1
Известные измерители мощности бурового станка до настоящего времени не нащли широкого применения на производстве вследствие их малой чувствительности. Развиваемая мощность двигателя бурового станка при бурении затрачивается на вращение передаточного механизма бурового станка, колонны бурильных труб, преодоление трения вращения породоразрушающего инструмента по забою, а также непосредственно на разрушение горной породы. Все известные измерители мощности показывают суммарную мощность, затрачиваемую электродвигателем, и, поскольку даже на сравнительно небольшой глубине доля посл-едней составляющей мала по сравнению с остальными, изменения мощности, расходуемой на бурение, такими приборами почти не регистрируются. В то же время именно эти изменения и представляют наибольщий интерес, посколы«у по ,ним можно судить: о хара1ктере работы наконечника на забое (плавно или рывками), что особенно важно при алмазном бурении; о возможности перехода на повышенные значения параметров режима (осевой нагрузки, скорости вращения) с целью получения роста скорости проходки или же, наоборот, о необходимости снижения этих параметров во избежание порчи наконечника или аварии; об усложнении условий, в которых нротакает бурение (скопление шлама, тор.мозящее влияние керна); об изменении буримых дород.
Известные индикаторы мощности, содержащие ваттметр с трансформатором тока и компенсатор, не обеспечивают высокой точности измерений из-за зависимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения.
Для повышения точности измерений путем уменьшения зависимости показаний прибора
от колебаний питаюшего напряжения предлагаемый индикатор снабжен блако м питания, имеюшим вольт-амперную хара1ктеристи.ку, аналогичную характеристике электродвигателя, и выполненным в виде стабилизатора напряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного налр-яжевия которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу компенсатора.
Для упрощения компенсационной коммутации токовая обмотка ваттметра может быть включена в цень напряжения, а обмотка напряжения - в цепь токовой нагрузки последовательно с трансформатором тока.
На фиг. I приведены вольтамперные характеристики двигателя и источников напряжения, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема описываемого индикатора мощности.
Индикатор мощности состоит из обычного киловаттметра с пределами измерения от О до 3-6 КВТ, включенного в измерительную цепь таким образом, что он измеряет разность между двумя величинами мощности, одна из которых является суммарной мощностью электродвигателя во время бурения и той же мощностью при холостом вращении полностью спущенной в скважину бурильной колонны (при осевой нагрузке, равной нулю). Это делается путем установКИ стрелки прибора на нуль во времЯ холостого вращения. При этом на щкале, с которой связана рукоять компенсатора, откладывается мощность холостого вращения. После задания осевой нагрузки стрелка киловаттметра начинает отклоняться от нуля и показывать избыточную мощность, больщая часть из которой расходуется на бурение. Сумма скомпенсированной по указателю рукоятки ком пенсатора и избыточной по показанию прибора мощности дает полную мощность электродвигателя бурового станка.
Характеристика специального источника компенсирующего напряжения должна быть подобной вольт-амперной характеристике двигателя. В противном случае измерение мощности по компенсационному принципу дает большие погрешности при существенных колебаниях питающего напряжения, которое имеет место на буровых работах.
На фиг. 1 приведена типовая, обобщенная по моменту вольт-амперная характеристика I асинхронного двигателя бурового станка. Пусть вначале работа двигателя характеризовалась точкой 1. Затем произошло снижение напряжения и работа двигателя стала характеризоваться точкой 2. Если компенсирующее напряжение линейно зависит от питающего (характеристика П), то при снижении напряжения питания в показания прибора вносится ошибка, равная сумме приращения сигнала потребляемого двигателя (1-2) и изменения компенсирующего напряжения (1--2). Только в том случае, когда характеристика компенсирующего напряжения подобна характеристике двигателя, ошибка -может быть исключена.
В предлагаемом устройстве характеристикой компенсирующего напряжения является линейная аппроксимация П1 нелинейной характеристики асинхронного двигателя, на которой точки 1 и 2 соответствуют точкам 1ои2о. Она получена путем вычитания стабилизированного (прямая IV на фиг. 1) и нестабилизированного (прямая II на фиг. 1) напряжений. Проведенные исследования показывают, что благодаря выбору соответствующих параметров компенсатора ошибка измерений не превышает при колебаниях питающего напряжения в диапазоне +10н-25% семи процентов от предела измерений самого указывающего прибора неакомпенсированной мощности при пятикратном увеличении чувствительности способа измерений. Погрешность же измерения всего диапазона не превышает 1,4% (7:5).
Для рассматриваемого случая буровУх padof такие показатели являются вполне удовлетворительными.
Индикатор мощности, показанный на фиг. 2. работает следующим образом.
После окончания спуска включается вращение буровой (КОЛОННЫ и производится взвещивание снаряда. В это же время включается кнопка К. Реле PI возбуждается и, беря себя
на самоблокировку с помощью контакта PI-I, замыкает измерительную схему (контакт Л-2), а также сигнальную лампочку Л (контакт PI-S). Так как коммутация токов от нуля до пяти ампер представляет определенные
технические трудности, то применяемый ваттметр включен на напряжение таковой обмоткой А через нестабилизированную обмотжу источника питания, а высакоомная об-мотка напряжения U с зашунтированньш добавочным сопротивлением Ri служит для контроля сигнала нагрузки, поступающего с трансформатора тока ТТ. После включения прибора производится компенсация сигнала с П01мощью потенциометра R, питание которого осуществляется разностью напряжений, развиваемых стабилизированным (обмотка ) и нестабилизированным (обмотка аУз) источни1ками.
В случае превышения из)меряемым сигналом заданного уровня срабатывает реле Pj, которое своимИ контактами Pg-i и Р2-2 включает сигнализацию ЗС и разрывает измерительную цепь.
После окончания бурения выключается вращение бурильной колонны. Реле PI выжлючается, так как напряжение удержания его контактов выще сигнала така холостого хода двигателя бурового станка. В связи с этим прибор автоматически выключается после окончания бурения и тем самым предохраняется от
резких и больших всплесков нагрузки, сопровождающих спуско-подъвмные операции. Сердечник СТ совместно с конденсатором С составляют резонансный контур стабилизатора.
Предметизобретения
1. Индикатор мощности электродвигателя бурового ставка, содержащий ваттметр с трансформатором тока и ком1пенсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьщения зависимости показаний прибора от колебаний питающего напряжения, индикатор снабжен блоком питания, имеющим вольт-амперную характеристику, аналогичную хара1ктеристи1ке электродвигателя, и выполненным в виде стабилизатора напряжения, обмотки стабилизированного и нестабилизированного напряжения которого, соединенные последовательно и встречно, подключены ко входу компенсатора.
2. Индвкатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения компенсационной коммутации, токовая обмотка ваттметра включена в цепь напряжения, а обмот1ка напряжения - в цепь токовой нагруз.ки последовательно с трансформатором тока.
U
UHOM
t.
-ПгГ
о. -L/i- -J /
-М-г .74J
