SU726295A1

SU726295A1 - Система дл автоматического регулировани подачи бурового инструмента

Info

Publication number: SU726295A1
Application number: SU772522972A
Authority: SU
Inventors: Григорий Михайлович Кузнецов; Юрий Георгиевич Штомпель; Владимир Михайлович Лукьянов; Алексей Александрович Погарский; Владимир Константинович Снурников
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1980-04-05

Description

Изобретение относитс к системам регулировани и может быть применено в нефт ной проиышленности, а именно на буровых установках большой грузоподъемности , и предназначено дл автоматического регулировани подачи бурового инструмента в процессе долблени . Известна аналогична система, котора включает фрикционные приводные ролики, двигатели и корпус, шарнирно рычажный механизм, выполненный в виде двух подвижных звеньев с закрепленными на них шарнирно-угловыми двуплечими рычагами, одни концы которых посредством пружин соединены с корпусом а другие - шарнирно с коромыслами, причем последние имеют упоры и поворотные вилки с установленными в них приводными роликами 1. Областью применени известного устройства вл ютс малой грузоподъемности станки дл мелкого бурени 300 м (грузоподъемность несколько тонн). Известен регул тор осевой нагрузки на долото, в котором механизм тор можени выполнен из зубчатого силово го контура, черв к которого помещен на вилке тормозного рычага, свободно вращающегос на оси черв чного колеса . Зубчатый, замкнутый силовой контур выполнен из многоступенчатой ус- кор ющей передачи и замедл ющей черв чной пары -с тем же передаточный числом 2. В известной самотормоз щейс системе в качестве самотормоз щего уйла применен черв чный редуктор. Дл кс 1пенсации передаточного числа черв чного редуктора последовательно с ним соединен повышающий редуктор . Наличие большого числа зубчатых передач значительно снижает КПД устройства , из-за сил трени точность работы такого устройства|0удет низкой . Устройство применимо только дл лебедок с тормозным рычагом. Известна система дл , автоматического регулировани подачи бурового инструмента, содержаща преобразователи веса и скорости подачи, задатчик подачи, подключенные к блокам регулировани и управлени тормозами лебедки, двигатель с таходатчиком и блоком управлени , исполнительный механизм подачи, состо щий из св занной с рамой буровой станины с осью, снабженной жестко посаженными барабанами , охваченными тормозными лентами 3 . . K Wt otftaTK йэвёс гной сй стёмы тнос тс низкие качеств теристики -регулировани , неустойчивость работы регул тора/ низка чувствительность и точность регулиро вани , наличие большой статической ошибки, возрастающей. по мереувеличени скорости бурени , отсутствие учета специфики, параметров объекта регулировани и его динамических свойств. ; . Цель изобретени - повышение качества подачи бурового инструмента и дийамических характеристик системы в широких диапазонах, изменени меха нической скорости бурени , глубины скважины и веса бурового инструмента Поставленна цель достигаетс тем что система снабжена блоком вычислени скорости приращени веса буровог инструмента, регулируемыми корректирующими звень ми, варистором .и преоб разователем моментаисполййтёльного механизма подачи, который установлен между рамой буровой и станиной и выходом подключен к блоку управлени тормозами лебедки, выход .преобразова тел веса подключен через блок вычис лени скорости приращени веса бурового инструмента к блоку регулировани и непосредственно ко входам регу лйруемых Корректирующих звёйь ёв, к другим входам которых подключен выход преобразовател скорости подачи бУ зовЪгЪ инструмента, а ко входу за датчика подачи подключен таходатчик, причем между барабайаМи смонтированы водила, каждое предыдущее соединено с набегающим концом тормозной ленты, охватывающей ближайший барабан, а сбегающий конец ленты соединен с посзтёдующим водилом, набегающий конец тормозной ленты первого барабана через обгонную муфту св зан передачей с промежуточным валом лебедки, а сбе гающий конец ленты последнего бараба на св зан пружиной с набегающим концом и передачейчерез вариатор с валом двигател . Барабаны могут быть выполнены с переменнймй геометрическими размерами так , чт.о каждый последующийбарабан меньше предьадущего. На чертеже представлена фУнкцио нальна схема предлагаемой системы. Система включает в себ раму буровой 1, на которой через преобразователь 2 момента передачи 3промёАуточного вала 4 закреплена станийа 5, на неподвижной оси 6 которой жестко насажены барабаны 7-10 с переменными геометрическими размерами так, что каждый последующий меньше тфедыдущего . Между барабанами 7-10 на подшипйиках смонтированы водила 11-13. Каж дый барабан 7-10 охвачен тормозными лентами 14-17, набегающие концы которых шарнирами 18-20 соединены с предыдущими водилами 11-13, а сбегающие концы.соединены шарнирами 21-23 с последующими водилами 11-13, Набегак )щий конец первой ленты 14 шарниром 24 через обгонную муфту 25 передачей 3 соединен с промежуточньм валом 4 лебедки 26, сбегающий конец ленты 17, охватьюающлй малый барабан 10, шарниро 27 и передачей 28 соединен через вариатор 29 с валом двигател 30, таходатчик 31 которого подсоединен к входам блока управлений двигател 32, к входу которого подключены входные цепи двигател 32 и подсоединен .к зада тчику 33 подачи бурового инструмента , выходы которого подсоединены к вхЬдам блока управлени то1 1озами лебедки 34 и блока 35 .регулировани . Преобразователь 36 веса бурового инструмента подключен к входам блока 35 регулировани , регулируемых корректирующих звеньев 37 блока 35 регулировани и входу блока 38 вычислени приращени веса бурового инструмента . Выход блока 38 вычислени скорости приращени веса бурового инструмента подключен к блоку 35 регулировани . Преобразователь 39 скорости подачи подключен к регулируемым корректирующим звень м 37 и блоку управлени тормозами лебедки 34, выходы которого подключены к электромагнитному тормозу 40 и тормозам лебедки 26. Набегающий и сбегающий концы тормозной ленты 17 малого барабана 10 подпружинены пружиной 41. По окружности водил 11-13 смонтированы втулки 42-44 центрирующие тормозные ленты 14-17 на барабанах 7-10, предохран их от перекосов, В установившемс режиме подачи бурового инструмента крут щий момент на барабане лебедки 26 от нат жени талевого каната Т, уравноветииваетс . усилием, возникающим; на набегающем конце тормозной ленты 14, охватывающей первый бараба.н 7, на который момент , развиваемый на барабане лебедки , передаетс передачей 3 через промежуточный вал 4. Усилие с набегающего конца ленты 14с большим коэффициентом затухани передаетс на сбегающий конец, через водило на набегающий конец другой ленты, охватывающей барабан 8 меньшего диаметра и айалогйЧно через следующую систв 1у водило-лента последующее водило значительно уменьшенное усилие прикладываетс к набегающему концу ленты 17, охватывающей последний малый барабан 10, где уравновешиваетс силой трений ленты 17о барабан 10 за счет усили обхвата, развиваемой пружиной 41, Удерживающее усилие Туд на сбегающем конце ленты 17 равно: mij . Туд - .n - 1 ,

где Т - усилие на набегающем конце ленты 14 первого барабана 7 от действи нат жени талё-вого каната;

л - коэффициент трени между

лентой и барабаном; Ч - средний угол обхвата лентой

барабан;

п - количество барабанов. Таким образом, удерживающее усилие развиваемое на набегающем конце ленты 14, равное примерно 1500-2000 кГ при радиусе первого барабана 20 см значительно снижаетс от барабана к барабану до величины пор дка 1,3-1,5 кГ на последнем малом барабане 10 при его радиусе 3 см. Это малое усилие йрёодолеваетс небольшой мощности двигателем 30, обороты вала которого а следовательно, и скорость подачи бурового инструмента регулируютс блоком управлени двигател 32 через таходатчик 31 управл ющим сигналом с блока регулировани 35. Скорость подачи остаетс неизменной, пока отсутствует рассогласование между сигналами с задатчика 33 и преобразователем 36 веса при скоростиизменени веса равной нулю, вычисленной блоком 38 вычислени скорости приращени веса. При этом скорость подачи верхнего конца бурового инструмента равна скорости перемещени нижнего конца бу-рового инструмента на забое, т.е. скорости механического бурени .

При изменении буримости разбуриваемых пород или износе вооружени шарошек долота других возмущающих воздейс;твий со стороны объекта нарушаетс условие равенства между скорост ми подачи и перемещени долота (низа бурильной колонны), при этом измен етс вес бурового инструмента и на выходе преобразовател 36 веса по вл етс приращение сигнала, в блоке 38 вычислени скорости приращени веса определ етс величина скорости изменени веса и в блок 35 регулировани поступает управл ющий сигнал, который приводит в соответствие обороты двигател 30, а сигналы с преобразовател 36 веса и задатчика 33 подачи через другие входы блока регулировани привод т в соответствие значение веса инструмента при установившейс скорости подачи.

Дл приведени в соответствие характеристик блока регулировани характеристикам объекта регулировани , параметры которого в. процессе бурени мен ютс , блок регулировани снабжен регулируемыми корректирующими звень ми 37, например управл емыми RC цеп ми , характеристики которых сигналами с преобразовател 36 веса, преобразовател 39 скорости подачи и с задатчика 33 подачи.измен ютс так, чтобы параметры блока регулировани в процессе всего цикла бурени приводились в соотв,етствие переменныг характеристикам объекта. Задатчик 33 подачи в процессе долблени на основании информативных сигналов, поступивцшх на его входы, и внутренней программы осуществл ет изменение сигнала на входе блока 35 регулировани так, чтобы режим бурени наилучшим образом приближалс к оптимальному.

В случае непредвиденных нарушений работы системы при выходе из стро

0 того или иного элемента задатчик 33 подачи выдает сигнал в блок управлени тормозными лебедками 34, который приводит в действие тормозную систему лебедки.

5

В случае отказа механической части систе1 1ы, т.е. исчезновени ; удерживающего усили на набегающем конце ленты 14 сигналом с преобразовател 2 блс1К управлени тормозами лебедки также

0 осуществл ет торможение лебедки и предотвращает посадку бурового инструмента .

в процессе подачи управл ющим сигналом с задатчика 33 блок управлени тормозами лебедки 34 устанавливает

5 предварительный режим торможени электротормоэа 40 так, чтобы значительна часть весабурового инструмента расходовалась бы на преодоление силы предварительного торможени , а

0 меньша часть веса нагружала механическую часть системы регулировани .

Таким образом, малой мощностью, развиваемой двигателем 30 с высокой точностью, одуществл етс управление

5 большими движущими силами, развиваемыми на барабане лебедки под действием веса бурового инструмента. Предварительное частичное урав нйвешивание и точное основное уравновешивание

0 спусковым маханизмом, который обеспечивает режим подачи, достигаетс высокое качество регулировани . При этом параметры регул тора приспосабливаютс к объекту за счет управл е5 мых корректирующих звеньев.

Применение насто щей системы позволит повысить механическую скорость бурени и проходку на долото, что в свою очередь улучшит технико-экономические показатели процесса долбле0 ни и значительно облегчит ручной труд бурильщика.

Claims

Формула изобретени

Система дл автоматического регулировани подачи бурового инструмента , содержаща преобразователи веса и скорости подачи, задатчик подачи, подключенные к блокам регулировани и управлени тормозами лебедки, двигатель с таходатчиком и блоком управлени , исполнительный механизм подачи , состо щий изсв занной с рамой буровой станины с осью, сиабжеипол

®P-TK.q посаженными барабанами, охва енными тормазнымй лентами, от л иЧ а ю та с тем, что, с целью повышени качества подачи бурового инструмента и динамических характерйьтик сйстёмы в широких лиапйзонах изменени механической скорости бурени , глубины кважины и веса бурового

инструмента, она снабжена блоком вычислени скорости приращени веса бурового инструмента, регулируемыми

кбррёк йрук:1щими звень ми, вариатором и преобразователем момента исполнитёльного механизма подачи, который ,, установлен между рамой .буровой и станиной и выходом подключен к блоку управлени тормозами лебедки, выход преобразовател веса подключен через ёлйк вйчй&ленй скорости приращени веса бурового инструмента к блоку рег уЛйрбвани и непосредственно ко входам )ре гул ируемых корректирующих звеньев, к Другим входам которых подключен выход преобразовател скорости подачи бурового инструмента, а ко

хбду эадатчика подачи подключен таходатчик , причем между барабанами смонтированы водила, каждое предыдущее соединенос набегающим концом тормозной ленты, охватывающей ближайший барабан , а сбегающий конец ленты соединен с последующим водилсм, набегающий конец тормозной ленты первого барабана через обгонную муфту св занпередачей с промежуточным валом лебедки, а сбегающий конец ленты последнего барабана св зан пружиной с небегаюЩ11М концом и передачей через вариатор с валом двигател .
2. Система по п. 1, о т. л и ч а ющ а с тем, что барабаны выполнены с переменными г;еометрическими размерами так, что каждый последующий барабан меныие предыдущего.

Источники информации, прин тые во внимание, при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 300582, кл. Е 21 В 1/10, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 170017, кл. Е 21 В 19/08, 1963.
3.Патент США № 2759702,

кл. 254173, опублик,- 1958 (прототчп) . т,

Г

х