Устройство для измерения и задания нагрузки на долото Советский патент 1983 года по МПК E21B45/00 

ND 4 СП

X

110 Изобретение отностится к нефтедобыва ющей промьшшенности, в ча ;ггности к устройствам для измерения веса бурильной колонны и задания нагрузки на долото. Известно устройство для измерения вес буригаьной колонны, содержащее упругий элемент с наружными силовоспринимаюшими стержнями н внутренними ходоувеличителями, рычаги, снабженные двумя толкателями, в которые упираются якоря индук тивных преобразователей, сочлененных посредством рычагов и тяги с электромаг згитом Г . Недостатками устройства являются отсутствие сигнала для введения в систему автоматического регулирования нагрузки на долото, а также то, что оно служит для визуального наблюдения за величиной нагрузки на долото. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения Веса бурильной колонны и задания осевой нагрузки на долото, используемое в автоматическом регуляторе типа РПДЭ-3. Известное устройство состоит из датчика веса ДВР-2, задатчик нагрузки, сельсина-датчика, соединенного с 1 индикатором, и сельсина-приемника. Для преобразования механического перемещени чувствительного элемента датчика веса в электрт ческий сигнал используются сельсины, работающие в трансформаторном реишме. Принцип работы известного устройства заключается в следующем. При свс бодном кран-блоке талевой системы буровой лебедки (без бурильной колонны на крюке) поворотом вала сельсина-приемника добиваются нулевого показания измерительного прибора. Затем поворотом вала ротора сельсина-приемника, теперь уже при подве:ие1шой к крюку бурильной колонне, не доходя до забоя, вновь доб1геаются нулевого показания измерительного прибора, после чего поворотом ротора сельсина-приемника в обратном направлении системе регулирования задается необходимая нагрузка на долото. Например , если после согласования валов сельсинов по лимбу вес колоннь соответствует 1ОО т, то для задания нагрузки на долото в 20 т необходимо повернуть ротор сельсина-приемника по лимбу до отметки 80 т. Положение валов сельсинов (когда выходное напряжение сельсина-приемника равно нулю) соотвествует рассогласованию между их валами на ЭО , -ак как в та5ком положении роторов сельсинов результируюшая ЭДС, индуктируемая роторными обмотками в ее статорной обмотке, равна нулю 2 , Недостатком известного датчика является то, что для измерения веса бурильной колонны и задания нагрузки на долото требуется много времени , при этом точность и быстрота измерения зависят от квалификации обслуживающего персонала (уменьшение времени навспомогательные операции, является одним из основных .факторов повышения производиггельности бурильных работ). Цель изобретения - увеличение быстродействия и точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения и задания нагрузки на долото, содержащее датчик веса, соединенный с ротором сельсина-датчика, задатчик нагрузки и сельсин-приемник, соединенный индикатором, снабжено муфтой, магнитным .пускателем, выполненным из последовательно соединенных кнопки и электромагнитного реле,приводом, который выполнен из электромагнита, подвижная часть которого через подвижно соединенные тягу и подпружиненное коромысло соединена с одной из полумуфг, задатчик нагрузки выполнен в виде редуктора , одна шестерня которого соединена ру кояткой, а другая - с одной из полумуфт, другая из которых соединена с валом сельсина-приемника, а кнопка магшггного пускателя жестко соединена с рукояткой задатчика нагрузки, замыкающие контакты реле магнитного пускателя установлены в цепи питания привода и статорной обмотки сельсина-приемника. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства измерения и задания нагрузки на долото. Устройство содержит задатчик 1 нагрузки, выполненный из редуктора 2, шестерни которого расположены на валах 3, и рукоятки 4 , магнитный пускатель 5, выполненный из кнопки 6 и магнитного реле 7 , привод 8 , выполненный из электромагнита 9 , подвижной его части 10 (якоря), тяги 11 , коромысла 12, шпон-. ки 13 и пружины 14 , сельсина-приемниа 15, сельсина-датчика 16 , датчик 17 еса, муфту 18, состоящую из полу уфт 19 и 20. Для рассогласования валов сельсинариемника 15 и сельсина-датчика 16 на 90 замыкают накоротко статорную обмотсу сельсина-приемника 15 контактом рее 7 магнитного пускателя 5. Для углов рассогласования валов, отпичных от 90° в статорной обмотке сельсина-приемника индуктируется ЭДС , , под действием которой по ней протекает ток короткого замыкания, создающий в обмотке возбуждения сельсина-приемки- ка 15 магнитный поток, взаимодействующий с результирующим магнитным потоком роторных обмоток сельсина-приемника 15. В результате этого вал ротора сепьсина-приемника 15 стремится занять . попоткеиие, сдвинутое на 9О от положения вала ротсфа сельсина-датчика 16. В та ком положении pcvopOB сельсина-датчи ка 16 н сельсина-приемника 15 в статор ной обмотке сельсина-приемника не индук тируется ЭДС, С приближением угла рассогласования валов к 90 ,ток в статорной обмотке сельсина-приемника 15 стремится к нулю. Устройство работает следующим образом. При измерении и задании нагрузки на долото при подвешенном состоянии колонны бурильных труб, т.е. долото забоя не касается , рукоятка редуктора отводится в нулевое положение по лимбу редуктора. Пусковая кнопка 6 замыкает цепь магнит ного реле 7, и при этом замыкаются замыкающие контакты 21 - 23. Срабатыва ет электромагнит 9, оттягивая друг от друга посредством тяги 11 и коромыс- ла 12 полумуфгы 19 и 20. Полумуфта 19 насажена на вал сельсина-приемника 15, а попумуфта 20 при помощи шпонки 13 на вал редуктора 2 с возможностью пере мешения в продольном направлении. При замыкании контакта 21 вал сепьсина-приемника 15 занимает положение, соответствующее рассогласованию валов и сельсина-приемника 15 и сельсинадатчика 16 на 90, и индикатор сельсина -приемника 15 указывает вес буритвьной колонны. Отпускается кнопка 6 и цепь магнитного реле 7 размыкается,размыкая при этом контакты 21 - 23. Под действием пружи ны 14 полумуфггы 19 и 20 прижимаются друг к другу |- и поворотом рукоятки 4 редуктора 2 задается необходимая нагрузка на долото, которая посредством сцепленных полумуфт 19 и 2О передается на вал сельсина-приемника 15, что дает рассоглассжание валов сельсина-датчика 16 на угол, пропорциональный заданной нагрузке , Tte. выходное напряжение сельсина-приемника 15 пропорционально углу рассогласования. . Замыкая накоротко статорную обмотку сельсина-приемника 15, ротор его под действием тока короткого замыкания стремится занять положение , соответствующее углу рассогласования сельсинов 90 что увеличивает быстродействие всего устройства. . Так как на валу сельаша-приемника 15 при взвешивании бурильной колонны не имеется момента сопротивления, когда полумуфты 19 и 20 оттянут друг от яруга, то точность измерения зависит только от потерь в самом сельсине-приемнике, вследствие чего общая точность измерения повышается.

/

te

ri -4.

fBL«M««H MMM JBSI I ss

/

1 J 41

5::

1

Vjs

/

I

. T|

4 J I ЧЬ

J

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ЗАДАНИЯ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО, сод жашее датчик веса, соединенный с ротором сельсина- датчика, задатчик нагрузки и сельсин-приемник, соединенный с индикатором , отличающееся. тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, оно снабжено муфтой , магшггным пускателем, выполненч ным из последовательно соединенных кнопки и электромагнитного реле, приводом, который выполнен из электромагнита, подвижная часть которого через подвижно соединенные тягу и подпружиненное коромысло соединена с одной из полумуфг, задатчик нагрузки выполнен в виде редуктора, одна шестерня которого соединена с рукояткой, а другая - с одной из полумуфг, другая из которых соединена с ва лом сельсина-приемника, а кнопка магнитного пускателя жестко соединена с рукояткой задатчика нагрузки, замыкающие кон- i такты реле магнитного пускателя установ. (Л лены в цепи питания привода и статорной обмотки сельсина-приемника.