Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки Советский патент 1980 года по МПК G01L3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА РОТОРЕ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

1

Изобретение касается силоизмерительной техники и предназначено для использования в нефтяной и газовой промышленности.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее датчик активной мощности, сумматор, компенсатор сигнала, пропорциональ -ного мощности холостого хода электродвигателя, и корректирующую цепочку 1. Однако это устройство не обеспечивает требуемой точности из-г мерения..

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки содержащее преобразователь активной мощности, последовательно соединенные квадратор и множительную схему, первый сумматор, входы которого связаны с выходами датчика активной мощности и множительной схемы, а выход - с одним из входов второго сумматора, выход которого связан с первым входом делительной cxe№J, компенсатор сигнала, пропорционального мощности холостого хода двигателя, и индикатор, связанный с выходом делительной схемы tZ.

Недостатком такого устройства ,является низкая точность измерения при изменяющейся частоте вргодения ротора буровой установки.

Цель изобретения - hoBHmeHHe точности измерения

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено преобразователем частоты вращения ротора в

0 напряжение, делителем напряжения и третьим сумматором. Выход преобразователя частоты вращения ротора через делитель напряжения связан с первым входом третьего сумматора,вто5рой вход которого связан с выходом компенсатора сигнала, пропорционального мощности холостого хода, а выход - с другим входом второго сумматора. Второй вход делительной cxeNW

0 связан с выходом преобразователя частоты вращения ротора.

На чертеже изображена структурн 1я схема предложенного устройства.

Устройство для измерения крутяще5го момента на роторе буровой установки содержит преобразователь 1 активной мощности, квадратор 2, преобразователь 3 частоты вращения ротора, множительную схему 4, делитель нап0ряжения 5, сумматоры 6-8, компенсатор 9 напряжения, соответствующего мощности холостого хода электродвигателя привода-при минимальной част те вращения, делительную схему Юн индикатор 11 крутящего момента. Напряжение и на выходе преобразователя 1 активной мощности, подкл ченного к цепи питания приводного электродвигателя, пропорционально активной мсданости Р и К и I COS f Р, где и - фазовое напряжение; I - ток; cos Ч - косинус угла между ними напряжением и ТОКОМ; К - коэффициент пропорциональности, СкгнаА, пропорциональный фазовом току, подается также на квадратор 2 напряжение на выходе которого Uj пропорционально квадрату входного сигнала где К2 - коэффициент пропорциональ ности, В множительной схеме 4 нагфяжени снимаемое с выхода квадратора 2, умножается на величину, пропорциона ную активному сопротивлению обмоток электродвигателя (Ree ) . Таким обра зом на выходе множительной схемы 4 напряжение прюпорционально потерям в электродвигателе «4 где К4- - коэфициент пропорциональности. BtixoR преобразователя 1 активно мощности и множительной схемы 4 соединен с входом сумматора 6. В сумматоре напряжение 04 вычитается из напряжения U . и и - U4. - Kfc, (Р -ЛР88. ) , - потери в обмотках двигател К - коэффициент пропорциональ ности. На вход преобразователя 3 часто вращения ротора подается сигнал, п порциональный частоте вращения рот ра со . Напряжение на выходе преоб разователя 3 пропорционально текущ му эначеник) частоты вращения ротор и KjOi , где Kj- коэффициент пр порциональности, подается на вход Целителя напряжения 5. Так как пот холостого хода электродвигателя увеличиваются пропорционально увел чению частоты вращения ротора, то напряжение на выходе делителя 5 будет пропорциональным приращению потерь холостогсЭ хода двигателя & Р т.е. где. Kj - . коэффициент деления дели ля 5 напряжения 3. Выходы делителя 5 и компенсатора подключены к входам сумматора 7, де напряжение Ug и Ug суммируются, а выходе сумматора 7 напряжение ропорционально полной мощности хоостого хода двигателя , K7 (РЛ„ИН- ДРхх ), де Рххмин мощность холостого хода при минимальной частоте вращения ротора; К7 - коэффициент пропорциональности. Выходы сумматоров 5 и 7 подключены входам сумматоров 8, где из сигнаа Uj вычитается сигнал,пропорциональый полной мощности холостого хода вигателя Ug Об- и Kg(P -дРвв - РХХ„„Н- ДРхх ) Ка- РЙ , де Pg - мощность на валу привода; Kg - коэффициент пропорциональности. Мсмент М на валу двигателя связан мощностью и частотой вращения соотошением75 А Для определения крутящего момента а роторе буровой установки в деительной схеме 10 осуществляется перация деления сигнала, пропорциоального, мседности на валу привода,на игнал, пропорциональный частоте ращения ротора. С выхода делительой схемы 10 напряжение, пропорциоальное крутящему моменту Мчр; на роторе UK, - Т ,р, где К, - коэффициент пропорциональности,поступает на вход индикатора 11, Использование предложенного устройства позволит уменьшить погрешность измерения крутящего момента на роторе буровой установки при изменяющейся частоте вращения. Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки, содержащее преобразователь активной мощности последовательно соединенные квадратор и множительную схему, первый cyNwaTop, входы которого связаны с выходами датчика активной мощности и множительной схеил, а выход-с одним из входов второго сумчатора, выход которого связан с входом делительной схемы, компенсатор сигнала, пропорционального мощности холостого хода двигателя, и индикатор, связанный с выходом делительной схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено преобразователем частоты вращения ротора в напряжение, делителем напряжения и третьим сумматорсм, при этом выход прес бразователя частоты вращения ротора через, делитель напряжения связан с первым входом третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом кбйпенсатора сигнала, пропорционального мощности холос:гто о хода, а Выход - с другим входом второго сумматора, причем второй вход делительной схемы связан с выходе преобразов&теля частбты вращения ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке W2495075, кл. G 01 L 3/10, 1977 (прототип).