Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки Советский патент 1991 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности в частности при проведении работ разведочного бурзния скважин.

Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности.

На чертеже представлено устройство.

Устройство содержит дизельный двигатель 1,ротор 2 буровой установки, выхлопную трубу 3, термопары 4 и 5, первый датчик б скорости (тахогенератор), конденсатор 7 первой интегрирующей цепи, регулируемое сопротивление 8, второй датчик скорости (тахогенератор) 9, конденсатор 10 второй интегрирующей цепи, регулируемое сопротивление 11, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 12, лампа 13 накаливания оптрона, фоторезистор 14 оптрона, операционный усилитель 15, ограничительное сопротивление 16 входа, сопротивление 17 смещения,

Двигатель 1 кинематически связан с ротором 2 буровой установки в его выхлопную трубу 3, помещены термопары 4 и 5, включенные встречно, а их свободные зажимы подключены к ограничительному сопротивлению 16 и корпусной шине прибора. Тахогенератор б кинематически связан с ротором 2, а его выход подключен к конденсатору 7 интегрирующей цепи и регулируемому резистору б, с помощью которого меняется постоянная времени цепи; тахогенератор 9 кинематически связан с ротором 2, а его выход подключен к конденсатору 10 второй интегрирующей цепи и регулируемому резистору 11. Выходы интегрирующих цепей включены встречно подключены к входу ШММ 12, выход которого подключен к лампе 13 накаливания оптрона, а его фоторезистор 14 включен в цепь обратной связи операционного усилителя 15, к инвертирующему входу которого подключено ограничительное сопротивление 16, а к второму входу сопротивление 17 смещения.

Устройство работает следующим образом.

При набросе нагрузки на роторе 2 буровой установки меняется режим работы двигателя 1, что приводит к изменению температуры выхлопных газов в выхлопной трубе 3,

Скачкообразное изменение температуры в выхлопной трубе 3 приводит к изменению режима теплообмена газового потока с термопарами, имеющими различную инерционность, что приведет к появлению на выходе встречно включенных термопар, разностной термоЭДС переходного режима (динамической составляющей), которая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 15. Наброс нагрузки на роторе 2 буровой установки приводит к скачкообразному изменению скорости вращения тахогенераторов 5 и 9, на выходе интегрирующих цепей которых, включенных встречно, также появляется разностное напряжение переходного режима, так как постоянные времени интегрирующих цепей не

одинаковы, Динамическая составляющая этого напряжения поступает на ШИМ 12. Устройство, представляющее собой операционный усилитель 15, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор 14,

управляемый лампой накапливания 13 оптрона, подключенной к выходу ШИМ 12, на который подается управляющее напряжение реализует операцию деления входного напряжения, подаваемого на операционный усилитель 15 на напряжение управления обратной связи, приложенное к ШИМ. Следовательно, на выходе операционного усилителя будет иметь выходное напряжение, пропорциональное динамической составляющей крутящего момента

М ( ) К0 1)вых Ко ту- ;

Uo

где Ко - коэффициент преобразвоания;

Ео - значение термоЭДС термопар в переходном режиме;

Uo - напряжение на выходе интегрирующих цепей в переходном режиме.

С помощью регулируемых сопротивлений 8 и 11 добиваются одинаковых динамических свойств трактов измерения,

Таким образом, устройство позволяет полностью устранить переходный процесс и

постоянные составляющие параметров измерения на результат измерения, что позволяет сущесвтенно повысить точность измерения динамической составляющей переходного процесса. Точное знание динамичеекой составляющей переходного процесса позволяет оптимизировать режим бурения скважин, уменьшить износ породо- разрушающего инструмента, увеличить скорость проходки скважин, исключить

предаварийные ситуации э процессе бурения.

Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки со5 держащее датчик скорости вращения ротора буровой установки широтно-импульсный модулятор, к выходу которого подключен оптрон, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого подключен фоторе

зистор оптрона, отличающееся тем,ч енные термопары различной инерцион-.

что, с целью повышения точности за счетности. установленные в выхлопной трубе

увеличения чувствительности, в него введе-дизельного двигателя и связанные выходаны второй датчик скорости, дизельный, дви-ми с инверсным входом операционного

гатель связанный с ротором буровой5 усилителя, при этом первые выходы интегустановки, две интегрирующие цепи с регу-рирующих цепей включены встречно,

лируемыми резисторами, связанными свои-а другие связаны с выходами широтно-имми входами с выходами соответствующихпульсного модулятора, причем датчики скодатчиков скорости, и две встречно подклю-рости подключены параллельно.

Изобретение относится к смлоизмери- тельной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности. При на- бросе нагрузки на роторе 2 буровой установки меняется режим работы двигателя 1, что приводит к изменению температуры выхлопных газов в выхлопной трубе 3. Это приводит к изменению режиме теплообмена газового потока с термопарами 4 и 5, имеющими различную инерционность, что приводит к появлению на выходе встречно включенных термопар 4 и 5 разностной тер- моЭДС переходного режима, которая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 15. Наброс нагрузки на роторе 2 приводит к скачкообразному изменению скорости вращения тахогенера- торов 6 и 9, на входе интегрирующих цепей которых, включенных встречно, также появляется разностное напряжение переходного режима, так как постоянные времени интегрирующих цепей не одинаковы. На выходе операционного усилителя 15 получают выходное напряжение, пропорционгзльное динамической составляющей крутящего момента. 1 ил. + |(Л ю ел ел VJ