Спускоподъемный агрегат буровой установки Советский патент 1991 года по МПК E21B19/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к регулируемым электроприводам подачи долота и лебедки буровых установок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей противоаварий- ного устройства и повышение надежности его работы за счет использования косвенных методов контроля натяжения цепной передачи.

На фиг.1 представлена блок-схема спу- скоподъемного агрегата буровой установки; на фиг.2 - диаграмма цикла подъема бурильной колонны на одну свечу.

Спускоподъемный агрегат содержит двигатель 1 лебедки, связанный сдатчиком

2скорости двигателя лебедки и через муфту

3сочленения с цепной коробкой 4 передач, которая одним выходным валом соединена с барабаном 5 лебедки, а другим выходным валом соединена через шинно-пневматиче- скую муфту 6 с входом цепной передачи 7, выходной вал которой соединен с датчиком 8 скорости барабана и барабаном 5 лебедки, который через канал 9 талевой системы

10осуществляет подъем и подачу колонны

11бурильных труб.

С входом цепной передачи 7 соединен через шинно-пневматическую муфту 12, редуктор 13, муфту 14 сочленения двигатель 15 регулятора подачи долота электрического (РПДЭ), который связан с датчиком 16 скорости РПДЭ,

Барабан 5 имеет ленточный тормоз 17, который соединен с пневмоцилиндром 18, связанным с электропневматическим вентилем 19 пневматической системы 20.

С валом двигателя 1 лебедки связан датчик 21 упругого момента лебедки, а с валом двигателя 15 РПДЭ - датчик 22 упругого момента РПДЭ.

Спускоподъемный агрегат содержит блок 23 контроля передач РПДЭ и блок 24 контроля передач лебедки, каждый из которых состоит из логического элемента И НЕ

25(26), логического элемента НЕ 27(28), выходы которых подключены к входам элемента И 29(30), выход которого через логический элемент ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ 31(32), усилители 33 и 34, обмотку реле 35(36) и замыкающий контакт 37(38) цепи управления (РПДЭ или лебедки) соединен с общей точкой электрической схемы.

Первый нормально замкнутый контакт

37(38) реле 35(36) включен в соответствующую цепь управления, а вторые размыкающие контакты 39 и 40 реле 35 и 36 включены в цепь питания катушки электропневматического вентиля 19. Выход датчика 8 скорости барабана лебедки соединен с первыми входами элементов 25 и 26, к вторым входам которых подключены соответственно выходы датчиков 16 и 2 скорости РПДЭ и двигателя лебедки. К входу элемента 27

подключен выход датчика 22 упругого момента РПДЭ, а к входу элемента НЕ 28 - выход датчика 21 упругого момента лебедки.

Спускоподъемный агрегат работает следующим образом.

При включении электродвигателя 1 и подачи сигнала на подъем замыкается контакт 38 и цепь блока 24 контроля передач лебедки подготавливается к работе. При

этом электродвигатель 1 лебедки начинает разгоняться и, в случае исправности муфты 3 сочленения, цепной коробки 4 передач, шинно-пневматической муфты 6, цепной передачи 7, на блок 24 контроля передач лебедки поступают сигналы с датчиков 2, 21 и 8 скорости лебедки (Ite), упругого момента лебедки (Uai) и скорости барабана (Us). При этом на выходе логических элементов 26,28, 30 и 32 устанавливаются сигналы О, выход

с усилителя 34 равен нулю и катушка реле 36 не получает питания. В связи с этим блокировочный контакт 40 замкнут, цепь катушки электропневматического вентиля 19 получает питание и ленточный тормоз 17 не

включается

В случае неисправности передачи ле- бедки, например порыв цепной передачи 7, при пуске двигателя 1 лебедки на блок контроля передачи лебедки поступает сигнал с датчика 2 скорости лебедки (U2), а сигналы с датчиков 21 и 8 упругого момента лебедки и скорости барабана соответственно равны нулю (, ). При этом на выходе логических элементов 26, 28 и 30 устанавливаются сигналы 1 и с выдержкой времени Л t на вход усилителя 34 с логического элемента ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ 32 поступает сигнал 1. Напряжение с выхода усилителя 34 (U34) поступает на обмотку реле 36, реле срабатывает и размыкает свои контакты 39 и 40, что вызывает срабатывание электропневматического вентиля 19, исчезновение давления в пневмоцилиндре 18, включение ленточного тормоза 17 и отключение двигателя лебедки. Выдержка времени At логического элемента 32 определяется равной 1-2 с в зависимости от настройки задатчикэ интенсивности разгона двигателя лебедки и условий выбора зазоров и слабины канатов передач.

Типичный режим работы устройства при работе лебедки представлен на диаграмме (фиг.2), на которой приведены диаграммы цикла подъема при исправной передаче механизма (фиг.2а) и при обрыве цепной передачи (фиг.26). Приведены временные диаграммы угловой скорости двигателя и барабана лебедки шдв , ОД , момента двигателя и упругого момента лебедки Мдв, My, сигналов логических элементов изо, U32, напряжений на катушке реле и катушке электропневматического клапана Узе, Uig с указанием времени tp. ty, tT, to, At, ti, 12 - времени разгона, установившегося движения, торможения, момента обрыва передачи, выдержки времени логического элемента 32, остановки барабана при включении тормоза, остановки двигателя при отключении его системы управления. Как видно из фиг.26, при обрыве цепной передачи в момент времени to на валу двигателя исчезают момент двигателя Мдв и упругий момент My из-за исчезновения статической нагрузки. При этом на выходе логического элемента И 30 появляется сигнал 1, а с выдержкой времени Ate логического элемента 32 поступает сигнал 1 на усилитель 34. На катушку реле 36 поступает напряжение Узе, реле срабатывает и размыкает цепь катушки электропневматического вентиля

19 и цепь системы автоматического управления двигателя лебедки. При этом напряжение катушки Dig становится равным нулю, давление в пневмоцилиндре 18 пада- ет, включается тормоз 17 и за время ti барабан останавливается, а за время t2 останавливается двигатель лебедки, Формула изобретения Спускоподъемный агрегат буровой установки, содержащий двигатель лебедки, который через муфту сочленения соединен с цепной коробкой передач и выходными валами, один из которых соединен с барабаном лебедки, а другой через шиннопневматическую муфту с входным валом цепной передачи, выходной вал которой соединен с барабаном лебедки с канатом, который через талевую систему соединен с колонной бурильных труб, второй конец

входного вала цепной передачи через последовательно соединенные шинно-пнев- матическую передачу, редуктор и муфту сочленения соединен с двигателем регулятора подачи долота электрического, барабан лебедки имеет ленточный тормоз с приводом от пневматической системы, содержащей пневмоцилиндр, соединенный с электропневматическим вентилем с электроконтактами управления, а также противоаварийное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации агрегата за счет повышения надежности работы и расширения функциональных возможностей противоаварийного

устройства, последнее включает датчики скоростей двигателя лебедки, барабана лебедки и привода ре улятора подачи долота, датчики упругих моментов лебедки и регулятора подачи долота .блоки контроля передач

приводов лебедки и регулятора подачи долота, каждый из которых включает логические элементы И-НЕ, НЕ, И, ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ, а также усилитель и реле с двумя размыкающими контактами, при этом

выход датчика скорости барабана лебедки соединен с первыми входами элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с соответствующими датчиками скоростей, входы элементов НЕ соединены с соответствующими датчиками упругих моментов, выходы элементов И-НЕ и НЕ в каждом блоке контроля, через элементы И, ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ, усилители, реле и замыкающий контакт соединены с общей

точкой.

Изобретение относится к буровой технике, конкретно к регулируемым электроприводам подачи долота и лебедки буровых установок. Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации агрегата за счет повышения надежности в работе и расширения функциональных возможностей про- тивоаварийного устройства. Для этого противоаварийное устройство содержит датчики (Д) 2, 8 и 16 скоростей двигателя лебедки (Л) 1, барабана Л 5 и привода 15 регулятора подачи долота (РПД), Д 21 и 22 упругих моментов Л 1 и РПД, блоки 23 и 24 контроля приводов РПД и Л 1, которые состоят из логических элементов И-НЕ 25 и 26, И 29 и 30, НЕ 27 и 28 и ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ 31 и 32, усилителей 33 и 34 и реле 35 и 36 с замыкающими 37 и 38 и размыкающими 39 и 40 контактами. Спуско- подъемный агрегат имеет муфты сочлене