Устройство ограничения подъема талевого блока Советский патент 1991 года по МПК E21B19/00 

Фиг. 2

Изобретение относится к бурению, а именно к предохранительным устройствам для ограничения подъема талевого блока.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности работ оборудования при подъеме талевого блока.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - структурная схема устройства; на фиг.З - временная диаграмма работы элементов устройства.

Устройство содержит датчик 1 и 2 положения талевого блока (ПТБ) фотоэлектриче- ского типа на базе пары светодиод-фотодиод, оптический канал между которыми перекрывается талевым блоком, блок 3 формирования переменной задержки, состоящий из двухфазного генератора 4, реверсивного счетчика 5, триггера 6 задержки, счетчика 7 управления, элементов И 8 и 9, вспомогательного счетчика 10, элемента 11 начальной установки, элемента ИЛИ 12, а также усилитель 13 мощности, лебедку с электроприводом 14, соединенную с талевым блоком 15 тросом 16, перекинутым через ролик 17 кронблока буровой установки 18. При этом двухфазный генератор 4 через элементы И 8 и 9 соединен соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 5, последовательно соединенными с триггером 6 задержки и усилителем 13 мощности. Вторые входы элементов И 8 и 9 соединены с выходами счетчика 7 управления, подключенного через элемент ИЛИ 12 к датчикам 1 и 2 положения талевого блока, первый из которых соединен также через вспомогательный счетчик 10 с входом элемента 11 начальной установки, выход которого подключен к установочным входам счетчика 7 управления, реверсивного счетчика 5, вспомогательного счетчика 10 и триггера б задержки.

Устройство работает следующим образом.

От включения питания или от нажатия кнопки Сброс элемент 11 начальной установки подает сигнал на установочные входы реверсивного счетчика 5, счетчика 7 управления, вспомогательного счетчика 10 и триггера 6 задержки. В результате реверсивный счетчик 5, счетчик 7 управления и вспомогательный счетчик 10 обнуляются, а триггер 6 задержки устанавливается в состояние логической 1, при котором через усилитель 13 мощности разрешается включение электропривода 14 лебедки. В момент прохождения талевым блоком 15 датчика 1 ПТБ последний выдает сигнал (фиг.За), устанавливающий через элемент ИЛИ 12 счетчик 7 управления в состояние, разрешающее прохождение импульсов двухфазного генератора 4 с частотой f 1 через элемент И 8 (фиг.Зв). Реверсивный счетчик 5 начинает считать импульсы в плюс, а вспомогательный

счетчик 10 переводится в единичное состояние.

После вхождения талевого блока 15 в зону действия датчика 2 ПТБ, расположенного на высоте Н от кронблока с учетом

0 максимально допустимой скорости движения талевого блока и на расстоянии I от первого датчика ПТБ, датчик 2 ПТБ срабатывает. Сигнал от него (фиг.36) через элемент ИЛИ 12 переводит счетчик 7 управления во

5 второе состояние.

При этом первый элемент И 8 закрывает прохождение импульсов с частотой fi. Таким образом количество импульсов, сосчитанное реверсивным счетчиком 5 (фиг.Зв),

0 пропорционально скорости движения талевого блока.

На второй вход второго элемента 9 поступает разрешение от счетчика 7 управления, и сигналы от двухфазного генератора 4

5 с частотой f2 поступают на второй реверсивный вход реверсивного счетчика 5. Достигнув состояние нуля (фиг.Зг), реверсивный счетчик 5 формирует сигнал (дешифратор не показан) на триггер 6 задержки и последний

0 перебрасывается (фиг.Зд). Сигнал с триггера б задержки управляет работой усилителя 13 мощности, нагрузкой которого является ключ (реле) (не показано), управляющий выключением электропривода 14 лебедки, что

5 достигается с помощью вспомогательного счетчика 10, подающего сигнал обнуления на элемент 11 начальной установки при коде 2. В случае, когда сработал датчик 1 ПТБ, а датчик 2 ПТБ вообще не сработал,

0 устройство также переводится в начальное состояние в момент вторичного прохождения талевого блока мимо датчика 1 ПТБ.

Под начальным состоянием устройства понимается обнуление счетчиков 5, 7 и 10 и

5 установка триггера 6 в единичное состояние. Начальное состояние производится элементом 11 начальной установки, реализующим функцию ИЛИ для сигналов Сброс, сигнала по выходу код 2 вспомо0 гательногосчетчика 10, сигнала Включение питания. Таким образом сигнал обнуления по выходу код 2 вспомогательного счетчика 10 полностью идентичен начальному состоянию включения питания.

5Сигналы отдатчиков 1 и 2 ПТБ прступают в момент прохождения талевого блока мимо датчика (датчик имеет дифференциальный выход). При больших скоростях подъема талевого блока последний пересекает оба датчика Однако при ползучей скорости и при применении ручного тормоза может быть положение, когда талевый блок пересечет зонд действия датчика 1 и остановится (хотя вероятность такого случая очень мала). Если после этого начинается спуск талевой системы, то при выходе ее снова появится сигнал от действия датчика 1 ПТБ. При этом на вспомогательном счетчике 10 устанавливается код 2, в результате чего устройство приводится в первоначальное состояние, и накапливания импульсов на реверсивном счетчике 5 не происходит (он обнуляется).

Таким образом, в устройстве осуществляется подача сигнала на срабатывание ограничения подъема в зависимости от скорости движения талевого блока.

Соотношение частот двухфазного гене- ратора 4 определяется из выраfi Н жения -т- --г .

Т2 I

При этом

Хзад Н

где Хзад - время задержки включения электропривода лебедки;

ti - время прохождения талевым блоком расстояния I между датчиками 1 и 2 ПТБ.

Высота Н, равная расстоянию расположения датчиков 1 и 2 (размером I можно пренебречь по отношению к Н) от кронбло- ка, определяется допустимой максимальной скоростью подъема талевой системы. Диапазон изменения скоростей подъема (от максимально допустимой до ползучей) определяет диапазон изменения (т.е., объем и количество разрядов) реверсивного счетчика 5. Для полного использования всех разрядов реверсивного счетчика 5 с целью задержки срабатывания триггера 6 задержки выбирается соотношение -г- равным -р

Так как Н и I фиксированы, то в действитель- fi

ности

f2

const. Н

То, что -г- const дает возможность определять (изменять) t зад, зная ti.

Соотношение частот остается постоТ2

янным, изменение т,зад дает возможность

использовать полностью высоту мачты при разных скоростях движения талевого блока. Эффект от использования предлагаемого устройства обусловлен безопасностью спуско-подъемных операций, уменьшением производственных травм и аварий, ликвидация которых, кроме всего, сопряжена с большими затратами времени.

10

Формула изобретения

Устройство ограничения подъема талевого блока, содержащее датчик положения талевого блока, отличающееся тем,

что, с целью повы.шения надежности и безопасности работ, устройство снабжено вторым датчиком положения талевого блока, блоком формирования переменной задержки и усилителем мощности, при этом блок

формирования переменной задержки выполнен из двухфазного генератора, реверсивного счетчика, триггера задержки, счетчика управления, двух элементов И, вспомогательного счетчика, элемента начальной установки и элемента ИЛИ, причем первый и второй выходы двухфазного генератора соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом триггера задержки, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу счетчика управления, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответ- ствующих элементов И, выход вспомогательного счетчика соединен с входом элемента начальной установки, выход которого подключен к установочным входам

счетчика управления, вспомогательного счетчика, реверсивного счетчика и триггера задержки, при этом первые входы вспомогательного счетчика и элемента ИЛИ являются первым входом, второй вход элемента

ИЛИ - вторым входом, а выход триггера задержки - выходом блока формирования переменной задержки, причем выходы первого и второго датчиков положения талевого блока подключены к соответствующим входам блока формирования временной задержки, выход которого соединен с усилителем мощности электропривода лебедки.

П

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить надежность и безопасность работы оборудования при подъеме талевого блока. В устройстве осуществляется подача сигнала на отключение электропривода лебедки в зависимости от скорости движения талевого блока. Для этого сигнал от первого датчика 1 положения талевого блока фиксируется вспомогательным счетчиком 10 и через элемент ИЛИ 12, счетчик 7 управления и первый элемент И 8 воздействует на реверсивный счетчик 5. На счетчике 5 начинают накапливаться импульсы частотой fi с двухфазного генератора 4 до срабатывания датчика 2. При срабатывании датчика 2 с реверсивного счетчика 5 начинают считываться накопленные импульсы с частотой f2. Она также задается генератором 4. Обнуление счетчика 5 вызывает срабатывание триггера 6 задержки. Триггер 6 через усилитель 13 мощности отключает лебедку. Обоснованный выбор соотношения частот fi и f2 позволяет использовать полностью высоту мачты при разных скоростях движения талевого блока. Зил.

Фиг. I

t.c

tc