SU1728823A1 - Вибрационный сейсмический источник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вибрационным источникам сейсмических сигналов, примен емым в сейсморазведке при поиске нефт ных, газовых и рудных месторождений . Цель изобретени  - повышение сейсмической эффективности источника за счет исключени  неконтролируемых изменений излучаемой энергии на резонансных частотах . В управл ющую систему вибрационного источника введены регул тор мощности излучени  и датчик тока, позвол ющие формировать управл ющий сигнал, пропорцио- нальный току  кор  исполнительного двигател  управлени  частотой колебаний. При увеличении тока  кор  исполнительного двигател  на резонансной частоте вырабатываетс  управл ющий сигнал на перемещение дебалансов в сторону уменьшени  величины неуравновешенной массы и, соответственно, вынуждающей силы. Реализуютс  также.дополнительные функциональные зависимости, обеспечивающие различные режимы работы сейсмического виброисточника. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к вибрационным источникам сейсмических сигналов, примен емым в сейсморазведке при поиске нефт ных, газовых и рудных месторождений .

Известен гидравлический источник сейсмических сигналов, содержащий возбудитель вибрации, включающий опорную плиту и реактивную массу, электронный блок управлени , содержащий последовательно соединенные формирователь управл ющего сигнала, регул тор уровн  возбуждени  и след щую систему, а также датчики ускорени  опорной плиты и реактивной массы, выходы которых подключены к входам след щей системы, а также регул тор мощности излучени , содержащий интегратор,

двухвходовый перемножитель, фильтр низкой частоты, измеритель ускорени  реактивной массы и двухвходовый сумматор.

Известен источник сейсмических сигналов , включающий в себ  гидравлический вибровозбудитель, след щую систему управлени  колебани ми опорной плиты, генератор сигнала развертки, датчики ускорений опорной плиты и реактивной массы, а также схемы измерени  (косвенного ) потока рабочей жидкости и схемы управлени  амплитудой колебаний.

Известные источники сейсмических сигналов, позвол ющие повысить эффективность их в работе за счет регулировани  амплитуды колебаний, относ тс  к классу гидравлических источников, поэтому дл  ре (Л

С

vj

ho со со

N

со

шени  подобных задач в электромеханических источниках они не пригодны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  дебаланс- ный вибрационный источник, содержащий дебалансный вибровозбудитель, исполнительный двигатель управлени  частотой колебаний , соединенный с приводным валом вибровозбудител , блок управлени  частотой колебаний, энергоустановку, механизм управлени  перемещени ми дебалансов, блок перемещений дебалансов, программный генератор, датчики перемещений дебалансов и датчик числа оборотов, причем программный генератор, блок управлени  частотой колебаний, энергоустановка и исполнительный двигатель управлени  частотой колебаний св заны последовательно, а первый и п тый, второй, третий, четвертый входы блока перемещений дебелансов соответственно св заны с двум  датчиками перемещений дебалансов, блоком управлени  частотой колебаний, датчиком числа оборотов и программным генератором, при этом второй вход блока управлени  частотой колебаний соединен с выходом датчика числа оборотов.

Недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие контрол  мощности излучени  вибрационного источника, что приводит к значительному колебанию амплитуды сейсмической волны при работе источника на разных частотах и на различных грунтах. В свою очередь, колебани  амплитуды сейсмической волны отрицательным образом сказываютс  на точности и разрешающей способности вибрационного метода сейсморазведки, так как привод т к разрушению функции взаимной коррел ции двух сигналов: регистрируемых сейсмических волн и сигналов управлени .

Цель изобретени  - повышение сейсмической эффективности электромеханических вибрационных источников сейсмических сигналов за счет исключени  неконтролируемых изменений излучаемой энергии на резонансных частотах.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в вибрационный источник, содержащий электромеханический вибровозбудитель, испол- нительный двигатель,соединенный с приводным валом вибровозбудител , блок управлени  частотой колебаний, энергоустановку , механизм управлени  перемещени ми дебалансов, программный генератор, блок перемещений дебалансов, датчики перемещений дебалансов и датчик числа оборотов, причем в нем первый вход блока управлени  частотой колебаний соединен с первым выходом программного генератора , а первый выход св зан с энергоустановкой , первый-третий входы блока перемещений дебалансов соответственно св заны с первым выходом программного

генератора, вторым выходом блока управлени  частотой колебаний и выходом датчика числа оборотов, а выход св зан с механизмом управлени  перемещени ми дебалансов , который соединен с валом управлени 

0 амплитудой вибровозбудител , выход датчика числа оборотов соединен также с вторым входом блока управлени  частотой колебаний, в него введены регул тор мощности излучени  и датчик тока, причем пер5 вый - п тый входы регул тора мощности излучени  соответственно св заны с первым выходом датчика тока, первым и вторым выходами программного генератора, первым и вторым датчиками перемещений

0 дебалансов, а первый и второй выходы соответственно соединены с четвертым и п тым входами блока перемещений дебалансов, выход энергоустановки соединен с входом датчика тока, второй выход

5 которого подключен к исполнительному двигателю.

Кроме того, регул тор мощности излуче- ни  содержит три сумматора, цифровой компаратор, преобразователь код - напр 0 жение и управл емый ключ, причем первый - п тый входы регул тора мощности излучени  соединены соответственно с первым входом первого сумматора, с входом преобразовател  код-напр жение, с первым вхо5 дом цифрового компаратора, первыми входами второго и третьего сумматоров, выход преобразовател  код-напр жение св зан с первым входом первого сумматора, первый и второй входы управл емого ключа

0 подключены соответственно к выходам первого сумматора и цифрового компаратора, а выход соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров, выходы которых  вл ютс  выходами регул тора мощности из5 лучени .

На фиг. 1 представлена структурна  схема вибрационного сейсмического источника; на фиг. 2 - структурна  схема регул тора мощности излучени .

Вибрационный сейсмический источник

0 (фиг.1) содержит вибровозбудитель 1, исполнительный двигатель 2, соединенный с приводным валом вибровозбудител  1, блок 3 управлени  частотой колебаний, энергоустановку 4, механизм 5 управлени  пере5 мещени ми дебалансов, блок б перемещений дебалансов, программный генератор 7, датчики 8 перемещений дебалансов , датчик 9 числа оборотов, регул тор 10 мощности излучени  и датчик 11 тока. При

этом первый вход блока 3 управлени  частотой колебаний соединен с первым выходом программного генератора 7, а первый выход св зан с энергоустановкой 4, первый - третий входы блока 6 перемещений деба- лансов соответственно св заны с первым выходом программного генератора 7, вторым выходом блока 3 управлени  частотой колебаний, и выходом датчика 9 числа оборотов , а выход св зан с механизмом управлени  перемещени ми дебалансов 5, соединенным с валом 1 управлени  амплитудой вибровозбудител , выход датчика 9 числа оборотов соединен также с вторым входом блока 3 управлени  частотой колебаний , первый-п тый входы регул тора 10 мощности излучени  соответственно св заны с первым выходом датчика 11 тока, первым и вторым выходами программного генератора 7, первым и вторым датчиками 8 перемещений дебалансов, а первый и вто- рой выходы соответственно соединены с четвертым и п тым входами блока 6 перемещений дебалансов, выход энергоустановки 4 соединен с входом датчика 11 тока, второй выход которого подключен к исполнитель- ному двигателю 2.

Регул тор 10 мощности излучени  (фиг.2) содержит три сумматора 12-14, цифровой компаратор 15, преобразователь 16 код-напр жение и управл емый ключ 17. При этом первый - п тый входы регул тора 10 мощности излучени  соединены соответственно с первым входом первого сумматора 12, с входом преобразовател  16 код-напр жение, с первым входом цифро- вого компаратора 15, первыми входами второго 13 и третьего 14 сумматоров, выход преобразовател  16 код-напр жение св зан с вторым входом первого сумматора 12, первый и второй входы управл емого ключа 17 подключены соответственно к выходам первого сумматора 12 и цифрового компаратора 15, а выход соединен с вторыми входами второго 13 и-третьего 14 сумматоров, выходы которых  вл ютс  выходами регул - тора мощности излучени  10.

Источник работает следующим образом .

Вибровозбудитель 1 устанавливают на грунт. После,запуска вибрационного источ- ника программный генератор 7 начинает вырабатывать управл ющий сигнал задани  частоты колебаний в виде цифрового кода. Этот сигнал поступает на вход блока 3 управлени  частотой колебаний, который, .запитыва сь от энергоустановки 4, управл ет частотой вращени  вала исполнительного двигател  2 и, следовательно, частотой колебаний вибровозбудител  1. Обратна 

св зь по частоте, образованна  с помощью датчика 9 числа оборотов, позвол ет увеличить точность отработки задающего сигнала программного генератора 7. Блок 6 перемещений дебалансов, механизм 5 управлени  перемещени ми дебалансов и датчики 8 перемещений дебалансов обеспечивают регулирование положени  дебалансных масс в зависимости от частоты колебаний и программы задани  регулировани  амплитуды вибрационной силы, котора  записана в пам ть блока 6 перемещений дебалансов. На частотах колебаний,близких в резонансной частоте системы вибровозбудитель-грунт, вследствие значительного уменьшени  реактивного сопротивлени  со стороны грунта , происходит значительное увеличение амплитуды колебаний вибровозбудител  и, следовательно, возрастает потребл ема  мощность вибрационного источника. Соответственно увеличиваетс  ток  кор  испол- нительного двигател  2. На первом информационном выходе датчика 11 тока происходит изменение величины сигнала, который поступает на первый вход регул тора 10 мощности излучени . Этот сигнал суммируетс  с сигналами датчиков 8 положени  дебалансов и поступает на блок 6 перемещений дебалансов; который обеспечивает управление перемещени ми дебалансов в сторону уменьшени  неуравновешенной массы дебалансов и соответственно уменьшени  амплитуды колебаний . При выходе вибровозбудител  1 из зоны частот, близких к резонансной, осуществл етс  регулирование амплитуды колебаний уменьшением дисбаланса.

При изменении программным генератором 7 значени  величины ускорени  приводных валов дебалансов (скорости изменени  частоты колебаний) на его втором входе соответственно измен етс  величина сигнала, поступающего на третий вход регул тора мощности излучени  10, где он вычитаетс  из сигнала датчика 11 тока, пропорционального суммарному току  кор  ис- полнительного двигател  2. Этим обеспечиваетс  исключение вли ни  на работу регул тора 10 мощности излучени  изменение одного из параметров задающего сигнал программного генератора 7 - ускорени  приводных валов дебалансов, которое пр мо пропорционально величине тока  кор  исполнительного двигател  2.

На частотах, меньших резонансной, система регулировани  частоты и амплитуды колебаний работает указанным образом, но вследствие малой величины нагрузочного тока  кор  исполнительного двигател  2

практически не вли ет на положение деба- лансов.

На высоких частотах значительно возрастают аэродинамические потери вибровозбудител  1, следовательно растет ток  кор  исполнительного двигател  2. Чтобы не доспустить ложного срабатывани  системы регулировани  на этот процесс, в регул торе 10 мощности излучени  реализована функци  отсечки его работы на частотах, заведомо больших резонансной, т.е. на этих частотах сигналы с датчиков 8 перемещений дебалансов без преобразований в регул торе 10 мощности излучени  поступают на блок 6 перемещений дебалансов.

Реализаци  указанных функций регул тором 10 мощности излучени  в одном из вариантов осуществл етс  следующим образом . Цифровой код величины ускорени  приводных валов дебалансов, пропорциональный динамической составл ющей тока  кор  исполнительного двигател  2, поступает на преобразователь 16 код-напр жение , выполненный на базе цифроаналогового преобразовател , где он трансформируетс  в посто нное напр жение . Это напр жение поступает на инверсный вход первого сумматора 12, на первом входе которого присутствует напр жение, пропорциональное суммарному току  кор  исполнительного двигател  2. На первом сумматоре 12 осуществл етс  вычитание этих сигналов, и их разность поступает на первый вход управл ющего ключа 17. На первый вход цифрового компаратора 15 поступает цифровой код текущей частоты колебаний , а на втором входе присутствует цифровой код зарезонансной частоты Гз, заведомо большей любой резонансной частоты системы вибровозбудитель-грунт дл  различных грунтов. При текущих частотах колебаний, меньших Гз, на выходе цифрового компаратора 15 присутствует логическа  1, котора  поступает на вход (второй) управл емого ключа 17. Последний подключает свой первый вход к выходу, и сигнал с первого сумматора 12 поступает на вторые входы второго 13 и третьего 14 сумматоров. На текущих частотах колебаний выше Гз управл емый ключ 17 отключает выход первого сумматора 12 от вторых входов второго 13 и третьего 14 сумматоров. На первые входы второго 13 и третьего 14 сумматоров поступают сигналы соответственно с первого и второго датчиков 8 перемещений дебалансов , где они суммируютс  с сигналом, пропорциональным току  кор  исполнительного двигател  2, соответствующего только мощности излучени  сейсмического

сигнала, и далее поступают на четвертый и п тый входы блока 6 перемещений дебалансов .

Claims (2)

1. Вибрационный сейсмический источник , содержащий электромеханический вибровозбудитель, исполнительный двигатель управлени  частотой колебаний,соединенный с приводным валом

0 вибровозбудител , блок управлени  частотой колебаний, энергоустановку, механизм управлени  перемещени ми дебалансов, блок перемещений дебалансов, программный генератор, датчики перемещений деба5 лансов и датчик числа оборотов, причем первый вход блока управлени  частотой колебаний соединен с первым выходом программного генератора, а первый выход св зан с энергоустановкой, первый, второй,

0 третий входы блока перемещений дебалансов соответственно св заны с первым выходом программного генератора, вторым выходом блока управлени  частотой колебаний и выходом датчика числа оборотов, а

5 выход св зан с механизмом управлени  перемещени ми дебалансов, который соединен с валом управлени  амплитудой колебаний вибровозбудител , выход датчика числа оборотов подключен также к вто0 рому входу блока управлени  частотой колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  сейсмической эффективности источника за счет исключени  неконтролируемых изменений излучаемой

5 энергии на резонансных частотах, в него введены регул тор мощности излучени  и датчик тока, причем с первого по п тый входы регул тора мощности излучени  соответственно св заны с первым выходом датчика

0 тока, первым и вторым выходами программного генератора, первым и вторым датчиками перемещений дебалансов, а первый и второй выходы соответственно соединены с четвертым и п тым входами блока переме5 щений дебалансов, выход энергоустановки соединен с входами датчика тока, второй выход которого подключен к исполнительному двигателю управлени  частотой колебаний .

02. Источник по п.1, отличающийс  тем, что регул тор мощности излучени  содержит три сумматора, цифровой компаратор, преобразователь код-напр жение и управл емый ключ, причем с

5 первого по п тый входы регул тора мощности излучени  соединены соответственно с первым входом первого сумматора, с входом преобразовател  код-напр жение, с первым входом цифрового компаратора, первыми входами второго и третьего сумматоров , выход преобразовател  код-напр жение св зан с первым входом первого сумматора , первый и второй входы управл емого ключа подключены соответственно к выходам первого сумматора и циф-

рового компаратора, а выход соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров , выходы которых  вл ютс  соответст- венно первым и вторым выходами регул тора мощности излучени .