Система управления приводом бурового насоса Советский патент 1993 года по МПК E21B44/00 

Изобретение относится к области глубокого бурения скважин, в частности к гидробурам и может быть использовано при создании систем управления приводом бурового насоса.

Целью изобретения является повышение скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента.

На чертеже показана структурная схема системы, где

1 - задатчик скорости,

2 - сумматор,

3 блок импульсно-фазового управления,,

4 - тиристорный преобразователь.

5 - привод насоса,

6 - датчик тока.

7 - блок гальванической развязки,

8 - преобразователь ток-напряжение, . 9 - выпрямитель,

10 - апериодический интегратор,

11 -триггер,

12-дифференцирующая цепь,

13 счетчик,

14 - управляемый ключ,

15 - интегратор,

16 - кнопка пуска.

Задатчик скорости 1 представляет собой потенциометр, запитанный постоянным напряжением, движок потенциометра соединен с одним входом сумматора 2. выход которого соединен с блоком импульсно-фазового управления 3, который может быть выполнен по типу системы импульсно-фазо00

о ел

со

вого управления (СИФУ), схема и принцип работы которой изложен в паспорте ОДЖ.486,353. Агрегаты тиристорные серии ТЕ, ТП, ТЕП стр. 17-37. Выход блока импуль- сно-фазового управления соединен с тири- сторным преобразователем 4, выход которого последовательно соединен с приводом 5, датчиком тока б, блоком гальванической развязки 7, преобразователем ток-напряжение 8, выпрямителем 9, апериодическим интегратором 10, триггером 11. дифференцирующей цепью 12, счетчиком 13, управляемым ключом 14, интегратором

15 и кнопкой пуска 16. Кнопка пуска 16 имеет механический арретир и пускается после второго нажатия. К нормально замкнутому контакту управляемого ключа подведено напряжение +U, к нормально разомкнутому -U. Кнопка пуска 16 имеет две контактные пары. Нормально замкнутый контакт кнопки 16 включен параллельно емкости интегратора 15, а нормально разомкнутый контакт этой кнопки включен в цепь, соединяющую выход интегратора 15 со вторым входом сумматора 2..

Коэффициент усиления сумматора 2 по этому входу-на порядок меньше коэффициента усиления пр первому входу сумматора.

Система работает следующим образом.

В начальном положении кнопка пуска

16 находится в отключенном состоянии и на сумматор 2 поступает лишь сигнал с задат- чика скорости 1, с помощью которого оператор вручную устанавливает необходимую скорость вращения привода 5, контролируя скорость его вращения с помощью монометра гидробура (на чертеже не показан). При этом потенциал с выхода сумматора 2 поступает на вход блока импульсно-фазового управления 3, который в свою очередь обеспечивает соответствующее открывание тиристоров тиристорного преобразователя 4. Соответствующее открывание тиристоров обеспечивает необходимый ток в двигателе привода 5, от величины которого зависит скорость вращения привода и давление бурового раствора. После установки оптимальной скорости бурения (по давлению раствора) оператор замыкает кнопку пуска КП16. При этом интегратор 15 переводится в режим интегрирования (конденсатор в обратной связи его растрачивается), а его выход соединяется со вторым входом сумматора 2. Через нормально замкнутый контакт управляемого ключа 14 на вход интегратора 15 поступает постоянное напряжение +Un. При этом на интеграторе 15 будет плавно расти напряжение, которое поступает на второй вход сумматора 2, вызывая некоторое изменение скорости вращения привода 5, обеспечивая поиск оптимального значения скорости бурения в одну сторону. Так как коэффициент усиления по второму входу сумматора 2 на порядок

меньше коэффициента усиления по первому входу, то изменение скорости вращения привода 5 из-за изменения напряжения на выходе интегратора 15 будет соответственно меньше, чем от изменения напряжений

0 на задатчике скорости 1. При изменении нагрузки на валу привода 5 возникает изменение тока. Эти изменения тока фиксируются датчиком тока 6 и через блок .гальванической развязки 7 и преобразова5 тель ток-напряжение 8 поступает на выпрямитель 9, который отсекает постоянную составляющую тока привода. На выходе выпрямителя 8 изменения тока привода 5 присутствуют в виде пучков напряжения,

0 которые с помощью апериодического интегратора сглаживаются и интегрируются. Слу- чайные и небольшие колебания тока привода не приводят к накапливанию на выходе апериодического усилителя-интег5 ратора 10 напряжения определенного уровня, достаточного для срабатывания триггера 11. И, наоборот, когда величина и знак колебаний тока привода будут значительными и систематическими, на выходе

0 апериодического интегратора 10 появится сигнал, величина которого обеспечивает . срабатывание триггера Шмитта 11. При срабатывании триггера 11 дифференцирующая цепь 12 продифференцирует передний

5 фронт импульса срабатывания триггера 11 и выработает узкий импульс напряжения, который поступит на вход счетчика 13, который займет единичное состояние. Сигнал с выхода счетчика 13 поступит на управляео мый ключ, в котором нормально замкнутый контакт разомкнется, а нормально разомкнутый замкнется. На выходе управляемого ключа 14 напряжение поменяется с +U на -U. Интегратор начнет менять напряжение в

5 противоположную сторону, что приведет к изменению управляемого сигнала на блоке импульсно-фазового управления и соответствующему изменению скорости вращения привода 5 и скорости бурения,

0 Когда режим бурения будет восстановлен (колебания уменьшатся), на выходе апериодического интегратора 10 напряжение станет меньше заданного уровня, триггер Шмитта 11 займет нулевое положение.. В

5 момент изменения сигнала на выходе триггера 11 дифференцирующая цепь 12 вырабатывает импульс напряжения противоположной полярности, который положение счетчика 13 не изменит. Система будет продолжать поиск оптимального значения скорости бурения, но в противоположную сторону. При возрастании колебаний привода произойдет очередное увеличение напряжения на выходе апериодического интегратора 10. Срабатывает триггер 11 и по переднему фронту его сигнала срабатывания дифференцирующая цепь 12 перебросит счетчик 1.3 в нулевое состояние. С выхода управляемого ключа 14 на интегратор 15 начнет поступать напряжение + U. Процесс регулирования будет продолжен.

. Формула.изобретения

Система управления приводом бурового насоса, содержащая последовательно соединенные задатчик скорости, сумматор, блок импульсно-фазового управления и ти- ристорный преобразователь и последовательно соединенные привод насоса и

датчик тока, связанный с тиристорным преобразователем, а параллельно датчику тока подключен блок гальванической развязки, о т л ичающаяся тем, что,

с целью повышения скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента, она снабжена последовательно соединенным преобразователем ток- напряжение, выпрямителем, апериодическим интегратором, триггером, дифференцирующей цепью, счетчиком, управляемым ключом интегратором и кнопкой пуска, замыкающий контакт котортэй подключен к второму входу

сумматора, а размыкающий контакт установлен в обратной связи интегратора, при этом вход преобразователя ток-напряжение соединен с выходом блока гальванической развязки.

Назначение: изобретение относится к глубокому бурению скважин, в частности к гидробурам, и может быть использовано при создании систем управления приводом бурового насоса. Сущность изобретения: для увеличения скорости проходки и уменьшения износа бурового инструмента система управления приводом бурового насоса содержит последовательно соединенные задатчик скорости, сумматор и блок импуль- сно-фазового управления, последовательно соединенные тиристорный регулятор, привод насоса, датчик тока и блок гальванической развязки. Выход блока импульсно-фазовогоуправления соединен с трехфазной питающей сетью, а блок гальванической развязки - параллельно датчику тока. Дополнительно в систему введены последовательно соединенные преобразователь ток-напряжение, выпрямитель, апериодический интегратор и кнопка пуска. Вход преобразователя ток-напряжение соединен с выходом блока гальванической развязки. Замыкающий контакт кнопки пуска соединен с вторым входом сумматора, а размыкающий контакт установлен в обратной связи интегратора. 1 ил. СО с