книги из ГПНТБ / Овчаренко, В. М. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы учебник

также плюс, лампа отпирается и по ее анодной цепи проходит импульс тока. В другие полупериоды, когда на сетке минус, на аноде также минус и лампа заперта. Таким образом, в анодной цепи лампы про­ текает импульсный ток, переменная составляющая которого замы­ кается через конденсатор, а постоянная составляющая проходит через обмотку РО. Реле срабатывает, его контакты размыкаются, электро­ двигатель отключается от сети, и буровой станок останавливается.

Пятиканальный регистрирующий прибор СК-5

Прибор СК-5 предназначен для автоматической записи контро­ лируемых параметров бурения на диаграммную ленту; он имеет пять независимых друг от друга измерительных и регистрирующих каналов. Все пять параметров могут регистрироваться одновременно; запись осуществляется чернилами на движущейся диаграммной ленте общей шириной 390 мм.

Эксплуатация аппаратуры

Датчики давления, момента, скорости проходки, оборотов и пульт управления поставляются смонтированными на буровом станке. Датчик расхода монтируется с помощью штуцеров в разрыв нагне­ тательной линии промывочного насоса. Пульт приборов крепится на стене буровой в удобном для наблюдения месте. Регистрирующий прибор может размещаться в непосредственной близости или на расстоянии до 10 м от пульта управления.

Соединение отдельных элементов аппаратуры между собой осу­ ществляется входящими в комплект бронированными кабелями. Схема соединения представлена на рис. 83.

Э л е к т р о п и т а н и е . Напряжение питающей сети 380 В подается на первичную обмотку трансформатора через пакетный выключатель ПВ, контакты реле отключения РО, контакты магнит­ ного пускателя М П и предохранитель. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. С одной из них снимается напряжение 36 В, питающее обмотку возбуждения датчика расхода. С другой вторич­ ной обмотки снимается напряжение 127 В, питающее пульт показы­ вающих приборов и регистрирующий прибор СК-5. Один из концов этой обмотки заземляется; заземленный провод 127 В соединяется с корпусами пульта показывающих приборов и регистрирующего прибора СК-5. С незаземленного провода напряжение подается на приборы через индивидуальные предохранители и тумблеры. Смон­ тированный в пульте приборов блок питания БП , состоящий из понижающего трансформатора и двухполупериодного выпрямителя, обеспечивает напряжение постоянного тока 36 В, используемое для

150

питания электромагнитных муфт, промежуточных реле и сигнальной лампы.

Обмотки возбуждения датчиков давления, скорости бурения и момента питаются напряжением 36 В, снимаемым со вторичных обмоток силовых трансформаторов, соответствующих приборов ПКР; обмотка возбуждения датчика оборотов питается от трансформатора регистрирующего канала СК-5.

У с т а н о в к а н у л я п о к а з ы в а ю щ и х п р и б о р о в п р е г и с т р и р у ю щ и х к а н а л о в . Перед измерением стрелки всех приборов должны устанавливаться на нуль, для чего соот­ ветствующим тумблером включают питание прибора и после про­ грева в течение 15—20 мин нажимают кнопку «Установка 0» (см. рис. 79), расположенную справа от шкалы под крышкой прибора. Если ротор потенциометра находится в таком положении, при котором напряжение в измерительной обмотке не индуктируется, то нажатие кнопки не вызовет срабатывания прибора. Если же в измерительной обмотке индуктируется напряжение, то оно через контакты кнопки прикладывается к участку сетка-катод лампы предварительного усилителя, ротор потенциометра начнет поворачиваться и в конечном счете займет крайнее левое положение, при котором напряжение в измерительной обмотке равно нулю. Стрелка-указатель при этом должна установиться на нулевую отметку шкалы. В противном слу­ чае необходимо осторожно снять стрелку с оси, нажимая на кнопку «Установка 0», установить стрелку на нуль шкалы и плотно одеть ее на конус оси. '

Для установки нуля прибора ПКР-21 переключатель «Вес—осе­ вая нагрузка» на пульте управления переводят в положение «Вес» п нажимают кнопку «Установка 0»; при этом должны установиться в нулевое положение ротор компенсатора К 2 и стрелка-указатель «Вес». Затем, продолжая нажимать кнопку «Установка 0», переклю­ чатель переводят в положение «Осевая нагрузка», благодаря чему в нулевое положение устанавливаются ротор компенсатора К г п стрелка-указатель «Осевая нагрузка» (см. рис. 79).

Для установки нуля регистрирующего канала СК-5 после вклю­ чения питания и прогрева нажимают кнопку «Установка 0», размещен­ ную на передней панели показывающего прибора, и, не отпуская ее, проверяют положение пера. Если перо не совпадает с началом (ну­ лем) соответствующей полосы диаграммной ленты, необходимо осла­ бить винты, зажимающие приводной трос пишущего устройства, установить перо на нуль и осторожно завернуть винты.

Установка нуля должна производиться не только для показы­ вающего прибора и регистрирующего канала, но и для всеш измерительного тракта в целом, включая и соответствующий

151

пропорциональное расходу жидкости; усиленный сигнал подается на ПКР-12,

И з м е р е н и е м г н о в е н н о й с к о р о с т и б у р е н и я . При нажатии кнопки ПДП на пульте управления создается цепь через предохранитель ПП тумблер «Скорость проходки», обмот­ ку РБП, контакты кнопки ПДП и резистор R x. Реле срабатывает и замыкает две пары своих контактов. Одна из этих пар обеспечи­ вает самоблокировку реле: при отпускании кнопки цепь будет про­ ходить через обмотку и контакты Р Б П и реле останется под током. Вторая пара контактов Р Б П замыкает цепь муфты ЭМП и лам­ пы ЛСП, зажигание которой сигнализирует о включении датчика. Муфта срабатывает и соединяет приводной барабан с ротором дат­ чика скорости бурения. Ротор начинает вращаться, в измеритель­ ной обмотке датчика ДС индуктируется напряжение, которое по­ дается на вход прибора ПКР, измеряющего скорость проходки.

И з м е р е н и е о с е в о й н а г р у з к и . Тумблер, размещен­ ный на пульте управления, переводится в положение «Осевая наг­ рузка»; в этом положении тумблера реле Р П г, Р П г и муфтыЭ М г, Э М 2 обесточены, ротор компенсатора К 2 заторможен, а ротор компенса­ тора К ! освобожден. Напряжением на ПКР-21 поступает с ДДН или ДДВ.

скорости бурения и осевой нагрузки имеет на пульте приборов по одной сигнальной лампе, которая может подключаться к пружинам минимальной либо максимальной уставки. Подключение лампы к тре­ буемой уставке производится заблаговременно на специальной панели. При замыкании пружин выбранной уставки создается цепь через предохранитель, тумблер, пружины уставки, сигнальную лампу и обмотку реле сигнализации PC. В этой цепи загорается лампа и сра­ батывает PC] его контакты РСХ размыкаются, и разрывают цепь искрогасительного резистора, а контакты РС2 замыкаются и подают напряжение на звонок. Для выключения звукового сигнала нажи­ мают кнопку «Выключен звонок»; при этом реле обесточивается и цепь звонка обрывается.

Р е г и с т р а ц и я п а р а м е т р о в б у р е н и я . Питание прибора СК-5 подается через общий тумблер В и индивидуальные тумблеры и предохранители каналов. Синхронный двигатель ленто­ протяжного механизма СД включается двухполюсным рубильником. На входные зажимы четырех регистрирующих каналов сигналы по­ ступают с дублирующих обмоток индукционных потенциометров соответствующих приборов ПКР, а на пятый канал — с измеритель­ ной обмотки датчика оборотов. Нуль канала числа оборотов выве­ ряется при остановленном шпинделе бурового станка.

152

Технологические возможности аппаратуры ИРБ и методика их использования

Аппаратура ИРБ с регистратором GK-5 позволяет существенно повысить производительность труда при бурении, улучшить ка­ чество работ и баланс времени. Достигается это за счет высоких экс­ плуатационных качеств аппаратуры, обеспечивающих:

1. Поиск оптимальных параметров режимов бурения. Поиск производится шаговым методом, при котором основные параметры режима бурения изменяются по заранее установленным ступеням. Конечная цель поиска — установление такого соотношения между параметрами, при которых скорость бурения будет максимальной.

1

Рис. 84. Запись параметров режима бурения на диаграммной ленте прибора СК-5

2.Соблюдение заданных параметров режима бурения путем наблюдения за показаниями приборов.

3.Проведение механического каротажа, т. е. расчленение пород разреза по их фактической буримости.

4.Предупреждение и обнаружение аварий и осложнений в сква­

жине.

5.Наблюдение за работой бурильных труб, породоразрушающего

инструмента и агрегата в целом.

6. Составление объективного баланса рабочего времени, а также проведение более обоснованного нормирования и планирования буровых работ.

Информация с аппаратуры к оператору поступает путем визу­ альных наблюдений за показаниями приборов, а также в результате расшифровки записей на диаграммной ленте.

Для удобства расшифровки записей каждая из дорожек диаграмм­ ной ленты имеет надпись регистрируемого параметра и покрыта

153

прямоугольной сеткой со сторонами 10x1,2 мм. По оси абсцисс записывается время, а по оси ординат — регистрируемый параметр. В зависимости от желаемого масштаба записи соответственно изме­ няется скорость протяжки ленты.

Характер записи параметров режима бурения на диаграммной ленте СК-5 показан на рис. 84.

При расшифровке записей следует пользоваться общими поло­ жениями х.

Технология бурения

1.Нормальное течение процесса бурения отображается линиями записи, близкими к прямым, параллельным оси абсцисс с ордина­ тами, пропорциональными заданным значениям параметров.

2.При неизменном положении дросселя станка изменение зна­ чений осевой нагрузки свидетельствует о смене буримых пород. Встреча более крепких пород вызывает увеличение осевой нагрузки

иснижение скорости проходки, а в мягких породах, наоборот, осевая нагрузка уменьшается, а скорость проходки увеличивается.

3.При бурении трещиноватых пород происходят существенные

отклонения показаний скорости проходки и крутящего момента от своего среднего значения. При этом характер изменения — скачко­ образный.

4.Затупление резцов и износ коронки приводят к снижению скорости проходки.

5.При самозаклинке керна падает скорость проходки и увели­ чиваются значения крутящего момента.

Осложнения в скважине и аварийные ситуации

1. Прихваты и зашламование снаряда приводят к увеличению значений крутящего момента. Одновременно может снижаться ско­ рость проходки.

2.В случае обрыва бурильных труб крутящий момент резко уменьшается. Если колонну бурильных труб приподнять, то можно заметить уменьшение ее веса, увеличение расхода промывочной жидкости и снижение давления на насосе.

3.Прижог коронки можно обнаружить по увеличению крутя­ щего момента и уменьшению расхода промывочной жидкости.

Неисправности в работе агрегата

1.Неисправности в работе насоса могут привести к пульсациям

исамопроизвольным изменениям расхода промывочной жидкости.

2.Износ фрикциона приводит к проскальзываниям дисков, что

вызывает скачкообразные изменения значений крутящего момента.1

1 Эти положения также справедливы при пользовании показывающими приборами.

154

§3. АППАРАТУРА ТИПА ПКМ

Ма л о г а б а р и т н а я к о н т р о л ь н о - и з м е р и т е л ь ­

аппаратуры ИРБ, показывающие приборы ПКМ4, трансформатор­ ный блок питания Б П Т и полупроводниковый блок питания БПП.

а

Рис. 86. Схема соединения элементов аппаратуры типа ПКМ:

а — для измерения одного параметра бурения; б — для измерения четырех параме­ тров бурения

В приборах ПКМ4 (прибор компенсационный малогабаритный) применен такой же, как и ПКР, компенсационный метод измерения, основанный на сравнении измеряемого и известного напряжений.

Аппаратура ПКМ может использоваться в различных вариантах комплектации в зависимости от числа контролируемых параметров

иналичия источников электроэнергии.

Впростейшем случае для измерения одного параметра бурения в условиях отсутствия промышленной сети переменного тока доста­ точно иметь один прибор ПКМ4, соответствующий датчик и полу­ проводниковый блок питания Б П П (рис. 86, а). Если требуется контролировать все основные параметры бурения при наличии сети переменного тока, комплект аппаратуры включает четыре прибора ПКМ4, столько же датчиков и трансформаторный блок питания Б П Т

(рис. 86, б).1 Возможны, конечно, и другие варианты.

1 При использовании аппаратуры типа ПКМ расход промывочной жидкости измеряется приборами типа ЭМР.

456

Как видно из рис. 86, б, при наличии сети переменного тока все приборы ПКМ питаются от одного блока Б П Т ; питающие напряже­ ния в этом случае подаются с одного прибора на другой по соедини­ тельным кабелям, включаемым в дублирующие разъемы. Выходная мощность трансформаторного блока питания обеспечивает одновре­ менную работу полного комплекта прибора ПКМ. Полупроводни­ ковый блок питания может питать одновременно не более двух при­ боров ПКМ4.

§ 4. ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Одним из важнейших преимуществ электрического метода изме­ рения неэлектрических величин является возможность измерения на расстоянии. Обычно расстояние между точкой замера и электро­ измерительным прибором ограничено десятками или в крайнем слу­ чае несколькими сотнями метров. При дальнейшем увеличении этого расстояния сильно возрастают потери энергии сигнала, передава­ емого по соединительной линии с датчика на электроизмерительный прибор, возникающие вследствие падения напряжения на сопроти­ влении проводов и утечки части тока через несовершенную изоля­ цию линии. В результате сигнал датчика настолько уменьшается и искажается, что измерение становится невозможным.

Вместе с тем в процессе бурения и при эксплуатации скважин требуется проводить измерения не только наземных, но и глубин­ ных параметров. При этом возникает необходимость в передаче показаний датчиков на расстояния до 6—7 км, а в перспективе в связи с проблемой бурения скважин на мантию земной коры до 15—18 км. В наземных условиях показания датчиков иногда необ­ ходимо передавать на расстояния, измеряемые сотнями и даже тыся­

рис. 87. В систему входят: датчик, передающее устройство, канал связи, приемное устройство и электроизмерительный прибор.

Рис. 87. Структурная схема телеизмерительной системы

Измеряемая неэлектрическая величина воздействует на датчик, в котором преобразуется в один из электрических параметров или э. д. с. Электрическая величина, образующаяся на выходе датчика, обычно неудобна или вовсе непригодна для передачи по каналу «связи. Поэтому она поступает в передающее устройство, в котором

157

преобразуется во вспомогательный параметр, удобный для передачи по каналу связи. В наземных условиях чаще всего используются каналы проводных линий связи, а при их отсутствии, а также при передаче телеизмерительных сигналов от движущихся объектов — каналы радио- и радиорелейных линий связи.

При телеизмерениях глубинных параметров в скважинах элек­ трические сигналы из забоя на дневную поверхность могут переда­ ваться по проводным линиям, по силовым кабелям погружных элек­ тродвигателей, по колонне труб и по окружающей их земной поверхности. Передача информации с датчиков возможна также гидравлическими сигналами по промывочной жидкости и акусти­ ческими сигналами по металлу труб или по жидкости.

С выхода канала связи сигнал поступает в приемное устройство, где происходит обратное преобразование: вспомогательный пара­ метр, переданный по каналу, преобразуется в такую же электриче­ скую, величину какая была на выходе датчика. С приемного устрой­ ства эта величина поступает на электроизмерительный прибор.

Измерительные сигналы могут передаваться по каналам связи различными методами. При работе на расстоянии до 15—25 км чаще используют систему, в которой по линии связи передается постоян­ ный ток, сила которого изменяется пропорционально измеряемому неэлектрическому параметру, что и фиксируется измерительным прибором, включенным на другом конце линии.

Передача измерительных сигналов на большие расстояния обычно осуществляется импульсами постоянного тока по телеграфным каналам или переменным током по телефонным каналам.

В первом случае измеряемая величина воздействует на один из параметров, передаваемых по каналу импульсов: продолжительность (ширину), фазу, частоту следования или амплитуду. Изменение этих параметров фиксируется на приемном конце канала связи и в конечном счете определяет силу тока, протекающего через изме­ рительный прибор.

Во втором случае измеряемая величина воздействует на частоту передаваемого по каналу переменного тока, а на приемном конце изменение частоты принимаемых сигналов приводит к соответству­ ющему изменению тока, проходящего через прибор.

Телеизмерительная аппаратура ТИС-1200

Эта аппаратура предназначена для измерения осевой нагрузки и крутящего момента непосредственно на породоразрушающем инструменте в процессе бурения; результаты измерений передаются из скважины по беспроводному каналу связи на наземную аппара­ туру! установленную на буровой.

158