Устройство для определения степени трещиноватости горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к технике и технологии вращательного бурения.

Цель изобретения - повьшение достоверности определения за счет получения информации непосредственно в момент прохождения трещин.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для определения степе- ни трещиноватости горных пород содержит трансформатор 1 тока, подключенный через преобразователь 2 тока к входу двухполупериодного выпрямителя 3, выход которого соединен с входом эле- мента 4 усреднения, второй выход которого подключен к первому входу ин- тегратора 5. Выход последнего соедц- нен с входом запоминающего элемента 6, первый выход которого подключен к второму входу интегратора 5. Первый выход элемента 4 усреднения через повторитель 7 напряжения соединен с первым входом сумматора 8, второй вход которого подключен к второму выходу запоминающего элемента 6, а выход соединен через компаратор 9 и ключ 10 с регистратором 11.

Устройство работает, следующим образом,

При использовании в качестве привода бурового станка асинхронного электродвигателя переменного тока измерительный сигнал, пропорциональный току в цепи питания, можно представить в виде гармонического сигнала

U U. sin(w t+o( + If) ,

(1)

где амплитуда информативного

сигнала;

с/ - начальная фаза} ц - фаза сигнала;

U)2li f - частота о

При бурении трещиноватых пород как амплитуда, так и фаза входного сигнала изменяются во времени в зависимости от степени трещиноватости При этом измерительньй сигнал в об

щем виде может быть представлен как

U(t)U(W)sin (uj(W)t-WH-4 (W)J ,

(2)

В моменты прохождения коронкой трещин мощность, потребляемая электродвигателем, уменьщается. Поэтому измерительный сигнал удобно предста вить в виде

U(t) C (W)} sin ( 4w(W))t+ + 0 + (W)3 ,.(3)

где Uj, , CAij , o. значения параметров при прохождении трещин,

4U(W),dw(W),

& tf(W) , - информативные изменения параметров. При использовании в качестве источника питания буровых установок сети централизованного электроснабжения с практическ и неограниченной мощностью угловая частота измерительного сигнала при прохождении трещин остается неизменной и не зависит от режима работы самой установки Поэтому вь1ражение (3) упрощается

U(t) CUo.,+uU(W) sinCu; tW+м-о +Atf(W)J .

(4)

5

0

5

В качестве информативного сигнала может быть принят ток в цепи питания, активная составляющая потребляемой мощности, угол сдвига фаз между током и напряжением питания.

Гармонический сигнал, nponopimo- н.альный синусоидальному току в цепи питания приводного электродвигателя (не показан), снимается с выхода преобразователя 2 тока, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 3 и поступает на элемент 4 усреднения, на выходе которого действует напряжение и, пропорциональное действующему значению тока во вторичной обмотке трансформатора 1 тока,

Сигнал с выхода элемента 4 усреднения подается на интегратор 5 с запоминающей обратной связью, состоя- ций из собственно интегратора 5 и аналогового запоминающего элемента 6, а через повторитель 7 напряжения - на первый вход сумматора 8, На второй вход сумматора 8 подается сигнал U с выхода запоминающего элемента 6, пропорциональный значению тока нагрузки, усредненному на заданном ин- .тервале времени fit..

Сумма ор 8 сравнивает сигнал U, пpoпopщioнaльный действующему значению тока 1 нагрузки электродвигателя, и сигнал и,, пропорциональный току 1, усредненному на интервале времени л t,,

При про5 ождении буровой коронкой трещины действующее значение тока I уменьшается. При этом напряжение сигнала и также понижается. Сигнал U7 остается практически постоянным. С выхода сумматора 8 сигнал, пропорциональный разности входных сигналов U3 U7-Ui, подается на компаратор 9, где сравнивается с пороговым значением и при превышении последнего открывает ключ 10, который замыкает измерительную цепь регистратора 11 „ В результате происходят отсчет и реги- страгдия импульса, соответствующего прохождению буровой коронкой трещины

Формула изобретения Устройство для определения степени трещиноватости горных пород, содержащее трансформатор тока, подклю- ченньй через преобразователь тока к входу двухполупериодного вьшрямителя. запоминающий элемент, сумматор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности определения за счет

получения информации непосредственно в момент прохождения трещин, оно снабжено элементом усреднения, интегратором, повторителем напряжения, ..ключом и регенеративным компаратором, причем выход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу элемента усреднения, первый выход которого соединен через повторитель напряжения с первым входом сумматора, второй выход подключен к первому входу интегратора, выход которого соединен с входом запоминающего элемента, первый выход которого подключен к второму входу интегратора, второй выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого через компаратор и ключ подключен к регистратору.

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повьшение достоверности определения за счет получения информации непосредственно в момент прохождения трещин. Устройство содержит трансформатор 1 тока, преобразователь 2 тока, вьтрямитель 3, запоми- нающий элемент 6, сумматор 8, регистратор 11. Для достижения цели устр-во . имеет элемент 4 усреднения, инте Гратор 5, повторитель 7 напряжения, ключ 10, регенеративный компаратор 9. Через трансформатор 1 на вход .элемента 4 усреднения поступает инфор-. мативный сигнал. Последний изменяет свои энергетические характеристики во времени в зависимости от степени трещиноватости-. Сумматор 8 сравнивает сигнал и, пропорциональный действующему значению тока нагрузки электродвигателя, и сигнал и,, пропорциональный току нагрузки, усредненному на некотором интервале времени. Сигнал и, уменьшается при прохождении буровой коронкой трещины. Сигнал Ui остается практически постоянным. При превьшении в компараторе 9 разности и2-и т над пороговым значением открывается ключ 10. На регистраторе 11 производится регистрация импульса, соответствующего прохонздению буровой коронкой трещины в горной породе. 1 ил. (Л || 05 со