Електропривiд бурового механізму

Електропривід бурового механізму, що містить тиристорний перетворювач, вихід якого через давач струму під'єднано до двигуна, задавач швидкості, задавач потоку, вихід якого під'єднано до входу регулятора потоку, який відрізняється тим, що введено давач напруги, блок виділення електрорушійної сили, спостерігач швидкості, регулятор швидкості, перший суматор, обчислюва льний блок, спостерігач потоку, другий суматор, блок керування режимами роботи приводу, блок змінювання ємностей комутуючих конденсаторів, вихід давача напруги під'єднано до перших входів спостерігача потоку, швидкості та блока виділення електрорушійної сили, вихід обчислювального блока під'єднано до других входів спостерігачів потоку і швидкості, вихід давача струму під'єднано до других входів блока виділення електрорушійної сили, регулятора потоку і до третього входу спостерігача потоку, давач швидкості під'єднано до першого входу регулятора швидкості, вихід блока виділення електрорушійної сили під'єднано до другого входу регулятора швидкості, перший вихід блока керування режимами роботи приводу під'єднано до другого входу блока змінювання ємностей комутуючих конденсаторів, а другі виходи блока керування режимами роботи приводу під'єднані до третіх входів регуляторів потоку і швидкості, входи першого суматора під'єднані до виходів спостерігача і регулятора швидкості, вихід першого суматора під'єднано до входу системи керування інвертора, входи другого суматора під'єднано до виходів спостерігача і регулятора потоку, вихід другого суматора під'єднано до входу системи керування випрямляча перетворювача Винахід відноситься до систем автоматичного керування і регулювання процесом буріння Відома система автоматичного керування бурового механізму (ас СРСР № 1332004 кл Е21В44/00 від 27 03 1986 Опуб 23 08 1987 Бюл №31), яка містить тиристорний електропривод постійного струму подавання і ротору бурових механізмів Суттєвим недоліком системи автоматичного керування бурового механізму є застосування двигунів постійного струму Двигуни постійного струму у порівнянні з асинхронними двигунами при однакових швидкостях і потужностях у півтора-два рази важчі та у три рази дорожчі Момент інерції і відношення його до пускового момента, які визначають швидкодію асинхронного двигуна у два-два з половиною рази менше, ніж у двигунів постійного струму Двигун постійного струму оснащено колектором, який суттєво знижує надійність та ускладнює експлуатацію Відомий електропривод обертального верстата геологорозвідувального буріння (прототип, а с СРСР № 1696685 Е21В44/00 від 06 07 1989 Опуб 07 12 1991 Бюл № 45), що вміщує тиристорний перетворювач, вихід якого через давач струму під'єднано до двигуна, задавач швидкості, диференціююча ланка, давач вібрації Електропривод наділений регулятором потоку, задавачем потоку і фазообертачем, вихід задавача потоку підключається до першого входу регулятора потоку, вихід якого сполучено до першого входу тиристорного перетворювача, до другого входу якого сполучено задавач швидкості, а вихід давача струму крізь диференціюючу ланку підмикається до першого входу фазообертача, до другого входу якого сполучено давач вібрації, а вихід фазообертача сполучено до другого входу регулятора потоку У прототипі система керування розімкнена по швидкості, що спричиняє суттєве зниження діапазону керування Це пояснюється тим, що у розім о> 42249 кненій системі зі зменшенням швидкості обертання зменшується абсолютне критичне ковзання Водночас росте резистивний опір статора по відношенню до реактивного опору Наслідком зменшення абсолютного критичного ковзання зі зменшенням швидкості обертання є спад максимального момента і жорсткості механічних характеристик При низьких частотах обертання, які потребуються у технологічних режимах розбірки бурової штанги, де потребуються "повзучі" швидкості при наявності великих крутячих моментів, працеспроможність двигуна взагалі виявляється неможливою В основу винаходу поставлено задачу удосконалення електропривода бурового механізму шляхом введення нових елементів, забезпечити потрібну жорсткість механічних характеристик привода на нижній межі керування, при змінному навантаженні і за рахунок цього з'являється можливість забезпечення технологічного режиму роз'єднання бурових штанг, що сприяє зменшенню часу розібрання бурильної колони, та інтенсифікації бурильних робіт Поставлена задача вирішується тим, що у відомому електроприводі бурового механізму, що вміщує тиристорний перетворювач, вихід якого через давач струму під'єднано до двигуна, задавач швидкості, задавач потоку, вихід якого під'єднано до першого входу регулятора потоку, згідно з винаходом введено давач напруги, блок виділення електрорушійної сили, спостерігач швидкості, регулятор швидкості, перший суматор, обчислювальний блок, спостерігач потоку, другий суматор, блок керування режимами роботи приводу, блок змінювання ємностей комутуючих конденсаторів, вихід давача напруги під'єднано до перших входів спостерігача потоку, швидкості та блока виділення електрорушійної сили, вихід обчислювального блока під'єднано до других входів спостерігачів потоку і швидкості, вихід давача струму під'єднано до других входів блока виділення електрорушійної сили, регулятора потоку і до третього входу спостерігача потоку, задавач швидкості під'єднано до першого входу регулятора швидкості, вихід блока електрорушійної сили під'єднано до другого входу блока змінювання ємностей комутуючих конденсаторів, а другі виходи блока керування режимами роботи привода під'єднані до третіх входів регуляторів потоку і швидкості, входи першого суматора під'єднані до виходів спостерігача і регулятора швидкості, вихід першого суматора під'єднано до входу системи керування інвертора, входи другого суматора під'єднані до виходів спостерігача і регулятора потоку, вихід другого суматора під'єднано до входу системи керування випрямляча перетворювача На фіг зображена структурна схема електропривода бурового механізму Електропривод вміщує тиристорний перетворювач 1, давач струму 2, давач напруги 3, двигун 4, блок змінювання ємностей 5, обчислювальний блок 6, задавач потоку 7, спостерігач потоку 8, спостерігач швидкості 9, блок виділення електрорушійної сили 10, регулятор потоку 11, перший су матор 12, задавач швидкості 13, другий суматор 14, регулятор швидкості 15, блок керування режимами роботи привода 16 Електропривод бурового механізму працює таким чином У залежності від виконання технологічних операцій буріння або роз'єднання гвинтових з'єднань ланок бурової штанги блоком керування режимами роботи привода 16 настроюється система керування Режим буріння Блоком керування режимами роботи привода 16 встановлюється мінімальне значення ємностей у блоці змінювання ємностей комутуючих конденсаторів 5 та відмикається задаючий другий вихід блока керування режимами роботи привода 16 від третіх входів регулятора потоку 11, швидкості 15 У обчислювальному блоці обраховуються поточні координати асинхронного двигуна 4, недоступні безпосередньому спостереженню при роботі привода Еталонні значення, обраховані на обчислювальному блоці 6, надходять на другі входи спостерігачів потоку 8, швидкості 9, де вони порівнюються з дійсними значеннями контролюємих координат Вихідний сигнал спостерігача швидкості 9 пропорційний швидкості обертання ротора двигуна 4 Регулятор швидкості 15 порівнює сигнал задавача швидкості 13 з сигналом на вході блока виділення електрорушійної сили 10 Вихідний сигнал регулятора швидкості 15, є сигналом, пропорційним ковзанню ротора двигуна 4, складається першим суматором 12 з сигналом, пропорційним швидкості обертання ротора Через це вихідний сигнал першого суматора 12 є заданиям швидкості обертання поля статора двигуна 4 Цей сигнал надходить до системи керування інвертором тиристорного перетворювача 1 Регулятор потоку 11 коректує сигнал задавача потоку 7 сигналом, пропорційним струму статора двигуна 4 Вихідний сигнал регулятора потоку коректується вихідним сигналом спостерігача потоку 8 на другому суматорі 14 Результуючий сигнал з виходу другого суматора 14 є керуючим для системи керування випрямлячем тиристорного перетворювача 1 Режим розбірки бурової штанги По закінченні технологічної операції буріння збирається бурова штанга, складена із послідовно з'єднаних механічних ділянок, закріплених поміж собою різьбовим з'єднанням Для розгвинчування механічних ланок бурової штанги блок керування режимами роботи привода 16 у блоці змінювання ємності комутуючих конденсаторів 5 збільшується ємність конденсаторів шляхом паралельного під'єднання конденсаторних батарей Цим забезпечується надійність запирання тиристорів інвертора струму перетворювача 1 Крім того, блок керування режимами роботи привода 16 подає керуюче діяння з другого виходу на регулятори потоку 11 і швидкості 15 Цим забезпечується ударне прикладання крутячого моменту привода на нижньому діапазоні керування швидкості при реверсі і вибірки зазорів в механічній передачі, що забезпечує роз'єднання різьбових з'єднань поміж механічними ланками бурової штанги 42249 ФІГ. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22