому определ ют степень износа долота, контролировать момент на роторе буровой установи, что позвол ет нар ду с оптимальной отработкой долот поддерживать оптимальный пс жим работы бурильного инструмента и предупреждать осложнени , согоовождэю- щиоС  увеличением «рут щего момента

Данное устройстпо может быть использовано в системах автома-ичосчого управлени  процессом бурени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерение параметров вращени  ротора электродвигател , содер жащес два трансформатора напр жени , три фильтра, звено фазовой коррекции, фл- зовый детектор, умножитеть, целитель и датчик механической скорости проходки, а также генератор высокой частоты и возбудитель , выходы которых соединены с соот ветствующими входами сумматора, выход сумматора соединен с обмоткой возбуждени  синхронного электродвигатс л , отличающеес  тем, что. с целью расширени  функциональных возможностей, устройство снабжено двум  трансформаторами тока, однополупериодным выпр мителем, двух- полупериоцным выпр мителем и измерителем коэффициента несимметрии сети, при этом вторичные обмотки трансформаторов тока, включенных в цепь статора синхронно о электродвигател , нагружены на соответствующие резисторы и соединены с первичными обмотками первого и второго трансформаторов напр жени  соответственно , которые содержат по три вторичных обмотки, начало первой вторичной обмотки первого трансформатора подключено к первому входу измерите™ коэффициента несимметрии , выход которого соединен с первым входом умножител , начало второй вторичной обмотки первого трансформатора напр жени  подключено к первому входу первого фильтра, выход которого через од нополупериодный выпр митель и второй фильтр соединен с первым входом фазового детектора, конец второй вторичной обютки второго трансформатора напр жени  подключен к первому входу двухполупериодно- го выпр мител , выход которого через третий фильтр и звено коррекции соединен с вторым вхолом фазового детектора , конец нерпой и второй и начато

   третьей вторичных обмоток первого, а также начало второй и конец первой вторичных обмоток второго трансформатора напр жени  соединены между собой и подключены к вторым входам первого фильтра и двухпо- лупериодного выпр мител , конец третьей вторичной обмотки первого трансформатора напр жени  соединен с началом третьей вторичной обмотки второго трансформатора напр жени , конец которой подключен к

   U3 i

   второму входу измерител  коэффициента несимметрии сети, начало первой вторичной обмотки второго трансформатора напр жени  соединено с третьим входом измерител  коэффициента несимметрии сети, причем выход фазового детектора соединен с вторым входом умножител , выход которого подключен к первому входу делител , а выход датчика механической скорости проходки соединен с вторым входом делител .