Регистратор механической скорости бурения РСБ-ТПУ

Регистратор РСБ-ТПУ предназначен для геологоразведочных буровых станков с подачей инструмента с лебедки; в принципе может быть применен и при бурении скважин на нефть и газ.

Основными узлами регистратора являются пульт, датчик и самописец — миллиамперметр Н343. Схема датчика и индуктивных преобразователей показана на рис. 3.26, 6, в.

Датчик регистратора 1 своим основанием 2 крепится на мачте 3 (рис. 3.26, а) и имеет тросовую связь 4 с вертлюгом-сальником 5. Тросик одним витком охватывает барабан датчика и преобразует поступательное движение инструмента во вращательное якоря 6 (рис. 3.24, а, б). Второй конец тросика прикреплен к каретке-контргрузу (F) 7, движущейся по оттяжке 8 при перемещении вертлюга-сальника.

Принцип работы датчика заключается в выдаче чередующегося ряда импульсов напряжения t/д (от первого и второго индуктивных преобразователей), интервал во времени между которыми 7д соответствует углубке в 1 см. Интервал Гд заполняется стандартными импульсами. Сосчитанные стандартные импульсы за время 7д преобразуются в показания прибора — среднюю механическую скорость бурения в предыдущем интервале углубки в 1 см.

Индуктивные преобразователи 9 собраны на Ш-образном сердечнике, имеющем разомкнутую магнитную цепь. На среднем стержне расположена катушка с обмоткой возбуждения W1. На крайних стержнях расположены измерительные обмотки W2 и W3, включенные последовательно и встречно. При замыкании пластинкой 10 якоря 6 зазора индуктивного преобразователя возникает наведенный импульс напряжения t/д, используемый для работы схемы.

Импульсы с индуктивных преобразователей датчика поступают на входы формирователей прямоугольных импульсов. С формирователей импульсы поступают на раздельные входы триггеров устранения влияния вибраций. При вибрациях каждым преобразователем выдается серия импульсов t/д, но схема воспринимает только первый импульс от каждого преобразователя. С выхода триггера импульсы поступают на схемы временных импульсных задержек, выполненных на основе ждущего мультивибратора.

Рис. 3.26. Схема датчика регистратора РСБ-ТПУ и его монтажа на мачте: а — схема монтажа датчика; б — схема датчика; в — схема индуктивного преобразователя.

Схема измерения включает счетчик со счетным входом, схему переноса на основе логических схем И, схему блокировки и служит для счета числа импульсов, поступающих с генератора эталонных импульсов за время Гд между смежными импульсами от двух индуктивных преобразователей. Счет импульсов производится в двоичной системе, максимальная емкость счетчика 2⁶ (64 импульса). Каждому числу импульсов отвечает вполне определенное состояние триггеров, т. е. однозначно определяется скорость бурения. Начало и конец интервала счета Г_д определяет импульс со схемы временных импульсных задержек, который с помощью ключа производит сброс счетчика в начале следующего (или в конце предыдущего) интервала, т. е. приводит счетчик в состояние, отвечающее 0 импульсов. После сброса счетчика начинается новый счет числа эталонных импульсов, пока следующий импульс со схемы временных импульсных задержек (или в конечном итоге с датчика) не сбросит счетчик снова на 0.

Перед сбросом счетчика, с помощью схемы переноса, выполненной на логических элементах, производится перенос (перезапись) числа сосчитанных импульсов в схему памяти с целью дальнейшего их преобразования в показания прибора.

При высокой скорости бурения время Гд мало, и в схему счета пройдет и будет перенесено в схему памяти малое число импульсов.

При низкой скорости бурения число импульсов может оказаться более 64-х, например 74. 64-м импульсом триггеры схемы счета примут состояние 0, соответствующее состоянию сброса. Считывающий импульс с датчика перепишет в схему памяти 10 импульсов, что должно соответствовать высокой скорости бурения. Для устранения такого положения введена схема блокировки. Схема преобразования служит для запоминания числа импульсов с генератора, прошедших в схему счета за время Гд и преобразования этого числа в отсчеты показывающего и регистрирующего приборов. Схема содержит схемы памяти с раздельным запуском и цифроаналоговый преобразователь ЦАП. До перезаписи импульс с датчика, проходя через формирователь, производит сброс состояния триггеров памяти в положение 0 импульсов.

К выходам триггеров памяти подключен ЦАП, который преобразует число импульсов, записанных в память, в выходное напряжение Овых (3.21), измеряемое электроизмерительными приборами (микроамперметр и самописец Н343) магнитоэлектрической системы, проградуированными в единицах скорости бурения.

где Свых — выходное напряжение ЦАП; К — коэффициент пропорциональности; Е — напряжение источника питания; т — число импульсов, записанных в память.

Если в память не записано ни одного импульса, стрелки приборов покажут максимальное значение скорости. При числе импульсов 63 и более стрелки приборов остаются на нуле.

Генератор эталонных импульсов предназначен для генерирования импульсов, заполняющих период Гд.

Для равномерной шкалы приборов при минимальной погрешности показаний схема содержит специальный генератор с автоматически изменяющейся длительностью эталонных импульсов, при этом скорость увеличения длительности эталонных импульсов выше скорости увеличения интервала 7д. Частота генератора эталонных импульсов меняется в зависимости от их числа, прошедших в схему счета.

Регистратор РСБ-ТПУ при незначительных изменениях схемы монтажа может быть применен на любых буровых станках и при любой подаче инструмента.

Краткая техническая характеристика регистратора РСБ-ТПУ

Диапазон измерения, м/ч …0−2, 0−20.

Приведенная погрешность, % …±4,5.

Источник питания …(220 ± 44) В, (50 ± 2) Гц.