Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн Советский патент 1987 года по МПК G01V1/153 

1

Изобретение относится к устройствам для вибрационного возбуждения сейсмических колебаний и предназначено для сейсмической разведки поленых ископаемых.

Важнейшее преимущество вибрационного метода состоит в том, что возбуждающие .воздействия (вибрационные колебания) в отличие от взрыва поддаются управлению и контролю, что позволяет применять очень тонкие методы выделения полезных сигналов и тем самым повысить разрешающую способность и точность сейсмического картирования геологических объектов Однако, для этого, чтобы зти потенциальные возможности были в полной мере реализованы необходимо, чтобы конструкция виброисточника обеспечивала формирование сейсмических ко лебаний с жестким управлением по чатоте и фазе. Такое управление дает возможность объединить несколько виброисточников в синфазно работающую группу и тем самым значительно повысить излучаемую энергию, а такж сконцентрировать сейсмический луч в заданном направлении.

Известно устройство для вибрационного возбуждения сейсмических вол содержащее два линейных возбудителя вибраций, связанные поперечными стоками силовой рамы с опорной плитой, и блок управления. Вибровозбудители смонтированы параллельно на раме, имеющей возможность поворота на 90 относительно поперечных стоек вокру оси, перпендикулярной осям возбудителей вибраций, связанных с блоком управления через регулируемые фазо- вращатели l .

Недостатками источника являются сложность изготовления виброисточников, механическая связь вибровоз- будителей, ограниченная величина создаваемого воздействия на грунт.

Известно использование синхронных двигателей в качестве привода, деба- лансных вибраторов в вибрационных конвейерах, содержащих жесткий транспортирующий орган с установленными на нем дебалансными вибраторами, каждый из которых приводится во вра- щелие от синхронного электродвига- теля с пассивными роторами, которые могут иметь несколько усто: чивых режимов работы, отличающихся пространственной ориентацией роторов.

5

1

5

5 0

5

5

0

9152

Для обеспечения синфазной работы де- балансных вибраторов в вибрационных конвейерах применяется реле установки фаз. Оно срабатывает от импульса постоянного тока, который проходит через замыкающие контакты цепи управления. Конструкция привода обеспечивает одно кратковременное замьжа- ние контактов за каждый оборот рото- Ра 2.

Недостатками этого устройства являются наличие дополнительного элемента - реле установки фаз наличие контактов, работающих в условиях вибрации и в цепи постоянного тока, сравнительно большое время установления синфазной работы вибраторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для вибрационного возбуждения сейсмических в олн, содержащее виброплатформу с установленными на .ней дебалансньБми возбудителями, соединенными с приводными электродвигателями, подключенными к регулируемой по частоте и напряжению энергоустановке, управляющие входы которой подключены к задатчику программ и датчику обратной связи. Приводные асинхронные электродвигатели вращают валы дебалансных вибраторов, которые связаны между собой синхронизирующей зубчатой передачей з .

Недостатком этого устройства является плохая управляемость, не позволяющая достичь синфазной работы нескольких идентичных виброустановок и требующая наличия механической связи между вибровозбудителями, ус- тановленньми на одной платформе.

Это не позволяет применять группирование вибраторов, усложняет конструкцию виброизлучающего органа вследствие наличия в нем шестеренчатой передачи, работающей в усло- . внях интенсивной вибрации.

Целью изобретения является повышение мощности излучаемого сигнала за счет группирования вибровозбудителей при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вибрационного возбуждения сейсмических волн, содержащем виброплатформу с установленными на ней дебалансными вибровозбудителями, соединенньп и с при

водньпчи электродвигателями, подключенными к регулируемой по частоте и напряжению энергоустановке, управляющие входы которой подключены к задатчику программ и датчику обрат- ной связи, приводные двигатели выполнены в виде синхронных электродвигателей с активным ротором, обмотки возбуждения которых соединены с энергоустановкой через источник постоянного тока, к управляющему входу которого подключен выход датчика тока, установленного в цепи питания статорных обмоток синхронных электродвигателей.

При таком включении для синхронных электродвигателей с активными роторами возможен один устойчивый режим работы, зависящий от полярности поля статора и поля ротора. Следовательно, для обеспечения син- фазности работы вибраторов не нужно дополнительных устройств, что упрощает конструкцию Биброизлучающего органа, а синфазная работа вибраторов осуществляется в течение времени одного, оборота ротора и поддерживается во время работы взаимодействием полей статора и ротора.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

На виброплатформе I установлены дебалансные вибровозбудители 2, приводимые во вращение от синхр он- ных электродвигателей с активными роторами 3, обмотки возбуждения которых подключены к регулируемому источнику 4 постоянного тока, к управляющему входу которого подключен выход датчика 5 тока статорных обмоток. Питание статорных обмоток электродвигателей 3 осуществляется от регулируемой по частоте и фазе энергетической установки 6, к управляющему входу которой подключен задат- чик 7 программ, а к входу обратной связи - выход датчика 8 фазы выходного напряжения энергоустановки.

Виброустановка работает следующи образом.

Задатчик 7 программ вырабатывает эталонный сигнал, частота и фаза которого соответствует начальным условиям работы виброустановки. Этот- сигнал в виде свип-сигнала поступае на вход системы управления энергетической установки 6, которая предсталяет собой электромашинный преобра

0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

зователь систек1ы двигатель постоянного тока - синхронный генератор. В начальный момент скорость вращения якоря двигателя постоянного тока энергоустановки 6 устанавливается такой, чтобы на выходе синхронного генератора появилось переменное напряжение с частотой, равной частоте эталонного сигнала. Одновременно на вход обратной связи системы управления энергоустановки 6 поступает сигнал от датчика 8 фазы, включенного в одну из фаз синхронного генератора электромашинного преобразователя. При этом в процессе работы система управления энергоустановки 6 непрерывно поддерживает равенство фаз эталонного сигнала и выходного напряжения.

После запуска в работу электромашинного преобразователя энергоустановки 6 переменное напряжение с частотой, равной начальной частоте, поступает через датчик 5 тока на статорные обмотки синхронных электродвигателей 3. Для того, чтобы виброплатформа 1 совершала гармонические колебания необходимо вращать дебалансные вибровозбудители 2 навстре- чу друг другу. Поэтому статорные обмотки электродвигателей 3 подключены таким образом, чтобы роторы пары электродвигателей вращались в противоположные стороны.

По условиям сейсмической разведки виброустановка должна работать .в диапазоне излучаемых волн 8-60 Гц. Так как синхронные электродвигатели на низкой частоте имеют малое значение КПД в результате сравнительно больших потерь в обмотках статора, то для увеличения КПД необходимо поддерживать ток в обмотках .статора минимальным, что обеспечивается в синхронных электродвигателях регулированием тока возбуждения. Для обес- печения такого регулирования и поддержания минимального тока статоров во всем диапазоне частот обмотки статоров синхронных электродвигателей 3 подключены к выходу синхронного генератора энергоустановки 6 через датчик 5 тока. С выхода датчика 5 тока сигнал в виде управляющего напряжения поступает на вход регулируемого источника 4 постоянного тока. Источник 4 постоянного тока выбирается регулируемым с целью воз5

мозсности упр авления напряжением, которое подается на обмотки возбуждения синхронных электродвигателей 3, таким образом, чтобы ток статорных обмоток был минимальным, что фиксируется датчиком 5 тока. Следовательно, КПД синхронных электродвигателей будет максимальным во всем диапазоне рабочих частот.

После запуска в рабо ту синхронных электродвигателей задатчик 7 программ включается в режим увеличения частоты по заданной программе, при этом виброплатформа 1 совершает колебания с частотой и фазой, заданной задатчиком 7 программ.

Выла описана работа виброустановки с одной виброплатформой 1. Если параллельно описанной виброплатформе подключить еще несколько виброплатформ, то получают групповой ис919156

точник сейсмических колебаний, работающий синфазн о и управляемый одним задатчиком 7 программ.

Таким образом, применение син5 хронных электродвигателей с активные ротором в качестве привода де- балансных вибровозбудителей позволяет расширить методические возможности использования виброустановок,

fO улучшить их управляемость, обеспечить возможность синфазной работы группы виброплатформ и упростить конструкцию виброизлучающего органа, а включение датчика тока в цепь пита}5 ния статорных обмоток синхронных электродвигателей и питание обмоток возбуждения этих электродвигателей от регулируемого источника постоянного тока дают возможность поддержи20 вать КПД электродвигателей на наивысшем уровне во всем диапазоне рабочих частот.

&S

Редактор В. Иванова

Составитель Н. Чихладзе

Техред И.Попович Корректор М. Самборская

Заказ 261/45Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4