Устройство для автоматической защиты электродвигателя вращателя буровой машины от перегрузки Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к средствам автоматизации буровых машин. .

По основному авт.св. № из-i вестно устройство для автоматической защиты электродвигателя вращателя буровой машины от перегрузок, исг пользуемое преимущественно на буровых станках, работающих в карьерах. Это устройство содержит воздухораспределитель автоматического управления с электромагнитом, пневматически связанный посредством воздухопровода с воздухораспределителем ручного управления и с аккумулятором сжатого воздуха, присоединенным к пневмосети через обратный клапан. Электромагнит воздухораспределителя автоматического управления электрически связан через электронный блок, содержащий три регулируемых логических пороговых узла, фильтр и усилитель с датчиком нагрузки электродвигателя буровой машины. Такое устройство обеспечивает защиту электродвигателя вращателя путем автоматической го отвода бурового органа от забоя скважины при заклинивании бурового инструмента и возрастания нагрузки на привод до величины, близкой к опрокидывающей

Однако,как показала практика эксплуатации буровых машин, оборудованных устройством, автоматической заtoщиты элек тродвигателя вращателя буровой машины от перегрузок, в процессе бурения взрывных скважин часто возникает длительная перегрузка электродвигателя вращателя, повышающая

ts номинальную величину, но значительно меньше опрокидывающей. Это приводит к перегреву обмотки статора, ускоренному старению и износу изоляции, 2Q снижению срока службы электродвигателя ;вращателя, преждевременному выходу его из строя .и уменьшению эксплуатационной производительности буровой машины. Это обстоятельство имеет существенное значение, поскольку в про цессе бурения скважины на полную глу бину такие длительные перегрузки электродвигателя вращателя происходя многократно,. Целью изобретения, является расширение функциональных возможностей за щиты в условиях возникноЪения длител ных перегрузок, величины которых зна чительно меньше опрокидывающих. Поставленная цель достигается тем что устройство для автоматической за щиты электродвигателя вращателя буро вой машины от перегрузки дополнител но снабжено датчикомтемпературы, из мерительным мостом, нуль-органом, электронным блоком и реле, обмотка . которого включена на выход электронного блока, вход которого через нуль орган и измерительный мост подключен к датчику температуры, а замыкающий контакт этого реле включен в времязадающую цепь второго логического порогового узла. При длительных перегрузках электродвигателя, значительно меньше опр кидывающих, происходит постепенное п вышение температуры нагрева обмотки электродвигателя и чувствительного элемента-датчика температуры, встрое ного в электродвигатель. При превышении температуры нагрева обмотки и чувствительного элемента допустимого значения сигнал электронного блока возрастает до величины срабатывания дополнительного реле, которое своим замыкающим контактом вызывает срабатывание второго логического порогового узла, в свою очередь включающего третий логический пороговый узел устройства. В результате этого буровой инструмен отводится от забоя скважины, а электродвигатель отключается от сети. По вторное включение электродвигателя возможно после снижения температуры нагрева обмотки и чувствительного элемента до величины ниже допустимой , Наличие дополнительного реле устраняет возможность перегрева электродвигателя при длительных перегруз ках, меньше опрокидывающих. Благодаря этому повышается надежность вращателя бурового станка, увеличиваютс межремонтные сроки работы электродви гателя и эксплуатационная производительность бурового станка за счет сокращения его простоев при отказах , электродвигателя. На фиг. 1 изображена принципиальная схема пневматической части устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема электрической части устройства с дополнительными элементами. Пневмоподатчик 1 через воздухораспределители 2 и 3 связан с магистралью, подводящей сжатый воздух от компрессора. Аккумулятор сжатого воздуха k через обратный клапан 5 соединен с Магистралью и- в нем поддерживается рабочее давление пневмосети, Электрическая схема устройства включает следующие основные элементы и узлы: трансформатор тока б, выпрямитель 7, конденсатор 8 фильтра, конденсаторы 9 и 10, резисторы 11-16, транзисторы 17-20, потенциометры 21 и 22, реле 23-25, ДИОды 26 и 27, контакт путевого выключателя 28, реле 29 с двумя замыкающими контактами 30 и 31 и кнопку 32 с размыкающим контактом.. Электрическая схема устройства .включает следующие дополнительно введенные элементы: терморезистор 33, резистор измерительного моста, .нуль-орган 2 с обмоткой 43, конденсатор 44, транзисторы 45-47,реле 48 с замыкающим контактом 49 в ц.епи 22, 9- второго порогового узла. Воздухораспределитель автоматичес-. кого управления при нормальной нагрузке электродвигателя вращателя позволяет осуществить ручное управление пневмоподатчиком 1 с помощью воздухораспределителя 2, При резком возрастании нагрузки электрическая часть устройства включает электромагнит воздухораспределителя 3, последний перекрывает каналы, связывающие цилиндр пневмоподатчика 1 с воздухораспределителем 2 |3учного управления, подключает аккумулятор сжатого воздуха 4 к нижней полости цилиндра и открывает верхнюю полость, сообщая ее с атмосферой. Для обеспечения высокой скорости подъема подвижной системы бурового органа при освобождении электродвигателя от перегрузок вводится аккумулятор сжатого воздуха. При снижении тока электродвигателя вращателя до определенной вели чины электромагнит отключается, воздухораспределитель 3 автоматического управления возвращается в нормальмое положение, после чего возможно управление пневмоподатчиком с помощью воздухораспределителя 2. : Трансформатор тока 6, принятый в качестве датчика нагрузки ,через выпрямитело 7, фильтр 8, резистор 11 и усилитель на транзисторе 17 со динен с первым пороговым узлом на транзисторе 18 с перестраиваемым по рогом чувствительности потенциометром 21 и резистором 12. Реле 23 через замыкающий контакт связано с времязадающей цепью 22, 9 второго п рогового узла на транзисторе 19. Ре ле 23 с помощью реле 24 включает электромагнит воздухораспределителя и времязадающую цепь 13, Ю третьего порогового узла на транзисторе 2 Последний через реле 25 воздействует на отключение электродвигателя Контакт 28 путевого выключателя, контролирующего перемещение буровой каретки на длину буровой штанги, вкл чен в цепь обмотки реле 29 с двумя замыкающими контактами 30 и 31, оди из которых включен во времязадающую цепь второго логического порогового узла (элементы 22 и 9), а другой - в цепь обмотки реле 29- Последовательно с обмоткой реле 29 включена кнопка 32 с размыкающим контактом. При бурении скважины контакт 28 путевого выключателя разомкнут, обмотка ре ле 29 остается обесточенной и контакты 30 и 31 разомкнуты. При достижении буровой кареткой крайнего нижнего положения, которое соответствует проходке скважины на длину буровой штанги, происходит срабатывание путевого выключателя и замыкание его контакта 28 в цепи обмотки реле 29. Реле. 29 включается и своим первым замыкающим контактом самоблокируется, что обеспечивает питание реле независимо от положения контакта путевого выключателя 28. Вторым контактом 31 реле 29 вклю чает второй логический пороговый узел на транзисторе 19, в результате чего срабатывает реле 24, включаю

щее электромагнит воздухораспределителя 3 третий логический пороговый узел на транзисторе 20 и реле

25.

Вследствие этого буровой инструмент автоматически отводится от забоя скважины, и электродвигатель одновременно отключается от сети. Отключение реле 29 для приведения схевает автоматическую защиту электродвигателя вращателя буровой машины при возникновении длительных перегрузок, что позволит повысить надежность электродвигателя вращателя и производительность буровой машины за счет снижения простоев машины при перегреве обмотки электродвигателя и выходе его из строя. 5 в нормальное состояние осуществляется кнопкой 32 деблокировки. Терморезистор 33, принятый в качестве датчика температуры, включен в измерительный мост на резисторах . В диагональ измерительного моста включен нуль-орган k2, являющейся знакочувствительным индикатором выходного напряжения этого моста. Нуль-орган Ц2 через обмотку 3 связан с конденсатором kk, транзисторами и реле ЦВ с контактом 49 во времязадающей цепи 22, 9 второго порогового узла на транзисторе 19. Выходное напряжение разбаланса, пропорциональное температуре нагрева обмотки двигателя, снимается с диагонали измерительного моста и подается на нуль-орган 42. При изменении температуры нагрева обмотки двигателя в допускаемых пределах измерительный мост находится в неуравновешенном состоянии.При этом в диагонали моста появляется напряжение разбаланса и на выходе нуль-органа 42 в обмотке 43 возникают релаксационные колебания напряжения, которые поступают на транзистор 45, в результате чего заряжается конденсатор 44. Поэтому выходной транзистор 47 и реле 48 обесточены. В случае превышения температуры нагрева обмотки двигателя допустимой величины наступает равновесие измерительного моста. Колебания напряжения на обмотки 43 нуль-органа 42 прекращается. Конденсатор разряжается. Транзистор 47 открывается и срабатывает реле 48, которое своим контактом 49 включает второй пороговый логический узел на,транзисторе 19, в результате чего срабатывает реле 24, включающее электромагнит воздухораспределителя 3, третий логический пороговый узел и реле 25. Вследствие этого буровой инструмент автоматически отводится от забоя скважины, а электродвигатель отключается от сети. Таким образом, введение в устройство дополнительных узлов обеспечи