Устройство для определения степени трещиноватости буримых пород Советский патент 1991 года по МПК E21C39/00 

О 00

к ел ел

00

Изобретение относится к технике и технологии вращательного бурения.

Целью изобретения является повышение достоверности определения степени трещиноватое™ буримых пород при изменении технологического режима бурения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения степени трещиноватости буримых пород.

Устройство содержит трансформатор 1 тока, соединенный с преобразователем 2 тока, выход которого через усилитель 3 с переменным коэффициентом усилэния подсоединен к входу двухполупериодного выпрямителя 4, выход которого соединен с входом элемента 5 усреднения, первый выход которого подключен к первому входу первого интегратора б, выход которого соединен с входом запоминающего элемента 7, первый выход которого подключен к второму входу первого интегратора 6. Третий выход элемента 5 усреднения присоединен к первому входу второго сумматора 8, второй вход которого подключен к выходу опорного элемента 9, а выход - к первому входу второго интегратора 10, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента 11, первый выход которого подключен к второму входу второго интегратора 10, а второй выход - к входу элемента 12 автоматической регулировки усилителя (АРУ), выход которого присоединен к первому входу усилителя 3. Второй выход элемента 5 усреднения через повторитель 13 напряжения соединен с первым входом первого сумматора 14, второй вход которого подключен к второму выходу первого запоминающего элемента 7, а выход соединен через компаратор 15 и ключ 16 с регистратором 17.

Устройство работает следующим образом,

Гармонический сигнал, пропорциональный току в цепи питания приводного электродвигателя (не показан) бурового станка при номинальной нагрузке на валу, снимается с выхода преобразователя 2 тока, передается с коэффициентом усиления К 1 через усилитель 3, выпрямляется двухполу- периодным выпрямителем 4 и поступает на элемент 5 усреднения с временем усреднения (5t, на выходе которого действует на- пряжение Ui, пропорциональное действующему значению тока во вторичной обмотке трансформатора 1 тока. Напряжение Ui с выхода элемента 5 усреднения подается на первый интегратор 6 с запоминающей обратной связью на первом запоминающем элементе 7, а через повторитель 13 Hsi-i нжения - на первый вход первого сумматора 14.

На второй вход первого сумматора 14 подается напряжение с выхода первого запоминающего элемента 7, пропорциональное значению тока нагрузки, усредненному на заданном интервале времени Ati 5t.

Первый сумматор 14 сравнивает напряжение Ui, пропорциональное действующему значению тока М нагрузки электродвигателя, и напряжение U2, пропорциональное току 1Ср, усредненному на интервале времени Ati.

Напряжение Ui с третьего выхода элемента 5 усреднения подается также на первый вход второго сумматора 8. На второй ь..од второго сумматора 8 с выхода опорного элемента 9 подается напряжение Uon.

Второй сумматор 8 сравнивает напряжение Ui и напряжение Uon. Напряжение рассогласования Уз Ui - Uon поступает на первый вход второго интегратора 10с запоминающей обратной связью на втором запоминающем элементе 11. С второго выхода запоминающего элемента 11 напряжение U3, усредненное на интервале време- ни Дт.2 Ati (с целью устранения самовозбуждения цепей АРУ), подается на

элемент 12 АРУ усилителя 3.

Автоматическая регулировка усиления усилителя 3 осуществляется следующим образом.

При неизменной номинальной нагрузке

на бурильном валу напряжение Ui неизменно и равно опорному Ui Uon. При изменении нагрузки в течение времени более Дт.2, выходное напряжение Us второго запоминающего элемента 11 также изменяется.

при увеличении нагрузки на бурильном валу и, соответственно, увеличении напряжения Ui с выхода элемента 5 усреднения положительное напряжение рассогласования из с выхода второго запоминающего

элемента 11 подается на элемент 12 АРУ. При этом происходит уменьшение коэффициента усиления усилителя 3 и снижение напряжения Ui до значения, равного Uon. Снижение нагрузки на бурильном валу

приводит к снижению напряжения UL Если время снижения напряжения Ui больше At2, то это приводит к появлению отрицательного напряжения Us рассогласования и, следовательно, к увеличению коэффициента

усиления усилителя 3 и повышению напряжения Ui до восстановления равенства Ui Uon.

Таким образом, регулируя коэффициент усиления усилителя 3, достигается равенство Ui Uon в пределах времени усреднения At2, постоянство чувствительности устройства при изменении входного информативного сигнала от изменения технологичности режима бурения и, соответственно, новы- шение достоверности определения показателей степени трещиноватости буримой породы.

При прохождении буровой коронкой трещины действующее значение тока h кратковременно уменьшается, при этом напряжение Ui также понижается с постоянной времени & элемента 5 усреднения. Напряжение L/2 при этом остается практически постоянным. С выхода первого сумма- тора 14 напряжение, пропорциональное разности входных напряжений U4 U2 - Ui. подается на компаратор 15, где сравнивается с пороговым значением, и при превышении последнего открывает ключ 16, который замыкает измерительную цепь регистратора 17. В результате происходит отсчет и регистрация импульса, соответствующего прохождению буровой коронкой трещины.

Формулаизобретений

Устройство для определения степени трещиноватости буримых пород, содержащее трансформатор тока, подключенный к входу преобразователя тока, двухполупери- одный выпрямитель, элемент усреднения, первый запоминающий элемент, первый интегратор, повторитель.напряжения, первый сумматор, компаратор, ключ и регистратор, причем выход двухполупериодного выпрямителя подключен к входу элемента

усреднения, первый выход которого соединен через повторитель напряжения с первым входом первого сумматора, второй выход подключен к первому входу перпого интегратора, выход которого соединен с входом первого запоминающего элемента, первый выход которого подключен к второму входу первого интегратора, второй выход соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные компаратор и ключ подключен к регистратору, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности определения степени трещиноватости при изменении режима бурения, оно снабжено вторым сумматором, опорным элементом, вторым интегратором, вторым запоминающим элементом элементом автоматической регулировки усиления и.си- лителем с переменным коэффициентом усиления, причем третий выход элемента усреднения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к опорному элементу, выход соединен с первым входом второго интегратора, выход которого подключен к входу второго запоминающего элемента, первый выход которого соединен с вторым входом второго интегратора, второй выход подключен через элемент автоматической регулировки усиления к первому входу усилителя с переменным коэффициентом усиления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя тока, выход подключен к входу двухполупериодного выпрямителя,

Изобретение относится к вращательному бурению. Цель - повышение достоверности определения степени трещиноватости при изменении режима бурения. Устройство содержит трансформатор 1 тока, преобразователь 2, усилитель 3, выпрямитель 4, элемент 5 усреднения, интеграторы 6, 10, запоминающие элементы 7, 11, сумматоры 8, 14, опорный элемент 9, элемент 12 автоматической регулировки усиления,повторитель 13, компаратор 15, ключ 16, регистратор 17. Сигнал, пропорциональный току нагрузки, выпрямляется и усредняется элементом 5. Сумматор 14 сравнивает напряжениеUi, пропорциональное действующему току нагрузки, и напряжение 1)2, пропорциональное усредненному TOKV, При наличии трещины Ui кратковременно понижается, U2 остается постоянным. Если разность Ui - U2 превышает уставку, компаратор 15 открывает ключ 16. Происходит регистрация импульса. Элементы 9-12 предназначены для поддержания лостоян- ной чувствительности устройства при изменении режима бурения. Элементом 12 регулируется коэффициент усиления усилителя 3. При изменении Ui восстанавливается равенство Ui U0n Опорное напряжение задается элементом 9 и соответствует номинальному режиму бурения. 1 ил.