Электропривод вращательного станка геологоразведочного бурения

 

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом бурения и предназначено для автоматического управления электроприводом и вращателя станка геологоразведочного бурения. Цель изобретения - повышение производительности и надежности электропривода. Электропривод содержит тиристорный преобразователь (ТП) 1, датчик 2 тока, асинхронный двигатель 3, дифференцирующее звено 4, фазовращатель 5, датчик 6 вибрации, задатчик 7 скорости и задатчик 8 и регулятор 9 потока. Входы регулятора 9 подключены к выходам задатчика 8 и фазовращателя 5. а выход соединен с первым входом ТП 1. Второй вход ТП 1 соединен с выходом задатчика 7, а выход ТП 1 через датчик 2 с двигателем 3. С выходом датчика 2 соединен вход дифференцирующего звена 4, выход которого подключен к первому входу фазовращателя 5, второй вход фазовращателя 5 соединен с выходом датчика 6. Компенсация возмущений, идущих из забоя в процессе бурения, производится путем формирования принудительной периодической составляющей момента двигателя 3 с помощью сигнала, учитывающего как величину , так и фазу этих возмущений. 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ипиБЦБ„"(д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701997/03 (22) 06.07.89 (46) 07,12.91. Бюл. ¹ 45 (71) Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова (72) И.М.Столяров, А.П.Емельянов, З.Б.Слепцова и.Н.В.Нефедова (53) 622.243(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 636362, кл. Е 21 В 3/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1332004,,кл. Е 21 В 44/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ВРАЩАТЕЛЬНОГО

СТАНКА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к. автоматическому управлению процессом бурения и предназначено для автоматического управления электроприводом и вращателя станка геологоразведочного бурения. Цель изобретения — повышение производительности и

Изобретение относится к системам автоматического управления процессом бурения и предназначено для автоматического управления электроприводом вращательного станка геологоразведочного бурения.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности станка для геологоразведочного бурения.

На фиг.1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг.2 — принципиальная схема фазовращателя; на фиг.3— принципиальная схема регулятора потока.

Электропривод (фиг,1) содержит тиристорный преобразователь 1, датчик 2 тока, „„Ы „„1696685 А1 надежности электропривода. Электропривод содержит тиристорный преобразователь (ТП) 1, датчик 2 тока,. асинхронный двигатель 3, дифференцирующее звено 4, фазовращатель 5, датчик 6 вибрации, задатчик 7 скорости и задатчик 8 и регулятор 9 потока. Входы регулятора 9 подключены к выходам задатчика 8 и фазовращателя 5, а выход соединен с первым входом ТП 1. Второй вход ТП 1 соединен с выходом задатчика 7, а выход ТП 1 через датчик 2 с двигателем 3. С выходом датчика 2 соединен вход дифференцирующего звена 4, выход которого подключен к первому входу фазовращателя 5, второй вход фазовращателя 5 соединен с выходом датчика 6. Компенсация возмущений, идущих из забоя в процессе бурения, производится путем формирования принудительной периодической составляющей момента двигателя 3 с помощью сигнала, учитывающего как величину, так и фазу этих возмущений. 3 ил. асинхронный двигатель 3, дифференцирующее звено 4, фазовращатель5, датчик 6 вибрации, задатчик 7 скорости, задатчик 8 потока и регулятор 9 потока, первый вход которого соединен с задатчиком 8 потока, второй вход — с выходом фазовращателя 5, а выход — с первым входом тиристорного преобразователя 1. Второй вход тиристорного преобразователя 1 соединен с выходом задатчика 7 скорости, а его выход через датчик 2 тока — с асинхронным двигателем

3. Вход дифференцирующего звена 4 соединен с выходом датчика 2 тока, а его выход— с первым входом фазовращателя 5, второй

1696685 вход которого соединен с выходом датчика

6 вибрации.

Фазовращатель 5 (фиг.23 представляет собой известный LR поворотный мост. В качестве трансформатора 10 используется любой однофазный низкочастотный трансформатор напряжения, В одном г лече моста используется резистор 11, в другом в качестве регулируемой индуктивности 12 . используется магнитный усилитель с встречно-параллельным включением рабо, чих обмоток 13. При такой схеме включения

1 коэффициент усиления магнитного усилите:: ля по мощности близок к единице, а коэффициент усиления по напряжению зависит . от выбора одной или нескольких последовательно соединенных обмоток 14 управления и может быть получен любым. Обмотка 14 управления магнитного усилителя подклю; чена к датчику 6 вибрации через согласую:,щий диодный мост 15.

Регулятор 9 потока (фиг,3) выполнен на

,основе усилителя 16 и представляет собой

, пропорционально-интегральный регулятор, выполняющий одновременно функцию суммирования двух сигналов, задания потокосцепления статора и корректирующего напряжения. Используются входные резисторы 17-, 18. В цепь обратной связи включены резис" îð 19 и конденсатор 20.

Резистор 21 включен для температурной стабилизации„Выбор частотного диапазона работы регулятора осуществляется корректирующей цепочкой из конденсатора 22 и

:резистора 23, а также конденсатором 24.

Для защиты регулятора по входу используй>тся диоды 25, 26, включенные между дифференциальными входами микросхемы, Устройство работает следующим образом. . С помощью задатчика 7 скорости и задатчика 8 потока (череэ регулятор 9 потока)

На первый и второй входы тиристорного преобразователя 1 подаются сигналы, опреДеляемые технологией режима бурения на

Выходе тиристорного преобразователя поВвляется напряжение, и начинает работать асинхронный двигатель 3. При бурении дииамическая составляющая момента сопротивления проявляется в виде переменной составляющей тока статора, частота которой 1-10 Гц. Зта переменная составляющая выделяется с помощью датчика 2 тока и дифференцирующего звена 4, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный переменной составляющей электромагнигного момента М, который поступает

1 на первый вход фазовращателя 5, Датчик 6 вибрации, установленный на станине асинхронного двигателя 3, непос5

55 редственно замеряет вибрацию платформы станка, я вля ющуюся резул ьтатом возмущений, идущих из забоя. Сигнал с датчика 6 вибрации поступает на второй вход фазовращателя 5, который изменяет фазу компенсирующего сигнала, пропорционального переменкой составляющей электромагнитного момента М, и должен быть настроен

I так, чтобы волны момента, возникающие в буровом ставе, оказывали минимальное влияние на привод, а также на всю платформу станка в целом, Корректирующий сигнал UK с выхода фазовращателя 5 поступает на второй вход регулятора 9 потока и посредством изменения величины напряжения на выходе тиристорного преобразователя 1 вызывает изменение потокосцепления статора асинхронного двигателя 3 и соответственно развиваемого двигателем электромагнитного момента.

Электромагнитный момент асинхронный машины определяется как

M = (Usm — й> у, Qm ) Qm, П3 t>

S где m, р — число фаз и пар полюсов обмотки статора;

R< — активное сопротивление обмотки статора; в >, — частота поля статора;

Usm, Qm — напряжение и потокосцепление статора (модули векторов).

Из этого выражения видно„что при управлении потокосцеплением статора асинхронного двигателя, в частности, путем введения в регулятор потока периодической составляющей формируется принудительная периодическая составляющая в электромагнитном моменте асинхронного. двигателя.

Частота напря>кения на выходе тиристорного преобразователя 1 и частота поля статора остаются неизменными и определяются сигналом с задатчика 7 скорости. Частота вращения асинхронного двигателя 3 при таком управлении изменяется в пределах, определяемых жесткостью естественной механической характеристики асинхронного двигателя, что практически не сказывается на скорости бурения и производительности работы станка.

Использование электропривода вращательного станка геологоразведочного бурения позволяет обеспечить компенсацию возмущений, идущих из забоя в процессе бурения, за счет формирования принудительной периодической составляющей в электромагнитном моменте исполнительного асинхронного двигателя. Зто дает воз1696685 можность избавиться от вибрации без изменения скорости бурения и приводит в итоге к повышению производительности и надежности станка, к увеличению его срока службы, а также к улучшению условий труда обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Электропривод вращательного станка геологоразведочного бурения, содержащий тиристорный преобразователь, выход которого через датчик тока подключен к двигателю, задатчик скорости, дифференцирующее звено и датчик вибрации, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения его производительности и надежности привода, он снабжен регулятором потока, задатчиком потока и фазовращателем, причем

5 выход задатчика потока подключен к первому входу регулятора потока, выход которого подключен к первому входу тиристорного преобразователя, к второму входу которого подключен задатчик скорости, а выход дат10 чика тока через дифференцирующее звено подключен к первому входу фазовращателя, к второму входу которого подключен датчик вибрации. а выход фазовращателя подключен к второму входу регулятора потока.

169бб85

0т дифреренцируащега

Зуева

Фиг.g

79

0m задатчи- >7 ка потока

- 158

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 4287 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

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

i)7 ф03018 ,оащатеа кпербопу дходу mupucmopно о преобразодатеяя

Составитель Л.Виноградов

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Т,Палий