Устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов Советский патент 1992 года по МПК G08C19/28 F04B47/02 

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штанговых насосов.;

Известно устройство диагностирования скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, преобразователь напряжения в частоту, блок управления, счетчики импульсов, блок памяти, схемы сравнения, генератор импульсов, блок приращения, делитель и блок индикации. Устройство позволяет идентифицировать шесть классов состояний штангового глубинного насоса.

Однако устройство имеет низкие функциональные возможности.

Известно устройство телединамомет- рирования скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, первый датчик хода, первый и второй блоки памяти и блок индикации. Устройство позволяет получать телединамограмму в виде непрерывной замкнутой светящейся кривой.

Недостатки устройства заключаются в следующем. Устройство имеет два режима работы. В первом режиме происходит преобразование и накопление суммы двоичных кодов в блоках памяти, причем двоичный код 1-го преобразования в блоке усреднения кодов складывается с содержимым 1-й ячейки блока памяти и запоминается в этой же ячейке. По окончании.m периодов качания содержимое -Л ячейки делится на число m и полученное частное посылается в ту же самую ячейку блока памяти.

Во втором режиме работы после процессов преобразования и усреднения двоичные коды последовательно считываются из блоков памяти для получения на экране картины телединамограммы. Таким образом, в процессе считывания информации, .получения картины телединамограммы и ее анализа не производятся новые измерения. Ввиду того, что процесс анализа динамог- рамм может занять достаточно большое время, наличие двух режимов приводит к снижению функциональных возможностей устройства и может снизить достоверность расшифровки телединамограмм.

При этом максимальные углы наклона балансиров и скорость движения штоков могут меняться как от номера скважины, так и для данной скважины с течением времени.

Поэтому, будет меняться объем .памяти, необходимый для получения телединамограмм.

Для циклического считывания информации из блока памяти необходимо знать текущйй объем заполненной памяти, чтобы не производить считывание из других ячеек, в которые не производилась запись, и не нарушать картины телединамограммы.

При записи информации также необходимо знать границы необходимых ячеек памяти для правильного формирования.кода адреса записи. Поскольку эти границы могут изменяться, необходимо оперативно их измерять для получения адреса записи.

В известном устройстве не производится определение текущих границ объема блока памяти, что подразумевает их фиксированное значение. Это может привести к искажению наблюдаемой картины и снижению достоверности расшифровки телединамограмм.

Цель изобретения - повышение достоверности расшифровки телединамограмм. Поставленная цель достигается тем, что

в устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, первый датчик хода штока, первый и второй блоки памяти и блок индикации, введены генератор тактовых

импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напряжение-частота, преобразователь частота-код, блок управления, первый, второй и третий триггеры, первый, второй

и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнения, реверсивный счетчик, элемент ИЛИНЕ, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, выход датчика усилия соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого подключен к информационному входу преобразователя

частота-код, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, объединенные четвертый вход блока управления, счетные входы второго и реверсивного счетчиков и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, пятый вход блока управления соединен с выходом преобразователя частота- код. информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока памяти, адресные входы первого и второго блоков памяти подключены к соответствующим выходам мультй- плексора, первый выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя частота-код, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока индикации и к первому входу первого элемента И, первые информационные входы блока индикаций соединены с соответствующими выходами первого блока памяти, информационные входы второго блока памяти подключены к соответствую- щим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока памяти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управления подключен к соответствую- щим управляющим входам мультиплексора, первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управления соединен со счетным входом первого счетчика, объединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнения, выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формиро- вателя импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными вхо- дами первого и второго триггеров, выход четвертого датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и подключен к выходу третьего элемента И. выход первого триггера соединен с вторым входом вто- рого элемента И и вхрдом третьего

формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И и , к входу четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра, выходы третьего счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой.группы первого блока сравнения, входы второй:г:руппы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, выход первого формирователя импульсов соединен со стробирую- щим входом первого блока сравнения, выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго регистра и входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формирователя импульсовсоединен со стробирующим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - схема преобразователя частота-код,1 на фиг. 4 - схема блока индикации; на фиг. 5 - схема второго варианта исполнения блока индикации; на фиг, 6 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 7 - временные диаграммы работы блока управления; на фиг. 8 - временные диаграммы работы преобразователя частота-код.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 усилия, генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик б хода штока, преобразователь 7 напряжение-частота, преобразователь 8 частота-код, блок 9 управления, счетчики 10, 11 импульсов, триггеры 12,13, элементы И 14, 15, счетчики 16, 17 импульсов, формирователи 18-21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23. 24, блоки 25. 26 памяти, блоки 27, 28 сравнения, триггер 29, блок 30 индикации, элемент ИЛИ-НЕ 31, элемент И 32, реверсивный счетчик 33 импульсов.

Блок управления (фиг. 2) содержит инвертор 34, элементы И 35. 36, синхронизатор 37. содержащий D-триггеры 38, 39, формирователи 40, 41 импульсов, элемент 42 задержки, элементы И 43-45, шинами 46-50 обозначены входы блока управления, шинами 51-57 - его выходы.

Преобразователь частота-код (фиг. 3) содержит синхронизатор 58, триггеры 59, 60. элементы И 61-64, умножитель 65 частоты, счетчик 66 импульсов, элементы ИЛИ 67-69, триггер 70, формирователь 71 им- пульсов, счетчики 72,73 импульсов, элемент И 74, шинами 75-77 обозначены входы преобразователя частота-код, шинами 78-80 - его выходы.

Блок индикации (фиг. 4) содержит ре- гистры 81, 82, цифроаналоговые преобразователи 83. 84, усилители 85, 86, электронно-лучевую трубку 87, шинами 88- 90 обозначены входы блока индикации.

Блок индикации (фиг. 5) содержит реги- стры 91,92, дешифраторы 93,94, две группы усилителей 95,96, матричный индикатор 97, шинами 98-100 обозначены входы блока индикации.

Выход датчика 1 усилия соединен с вхо- дом преобразователя 7 напряжение -часто- та, выход которого соединен р входом преобразователя 8 частота-код (шина 75). Тактовый вход преобразователя 8 частота- код (шина 76) соединен с первым выходом генератора 2 импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с тактовыми входами блока 9 управления (шины 46-48). Первый выход блока 9 управления (шина 57) соединен с управляющим входом Пуск (шина 77) преобразователя 8 частота-код, управляющий выход которого Конец преобразования (шина 80) соединен с первым входом блока 9 управления (шина 49). Второй выход блока 9 управления (шина 54) соединен с управляющим входом блока 30 индикации (шина 89 или шина 99) и входом первого элемента И 32, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика 10 импульсов. Шины 55, 56 соединены с управляющей шиной мультиплексора 22, группы входов которого соединены с выходами счетчиков 10, 11 импульсов, а группа выходов - с адресными входами блоков 25. 26 памяти.t

Шина 52 соединена с входом счетчика 10 импульсов. Выход первого датчика 3 хода штока соединен с вторым входом блока 9 управления (шина 50), с входом второго счетчика 11 импульсов, с входом второго элемента И 14, с входом реверсивного счетчика 33 импульсов и с входом третьего элемента И 15. Выход второго датчика 4 хода штока соединен с установочными входами первого триггера 12 и третьего счетчика 16 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И 14 и входом первого формирователя 19 импульсов. Выход третьего датчика 5 хода

штока соединен со счетными входами первого 12 и второго 13 триггеров. Выход четвертого датчика 6 хода штока соединен с установочными входами второго триггера 13 и четвертого счетчика 17 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И 15 и входом второго формирователя 21 импульсов. Выход первого триггера 12 соединен с вторым входом второго элемента И 14 и входом третьего формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра 23. Выход второго триггера 13 соединен с вторым входом третьего элемента И 15 и входом четвертого формирователя 20 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра 24. Выходы третьего счетчика 16 импульсов, начиная со второго разряда, соединены с входами первого регистра 23, выходы которого соединены с первой группой входов первого блока 27 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика 16 импульсов за исключением старшего разряда.

Выход первого формирователя 19 импульсов соединен со стробирующим входом первого блока 27 сравнения, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика 11 импульсов, с установочным входом реверсивного счетчика 33 импульсов и входом третьего триггера 29. Выходы четвертого счетчика 17 импульсов, начиная со второго разряда, соединены с входами второго регистра 24. вы,ходы которого соединены с первой группой входов второго блока 28 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами четвертого счетчика 17 импульсов, за исключением старшего разряда, выход второго формирователя 21 импульсов сое- динен со стробирующим входом второго блока 28 сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 29. Выход триггера 29 соединен с управляющим входом реверсивного счетчика 33 импульсов, выходы которого соединены с входами первого блока 26 памяти. Выходы преобразователя 8 частота-код (шины 78, 79) соединены с входами второго блока 25 памяти, выходы которого соединены с первой группой входов блока 30 индикации (шина 88 или шина 98), вторая труппа входов блока 30 индикации (шина 90 или шина 100)соединена с выходами первого блока 26 памяти и входами элемента ИЛИ-НЕ 31, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 32.

Шина 46 через инвертор 34 соединена с входом элемента И 35. выход которого соединен с входом элемента И 36 и шиной 51, а второй вход - с шиной 47 и входом формирователя 41 импульсов. Шина 48 соединена с вторым входом элемента И 36, выход которого соединен с тактовым входом D- триггера 39, а также через элемент 42 задержки с входом элемента И 43. Шина 49 соединенна с тактовым входом D-триггера 38, инверсный выход которого соединен с D-входом триггера 39, выход которого со- единен с установочным входом триггера 38, с входом элемента И 44 и с шиной 56. Инверсный выход триггера 39 соединен с вторым входом элемента И 43 и шиной 55. Выход формирователя 41 импульсов соеди- нен с вторыми входами элементов И 44, 45. D-вход триггера 38 соединен с общей шиной. Шина 50 соединена с входом формирователя 40 импульсов, выход которого соединен с шиной 57. Шина 51 соединена с входами блоков 25, 26 памяти Выбор микросхемы, а шина 53 - с входами Запись- считывание (не показано).

Шина 75 соединена с входом синхронизатора 58, тактовый вход которого соединен с шиной 76 и входом элемента И 63. Выход синхронизатора 58 соединен с входом триггера 59, с входом элемента И 62, с входом умножителя 65 частоты и входом элемента И 61, выход которого через элементы ИЛИ 67 соединен со счетным входом счетчика 72 импульсов, входом элемента ИЛИ 69 и входом триггера 70. Шина 77 соединена с входом триггера 60, входом элемента ИЛИ 68 и входом элемента ИЛИ 69. Выход тригге- ра 60 соединен с вторым входом элемента И 63, с вторым входом элемента И 62, с вторым входом элемента И 61 и входом элемента И 64, второй вход которого соединен с выходом умножителя 65 частоты. Инверсный выход триггера 60 соединен С вторым входом триггера 59, инверсный выход которого соединен с третьим входом элемента И 62, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 68 и установочным входом счетчика 66 импульсов. Выход элемента И 63 соединен с входом счетчика 66 импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера 60 и входом формирователя 71 импульсов. Вы- ход элемента ИЛИ 68 соединен с установоч- ным входом счетчика 72 импульсов. Выход элемента И 64 соединен со счетным вхо- дом счетчика 73 импульсов, установочный вход которого соединен с выходом элемен- та ИЛИ 69. Выходы счетчика 72 импульсов соединены с группой шин 78, выходы счетчика 73 импульсов - с группой шин 79. Старший разряд счетчика 73 импульсов соединен с вторым входом триггера 70. выход

которого соединен с входом элемента И 74, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 67. Выход формирователя 71 импульсов соединен с вторым входом элемента И 74 и с шиной 80.

Группа шин 88 соединена с входами регистра 81, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 83. Шина 89 соединена с управляющими входами роегистров 81. 82. Группа шин 90 соединена с входами регистра 82, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя .84.

Выходы ЦАП 83, 84 через усилители 85, 86 соединены с отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 87.

Группы шин 98, 100 соединены с входами регистров 91. 92, управляющие входы которых соединены с шиной 99. Выходы регистров 91,92 соединены с входами дешифраторов 93, 94. выходы которых через группы усилителей 95, 96 соединены с входами матричного индикатора 9.7.

В качестве формирователей 18-21. 40, 41, 71 импульсов можно использовать любые формирователи, например дифференцирующие цепи.

На все используемые входы логических элементов, триггеров, счетчиков и т.д. поданы нейтральные логические уровни, не влияющие на их работу.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 усилия преобразует информацию о нагрузке в точке подвески штанг в напряжение постоянного тока.

Датчик 3 хода штока при качении балансира вырабатывает импульсы, причем каждому импульсу соответствует перемещение штока на единицу длины или наклон балансира на единицу угла. При перемещении штока от нижнего крайнего положения до верхнего крайнего и обратно датчик 3 хода штока сформирует вполне определенное количество импульсов. Конструктивно датчик 3 хода штока может быть выполнен следующим образом. Ось вращения балансира соединяетсяс осью вращения диска из непрозрачного материала с отверстиями, равномерно расположенными по дуге окружности. С одной стороны диска расположен точечный источник света, с другой - фотоприемник, усилитель и формирователь импульсов. Выбрав соответствующий радиус окружности с отверстиями, можно получить достаточно большое количество импульсов на длину хода штока.

Датчик 5 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через . среднее (центральное) положение штока.

Датчик 4 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько выше среднего положения.

Датчик 6 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько ниже среднего положения.

Формирование импульсов датчиками 3-6 хода штока не зависит от направления движения.

Конструктивно датчики 4-6 могут быть выполнены аналогично датчику 3 с использованием того же диска.

Из анализа временных диаграмм (фиг. 6) можно определить, что при движении штока от центрального положения вверх и обратно до центра датчик 4 хода штока сформирует два импульса, а при движении штока от центра вниз и обратно до центра датчик 6 хода штока сформирует также два импульса.Напряжение постоянного тока с выхода датчика Т усилия преобразуется с помощью преобразователя 7 в частоту следования импульсов, пропорциональную измеряемому усилию, которая через линию связи поступает на преобразователь 8 частота- код. Передача информации в виде частоты выбрана из соображений хорошей помехозащищенности такого способа передачи информации. По каждому импульсу датчика 3 хода штока, поступающему на шину 50, формирователь 40, в качестве которого можно использовать любой формирователь, вырабатывает импульс небольшой длительности, который через шину 77 производит запуск преобразователя 8 частота-код. По окончании преобразования на шине 80 формируется импульс Конец преобразования, а на выходных шинах 78. 79 формируется двоичный код измеряемого параметра для записи в блок 25 памяти.

Адрес записи формируется следующим образом. Обозначим количество импульсов датчика 3 хода штока при движении штока между двумя крайними точками через N. Количество импульсов при движении штока из центрального положения вниз до нижней границы и снова вверх до центра обозначим через,fii, а количество импульсов при движении штока от центра до верхней точки и вниз до центра - через Мг.

Учитывая это. можно записать, что NI + +N2 2М. В общем случае Ni N2. Здесь необходимо отметить, что положение верхней и нижней точек может изменяться как от номера скважины, так и для одной скважины с течением времени, а значит будут меняться и значения NL N2.

После включения питания в течение нескольких циклов устройство входит в режим синхронизации. Допустим, что шток движется сверху вниз. При нахождении штока

в верхней части триггер 12 и счетчик 16 устанавливаются в исходные нулевые состояния импульсом датчика 4 хода штока, который поступает на их установочные входы. При прохождении через центр импульс дат0 чика 5 хода штока, поступающий на счетный вход триггера 12, переводит его в противоположное (единичное) состояние, давая разрешение на вход элемента И 14.

Импульсы датчика 3 хода штока через

5 элемент И 14 начинают поступать на счетчик, 16. Далее шток доходит до нижней границы и начинает движение вверх. При новом достижении центра импульс датчика 5 ода штока переводит триггер 12 в исходное

0 нулевое состояние, давая запрет на поступление импульса на вход счетчика 16. Одновременно, по изменении потенциала на выходе триггера 12 формирователь 18 вырабатывает импульс небольшой дли5 тельности, по которому происходит запись кода счетчика 16, начиная с в/горого разряда, в регистр 23. За счет того, что младший разряд регистра 23 соединен с вторым разрядом счетчика 16, в регистр 23 запишется

0 число, в два раза меньшее, чем содержимое счетчика 16 (с точностью до единицы), т.е.

Ni число, равное . Далее шток доходит до

верхней границы и возвращается вниз. По 5 импульсу датчика 5 хода штока триггер 12 переходит снова в единичное состояние и в счетчике 16 начинает формироваться новое содержимое. Код счетчика 16 (без старшего разряда) и код регистра 23 поступают на 0 входы схемы 27 сравнения, которая строби- руется после каждого входного импульса счетчика 16 с помощью формирователя 19 импульсов..

В момент времени, когда код счетчика

16 будет равен , произойдет сравнение

кодов и на выходе блока сравнения появится импульс, который установит счетчик 11 в исходное нулевое состояние. Этот счетчик

0 явится счетчиком адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Положение штока в этот момент времени должно быть крайнее нижнее. С этого момента устройство вошло в режим синхронизации и далее идет нарастание

5 кода счетчика 11 адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Значение кода адреса записи - может изменяться до 2N, т.е. по мере заполнения счетчика 11 шток из крайнего нижнего положения доходит до верха и снова

приходит R нижнее положение. В каждом следующем цикле происходит новое измерем NI

ние чисел NI, и снова определяется нижняя граница положения штока. По каждому значению кода адреса происходит заг/ись кода параметра с выхода преобразователя 8 частота-код в блок 25 памяти, количестве ячеек которого должно быть не менее, чем 2N.

Для получения развертки во времени усилия на штоке необходимо иметь синхронное значение координаты X, которая должна при движении штока от нижней границы к верхней возрастать от нуля до N, а при обратном движении убывать от N до нуля.

Рассмотрим процесс формирования координаты X. После включения питания также происходит вход в режим синхронизации. Допустим, что шток находится в нижней части и движется вверх. Триггер 13 и счетчик 17 импульсов импульсом датчика б устанавливаются в исходное нулевое состояние.

Импульс центрального датчика 5, поступающий на счетный вход триггера 13, переводит его в противоположное (единичное) состояние, разрешая прохождение импульсов через элемент И 15 на вход счетчика 17. Следующий импульс датчика 5 переводит триггер 13 в исходное запрещающее состояние. В счетчике 17 записано число 2. По импульсу с формирователя 20 в регистр 24 аналогично описанному записывается чисN

ло --- (с точностью до единицы). В следующем цикле Нроисходит.сравнение кодов с помощью блока 28 epctmteHVip и формирователя 21 импульсов и определение верхней границы положения штока.

В момент прохождения нижней границы импульс с выхода первого блока 27 срав- нения устанавливает триггер 29 в единичное состояние, а реверсивный счетчик 33 импульсов - в нулевое состояние. Счетчик 33 начинает работать в режиме суммирования импульсов датчика 3 хода штока. В момент прохождения верхней границы импульс с выхода второго блока 28 сравнения переводит триггер 29 в нулевое состояние, переключая тем самым счетчик 33 в режим вычитания. В результате этого код счетчика 33 при движении штокя снизу вверх меняется от нуля до N. а при движении сверху вниз - от N до нуля. Далее происходит запись кода во второй блок 26 памяти, причем код адреса записи соответствует коду адреса первого блока 25 памяти, который через мультиплексор 22 поступает на адресные шины блоков 25, 26 памяти.

Для получения устойчивой картины развертки во времени необходимо достаточно быстрое считывание массивов информации, хранимых в блоках 25, 26 памяти. Для 5 организации процесса считывания служит счетчик 10 адреса считывания, частота переключения которого может быть несколько килогерц. Код адреса считывания через мультиплексор 22 поступает на адресные вхо0 ды блоков 25, 26 памяти. В момент записи информации происходит блокировка кода счетчика 10 адреса считывания, а через мультиплексор 22 поступает код счетчика 11 адреса записи. Одновременно проусхо5 дит блокировка увеличения кода счетчика адреса считывания, тем самым осуществляется синхронная работа циклов Записи и считывания блоков 25, 26 памяти.

Код счетчика 10 адреса считывания дол0 жен меняться от нуля до 2N, после чего должна происходить его установка в исходное нулевое состояние. Она происходит следующим образом.

При считывании содержимого блока 26

5 памяти его выходной код поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 31. выход которого с помощью элемента И 32 стробируется сигналом, задержанным по времени относительно начала появления выходного кода

0 блока памяти для исключения ложных срабатываний. В момент равенства выходного кода нулю на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 возникает положительный уровень, который через элемент И 32 устанавливает счетчик 10 адреса

5 считывания в нулевое состояние, обеспечивая тем самым нормальную работу в режиме считывания информации,

Информация с выходов блоков 25, 26 памяти поступает на блок 30 индикации и

0 записывается в соответствующие регистры 81.82. Импульс записи, поступающий через шину 89 на управляющие входы регистров 81, 82, задержан по времени относительно начала появления нового кода (смены адре5 са считывания). Выходные коды регистров 81, 82 поступают на входы цифроаналого- вых преобразователей 83, 84. На выходе ЦАП 83 будет напряжение, пропорциональное усилию на штоке ( координату Y). а

0 на выходе ЦАП 84-напряжение, пропорциональное положению штока (координата X). Подавая эти напряжения через усилители 85, 86 на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 87, можно получить ус5 тойчивую временную картину работы штангового насоса с последующей диагностикой его работы.

Рассмотрим более подробно процесс формирования управляющих сигналов блоком 9 управления.

На шину 48 с выхода генератора 2 поступают тактовые импульсы, частота которых может равняться, например, 16 кГц. На шины 46 и 47 поступают тактовые импульсы, полученные путем деления на два и на четыре.

Переключение мультиплексора 22 осуществляется сигналами на шинах 55,56, которые поступают на управляющую шину мультиплексора 22. При единичном уровне на шине 56 происходит подключение выходов счетчика 11 записи на адресные шины блоков 25,26 памяти, а при единичном уровне на шине 55 - подключение выходов счетчика 10 считывания на адресные шины блоков 25,26. Мультиплексор 22 может быть выполнен на базе микросхем 564ЛН1 с попарно объединенными выходами. При подаче единичного уровня на вход Блокировка эти-микросхемы переходят в третье состояние Обрыв, которое не влияет на работу .параллельной микросхемы. Запись в блоки памяти осуществляется в момент появления единичного импульса на шине 53, а считывание происходит при нулевом уровне на этой же шине 53. Подключение шины 53, а также шины 51 к блокам 25, 26 памяти на фиг. 1 не показано.

В предлагаемом устройстве блоки 25, 26 памяти могут быть выполнены на базе ячеек памяти со совмещенными цепями чтения и записи, например на микросхемах 564РУ2А. Для таких ячеек необходимо подавать запрет на шину Выбор микросхемы при каждой смене адреса как при записи, так и при считывании. Сигнал Выбор микросхемы поступает на шину 51.

Смена адреса происходит следующим образом. Сигнал Конец преобразования с выхода, преобразователя 8 частота-код через шину 49 поступает йа вход синхронизатора 37 (тактовый вход D-тригтерэ 38). На D-входе триггера 38 находится постоянно нулевой уровень, поэтому на инверсном выходе триггера 38 появится единичный уровень (фиг. 7), поступающий на D-вход триггера 39. Ближайший импульс с выхода элемента И 36, поступающий на тактовый вход, переводит триггер 39 в единичное состояние, которое поступает на установочный вход триггера 38 и возвращает его в исходное состояние. На D-входе триггера 39 с некоторой задержкой по времени появится исходный нулевой уровень. Следующий импульс с выхода элемента И 36 возвращает триггер 39 в исходное нулевое состояние. На время нахождения триггера 39 в единичном состоянии на шину 56 подается единичный уровень и на адресные шины блоков 25. 25 памяти подается код

адреса записи. Очевидно, что смена информации на этих шинах произойдет во время действия фронтов сигнала на шине 56. Из анализа временных диаграмм (фиг. 7) видно, что оба фронта импульса на выходе триггера 39 (шина 56) перекрываются импульсами на шине 51, поступающими на входы Выбор микросхемы блоков 25, 26 памяти (не показано). Поэтому при записи

0 не произойдет искажения информации. На счетчик 10 считывания входные импульсы поступают с шины 52. Эти импульсы являются производными от импульсов на выходе элемента И 36. Из анализа временных диаг5 рамм (фиг, 7) видно, что передний фронт этих импульсов, который переключает счетчик 10, перекрывается импульсами на шине 51. Поэтому при считывании также не будет искажения информации.

0 Во время подачи адреса записи происходит блокировка одного импульса с выхода элемента И 36 на элементе И 43, чтобы считывание происходило при всех значениях адресов. Элемент 4$ задержки служит для

5 того, чтобы на выходе элемента И 43 не появился ложный осколок от блокированного импульса.

Запись информации в регистры 81, 82 или 91, 92 блока 30 индикации происходит

0 при появлении единичного импульса на шине 54, который поступает на управляющие входы этих регистров. Из анализа диаграмм (фиг. 7) видно, что эти импульсы появляются с достаточной задержк ой после каждого из5 менения состояния счетчика 10 адреса считывания.

Преобразователь 8 частота-код работает следующим образом. Для уменьшения времени преобразования с сохранением

0 заданной точности в предлагаемом устройстве применен метод ускоренного преобразования частоты в код. Сигнал Пуск, поступающий с шины 57 на шину 77, переводит триггер 60 в единичное состояние и

5 производит установку счетчиков 72, 73 через элементы ИЛИ 68, 69 в исходные (нулевые) состояния. Также происходит установка триггера 70 по отдельному входу (не показано) в нулевое состояние. Тэкуо0 вые импульсы с одного из выходов генератора 2 через шину 76, элемент И 63 поступают на тактовый вход счетчика 66, задающего измерительный интервал времени. При отсутствии входных импульсов

5 на шине 75 через эталонный интервал времени, определяемый временем пересчета счетчика 66, на его выходе появляется импульс, который переводит триггер 60 в исходное нулевое состояние, и одновреме нно на шине 80 с выхода формирователя 71 появляется импульс Конец преобразования. Результат измерения будет нулевым.

Импульсы измеряемой частоты с выхода преобразователя 7 напряжение-частота через шину 75 поступают на вход синхрону зпто ра 58, который аналогично синхронизатору 37 осуществляет привязку входных сигналов к тактовым импульсам.

В исходном состоянии на инверсном выходе триггера 60 присутствует логическая единица, которая потенциально удерживает триггер 59 в нулевом состоянии (единичное на инверсном выходе). После сигнала Пуск снимается блокировка с триггера 59 и первый импульс с выхода синхронизатора 58 через элемент И 62 проходит на установочные входы счетчика 72 и счётчика 66 и своим окончанием переводит триггер 59 в единичное состояние (нулевое на инверсном выходе). В результате этого счетчик 72 удерживается в нулевом состоянии, а начало измерительного интервала совмещается с первым входным импульсом, т.е. осуществляется синхронизация.

Счетчик 66 начинает новый отсчет измерительного интервала времени, а импульсы с выхода синхронизатора 58 поступают через элемент И 61 и элемент ИЛИ 67 на вход счетчика 72 старших разрядов. Умножитель 65 частоты, в качестве которого можно использовать любой умножитель частоты, производит умножение частоты повторения входных импульсов на постоянный коэффициент значительно больше, чем единица. Умноженная последовательность импул ь- сов с его выхода через элемент И 64 поступает на счетный вход счетчика 73 младших разрядов. Каждый импульс с входа счетчика

72через элемент ИЛИ 69 обнуляет счетчик

73и подтверждает нулевое состояние триггера 70.

После прихода последнего импульса на вход счетчика 72 счетчик 73 подсчитываёл1 количество импульсов умноженной частоты, которое поступает с этого момента времени до конца измерительного интервала. Таким образом,«при измерении учитывается как целое количество периодов входной частоты, так и его дробная часть, которая выражается длительностью промежутка между последним зарегистрированным импульсом входной частоты и концом измерительного интервала. Такой метод повышает быстродействие преобразования частоты в

КОД.; . : ; ,

В данном преобразователе 8 частота- код происходит разделение выходного кода на две части - целую и дробную, которые вместе должны давать цифровой код измеряемой частоты. Чтобы выполнить это условие, счетчик73 дробной части должен иметь строго определенное количество состояний, которое равно количеству импульсов умноженной частоты в течение периода 5 измеряемой частоты, т.е. равно коэффициенту умножения частоты. При этом максимальный код счетчика Дробной части должен быть меньше на единицу его младшего разряда, чем единица младшего раз0 ряда счетчика 72 целой части. Только в этом случае результирующий код двух счетчиков равен двоичному коду измеряемой величины. Это необходимо для того, чтобы, величина промежутка между по

5 следним импульсом измеряемой частоты и концом измерительного интервала была всегда меньше периода измеряемой частоты. При изменении частоты в процессе измерения, а также за счет синхронизации

0 входной частоты тактовыми импульсами и погрешности умножителя частоты, может - оказаться, что величина последнего отрезка (дробной части периода), выраженная количеством импульсов умноженной частоты,

5 окажется больше предыдущего периода. Тогда счетчик 73 переполнится и импульс переполнения переведет триггер 70 в разрешающее состояние. Импульс с выхода формирователя-71 через элемент И 74 и

0 элемент ИЛИ 67 поступит на вход счетчика 72, увеличивая его содержимое на единицу. Так производится коррекция полученного значения измеряемой частоты с сохранением заданной точности.

5 Отличие второго варианта построения блока 30 индикации (фиг. 5) состоит в следующем.

В качестве элемента индикации вместо электронно-лучевой трубки здесь может ис0 пользоваться матричный индикатор, выполненный, например, на полупроводниковых модулях экрана типа АЛС347А, КИПНО1А- 8х8Л и др.

Свечение одного светодиода такого мо5 дуля происходит при подаче сигналов на соответствующие строку и столбец. Управление работой матричного индикатора происходит с помощью дешифраторов 93, 94 строк и столбцов и усилителей 95, 96 сигна0 лов.

Преимуществом заявляемрго устройст- t ва в сравнении с известным являются расширенные функциональные возможности и повышенная достоверность расшифровки

5 телединамограмм.

Формула изобретения Устройство.для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, первый датчик хода

штока, первый и второй блоки памяти и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности расшифровки телединамограмм, в него введены генератор тактовых импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напряжение-частота, преобразователь частота - код, блок управления, первый, второй, третий и четвертый счетчики, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнения, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, выход датчика усилия соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход которого подключен к информационному входу преобразователя частота - код, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, объединенные четвертый вход блока управления, счетные входы второго и реверсивного счетчика и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, пятый вход блока управления соединен с выходом преобразователя частота - код, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока памяти, адресные входы первого и второго блоков памяти подключены к соответствующим выходам мультиплексора, первый выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя частота - код, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока индикации и к первому входу первого элемента И, первые информационные входы блока индикации соединены с соответствующими выходами первого блока памяти, информационные входы второго блока памяти подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока памяти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управления подключен к соответствующим управляющим входам мультиплексора, первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управления соединен со счетным входом первого счетчика, объединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и

третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнения, выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формирователя импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными входами первого и второго триггеров, выход

четвертого датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и подключен к

выходу третьего элемента И, выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго.триггера подключён к второму входу третьего элемента И и к входу четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом . второго регистра, выходы третьего счетчика

импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой группы первого блока сравнения, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, выход первого формирователя импульсов соединен со стробирующим входам первого блока сравнения, выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго, регистра и

входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формирователя импульсов соединен со стробирующим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика импульсов.

Фиг.З

I

1

96

Ш

76

№

§6

56

Ј6

IS

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штангог вых насосов. Цель изобретения - повышение достоверности расшифровки телединамог- рамм. Устройство содержит датчик 1 усилия, генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобразователь 7 напряжение - частота, преобразователь 8 частота - код, блок 9 управления, счетчики 10,1ё импульсов, триггеры 12.13,

№Л

98

Ъ9

29

$8

N

19

QlliiLl

пплппппаппап пп п пппппппппппппппг

Л

Л

гт

13

Iff

плп

15

ппппппппппппп

Фиг.6 8 П П П П П П П ППП П ГТ П П П

46

47

I II1

П

П

II

JL

П

П

л

п

XL

±

ппппппппппппп

пг

-I г-1 г

П

П

Г1

П

XI

XI

XI

JL

JL

Риг.7

76

ПШ1ППП ПППППППППППППППППППППППППППППППП

58

п п п п п п п

77

и

62

п

61

П П П П П

80

Фиг.8

П