Устройство определения положения элеватора

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность определения положения элеватора. В устройстве с датчика 6i скорости вращения лебедки поступает информация о числе оборотов лебедки в том или ином направлении. Сигнал числа оборотов подается на счетные входы сдвиговых регистров (Р) 12-14, которые управляют работой индикаторов 15-17, Направление движения элеватора вверх или вниз (направление вращения лебедки) учитывается подачей сигнала на вход Сдвиг вправо или Сдвиг влево Р 12-14. Каждый

i i,(ô. i -тСО!ОЗ СОНЕ СКИХ

С ОЦИАЛИС1И (ECKMX

РЕСПУБЛИК

gsI)s Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721544/03 (22) 26.07,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.Г.Маурер, Л.И.Цытович, В,А.Дегтярев, P.M.Ðàõìàòóëèí, В.М.Власов и Ю.А.Мовчан (53) 622.242.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1234599, кл, Е 21 В 44/00, 1984.

Бражников В.А., Кузнецов В.А, Информационные устройства для определения эффективности управления процессом бурения. M.: Недра, 1978, с,73, „„5IJ 1694877 А1 (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕВАТОРА (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность определения положения элеватора. В устройстве с датчика 6 скорости вращения лебедки поступает информация о числе оборотов лебедки в том или ином направлении, Сигнал числа оборотов подается на счетные входы сдвиговых регистров (P) 12 — 14, которые управляют работой индикаторов 15-17, Направление движения элеватора вверх или вниз (направление вращения лебедки) учитывается подачей сигнала на вход "Сдвиг вправо" или "Сдвиг влево" P 12 — 14. Каждый

tf

8arr.

mon

1694877

При вращении лебедки 4 в противоположном направлении импульсы с выхода элемента 36 (фиг.7а) отстают по фазе от им45 пульсов, поступающих с выхода элемента 35 (фиг,76), осуществляется режим подъема элеватора 5. В результате передний фронт сигнала на выходе элемента 40 И (фиг.7в) совпадает с "1" на D-входе (фиг.7г), что пе50 реводит триггер 42 в единичное состояние

Р фиксирует перемещение элеватора в определенной зоне. В средней зоне хорошей видимости для увеличения дискретности отсчета сигнал на счетный вход P 13 подается через делитель 28 частоты. ПоследовательИзобретение относится к бурению скважины, а именно к устройствам автоматизации процессов спуско-подъемных операций (СПО).

Целью изобретения является повышение точности определения положения элеватора.

На фиг,1 изображена общая блоксхема устройства СПО; на фиг,2 — функциональная схема устройства определения положения элеватора; на фиг.3 — схема датчика скорости вращения лебедки; на фиг.4—

9 — время-импульсные диаграммы работы элементов устройства.

В состав устройства СПО входят (фиг.1) источник 1 электропитания, исполнитель.ный электродвигатель. 2, редуктор 3, лебедка 4, элеватор 5 и датчик 6 скорости вращения лебедки, составляющий с блоком 7 индикации устройство определения положения элеватора. Датчик 6 соединен с блоком 7 индикации тремя входами, обозначенными соответственно 8, 9 и 10. Блок 7 индикации имеет выход 11 для аварийного отключения лебедки. Блок 7 (фиг.1) индикации содержит (фиг.2) три сдвиговых регистра 12 — 14, три индикатора 15 — 17 на основе токоограничи- вающего резистора 18 и светодиода 19, три элемента I-1Е 20-22, четыре элемента И 23—

26, элемент 27 ИЛИ, делитель 28 частоты, четыре элемента задержки 29-32, а также ключ 33.

Частотно-импульсный датчик 6 скорости вращения лебедки выполнен следующим образом (фиг.3).

К внешней стороне лебедки 4 приварена металлическая пластина 34 (фиг.3а). Индуктивные чувствительные элементы 35 и 36 переключаются через клеммы 37 и 38 в состояние "1" в момент времени, когда при вращении лебедки 4 пластина 34 проходит около них. Кроме того, датчик 6 скорости вращения лебедки содержит генератор 39 одиночных импульсов (фиг,3б), элемент 40

Й, элемент 41 задержки и триггер 42.

Сдвиговые. регистры 12 — 14 последовательно, начиная с первого разряда в режиме

"Сдвиг влево", переходят в единичное состояние синхронно с передним фронтом

40 ность заполнения Р регулируется элементами НЕ 20 — 22, а также элементами И 23 — 26.

Элементы задержки 29 — 32 служат для исключения одновременной записи или стирания информации в соседних P. 9 ил. импульсов на С-входе ("1" на "+" входе, "0" на "-" входе (фиг.4а), В режиме "Сдвиг влево" ("1" на "-" входе, "0" на "+" входе). Синхронно передним фронтом счетных импульсов сдвиговый регистр последовательно переходит в нулевое состояние, начинает c n-го разряда и заканчивая 1-м разрядом.

Принцип работы устройства следующий.

Источник 1 электропитания совместно с системой управления (не показана) осуществляют регулирование параметров исполнительного электродвигателя 2. С его помощью через редуктор 3 и лебедку 4 производится перемещение в вертикальной плоскости элеватора 5 (фиг,1). Контроль за величиной перемещения блока 5 производится с помощью блока 7 индикации, к входам которого подключены выходы частотно-импульсного датчика 6 скорости вращения лебедки, Рассмотрим работу последнего.

При вращении лебедки 4 по часовой стрелке выходной сигнал чувствительного элемента 36 (фиг.ба) опережает по фазе импульс с выхода элемента 35 (фиг.бб). С помогцью элемента 40 И выделяются импульсы (фиг,бв), длительность которых соответствует времени совпадения уровней сигналов "1" на клеммах 37, 38, Элемент 41 задержки, сдвигает входной сигнал с клеммы 37 (фиг.бб) на фиксированную по времени величину (фиг.бг), Так как передний фронт выходного им- пульса элемента 40 соответствует "0" на 0входе (фиг.бв,г), триггер 42 переключается в нулевое состояние (фиг.бд). Данный режим считаем в дальнейшем соответствующим перемещению элеватора 5 вниз.

1694877

45 за перемещением элеватора затруднен, Формула изобретения

50 Устройство определения положения

55 (фиг,7д). Таким образом определяется направление перемещения элеватора 5.

Блок 39 формирует импульсы малой длительности (фиг.8а) синхронно с передним фронтом сигнала с выхода чувствительного элемента 35. Частота этих импульсов пропорциональна скорости вращения лебедки 4.

Элеватор 5 перемещается из нижнего положения в верхнее, а сдвиговые регистры 12 — 14 переведены в нулевое состояние путем кратковременного подключения установочного R-входа к источнику сигнала. "0" через ключ 33, При этом на втором выходе 9 датчика 6 присутствует сигнал "1", а на третьем выходе 10 — "0", На первый выход 8 поступают "короткие" импульсы, пропорциональные скорости вращения лебедки 4. На выходе первого элемента 20 НЕ состояние

"1", так как 1-й разряд второго регистра 13 формирует "0". При этих условиях импульсы с первого выхода 8 датчика передаются на счетный С-вход первого регистра 12, последовательно переводят его в состояние "1" (фиг.8а — д). Также последовательно светодиоды 19 блока индикатора 15 переключаются в рабочее положение, указывая на величину перемещения вверх элеватора 5.

После переключения старшего разряда первого сдвигового регистра 12 в "1" (фиг.8д) на выходе первого элемента 32 задержки формируется "1". но только после окончания импульса на первом выходе 8 (фиг.8а, е). Тем самым исключается возможность одновременной записи "1" в п-ом и

1-ом разрядах регистров 12 и 13 и за счет этого повышается точность устройства, Переход старшего разряда первого регистра

12 в "1" свидетельствует о том, что элеватор

5 прошел зону Л 1з (фиг.1), При этом на выходе первого элемента 20 НЕ сигнал равен

"0", что препятствует прохождению импульсов с входа 8 на счетный С-вход первого регистра 12 при спуске элеватора, когда на входе "Сдвиг влево" есть "1". Одновременно открывается первый элемент 23 И и в работу вступает второй регистр 13, который совместно с индикатором 16 фиксируют положение элеватора 5 в зоне Л Iz (фиг.1).

Здесь делитель 28 частоты введен из следующих соображений, С точки зрения точности определения положения элеватора 5 наиболее жесткие требования предъявляются к зонам ЛI<, Л!з, где визуальный контроль за рабочим механизмом буровой установки затруднен, Поэтому для этих зон разрядность регистров 12 и 14 должно быть наибольшей., 5

Дискретность для зоны Л!2 может быть существенно повышена, так как данная зона является визуально достаточно хорошо контролируемой и с точки зрения возникновения каких-либо аварийных ситуаций сравнительно безопасной, Одновременно с этим увеличение дискретности (снижение разрядности) индикации позволяет снизить аппаратурные затраты при реализации индикатора и повысить надежность его работы.

Таким образом, на С-вход второго сдвигового регистра 13 поступает сигнал пониженной частоты до тех пор, пока его старший разряд не переключится в "1". Первый элемент23 И закрывается, а следующий импульс с выхода 8 подается через третий элемент 25 И на счетный С-вход третьего регистра 14, На индикаторе 17 (фиг.1 и 2) фиксируется вход элеватора 5 в зону Л I>, В момент времени записи "1" s старшем разряде третьего регистра 14 поступает команда на вход блока 1 (фиг.1), что влечет за собой торможение электродвигателя 2.

Дается команда на перемещение элеватора 5 вниз ("1" на третьем выходе 10 датчика 6 и "0" на выходе 9, фиг.2). Первый элемент 23 И закрывается, а третий регистр

14 последовательно переходит в нулевое состояние. Светодиоды индикатора 17 выключаются, Затем открывается второй элемент

24 И импульсы с выхода 8 поступают на вход делителя 28 частоты. Происходит обнуление второго региста 13. Как только его первый разряд переключается в "0", через время задержки закрывается второй элемент 24 И и переходит в открытое состояние четвертый элемент 26 И. Запись "0" в и-ом разряде. индикатора 12 (фиг.9а,д) свидетельствует о входе элеватора 5 в зону Л 1з. Прохождение этой зоны рабочим механизмом сопровождается последовательным выключением светодиодом индикатора 15 (фиг.9б,д).

Таким образом, устройство позволяет осуществлять автоматический контроль за положением элеватора. что особенно важно в зонах ЛIq и Л1з, где визуальный контроль элеватора, содержащее датчик скорости вращения лебедки, ключ и первый индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я reM. что, с целью повышения точности, устройство снабжено тремя сдвиговыми регистрами, вторым и третьим индикаторами. тремя элементами

НЕ, четырьмя элементами И, элементом

ИЛИ, делителем частоты и четырьмя элементами задержки, при этол первый выход

1694877 датчика скорости вращения лебедки соединен с первыми входами четырех элементов

И, выходы каждого сдвигового регистра соединены с соответствующими входами каждого индикатора, причем последний выход первого сдвигового регистра через первый элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый выход второго сдвигового регистра через второй элемент задержки соединен с вторым входом второго элемента И и через первый элемент НŠ— со вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого сдвигового регистра, последний выход второго сдвигового регистра через третий элемент задержки соединен через второй элемент

НЕ с третьим входом первого элемента И и непосредственно с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего сдвигового регист-. ра, первый выход третьего сдвигового регистра через четвертый элемент задержки и

5 третий элемент НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ через делитель частоты соединен со счетным входом второго

10 сдвигового регистра, при этом второй выход датчика скорости вращения кабеля соединен с входом "Сдвиг вправо" каждого сдвигового регистра и с четвертым входом первого элемента И, третий выход датчика

15 скорости вращения лебедки соединен с входом "Сдвиг влево" каждого сдвигового регистра и с четвертым входом второго элемента

И, а выход ключа соединен с входами

"Сброс" первого, второго и третьего сдвиго2О вых регистров. е о с о дхос7 о дыкоЯ о

Зб

1694877 йаа8 п

1б94877

&пас

82083 0

Жюд

1694877 c(t) "с(Е!

9g

В О

2 93, д

Чп, с о г.У

Редактор H. Горват

Заказ 4142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Ы

9g

Оу

6п

Яп, Г

Составитель В. Шипов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая