книги из ГПНТБ / Рысс Ю.С. Поиски и разведка рудных тел контактным способом поляризационных кривых

Другой вид мешающих эффектов связан с электрохимическими процессами на материале электрода-снаряда. В общем случае, по­ скольку поверхность электрода существенно меньше поверхности оруденения, эти эффекты пренебрежимо малы. Однако при опреде­ ленных условиях они могут проявляться. Это происходит, в част­ ности, если материал электрода подвержен коррозии. Для преодоле­ ния в л и я н и я рассматриваемых эффектов желательно иметь контакт стойким против коррозии и значения возможных потенциалов реак­ ций на веществе контакта по абсолютной величине (для ка­ тодных и анодных процессов) больше, чем аналогичные потенциалы на обследуемых минералах. К числу лучших материалов, отвеча­ ющих требуемым качествам, относится платина. Однако в широком диапазоне условий можно пользоваться нержавеющей сталью.

Вспомогательный питающий заземлителъ должен соответствовать двум основным требованиям. Во-первых, его сопротивление зазем­ ления целесообразно иметь меньшим, чем сопротивление остальной питающей цепи, в частности сопротивления заземления рудного тела. Во-вторых, его устройство должно быть технически удобным и не затруднительным. Условие низкого сопротивления заземления относится в равной степени и к питающим проводам, и к кабелю. Его выполнение позволяет максимально использовать энергию источ­ ника тока на электрохимические реакции, а не на бесплодное ее рас­ сеяние на ненужных нагрузках.

Другое требование об удобстве устройства заземлителя имеет тривиальный смысл: не затрачивать труда больше чем необходимо. Из теории и практики заземлителей следует, что вполне удовлетво­ рительным вспомогательным заземлителем может быть устройство, состоящее из стальных штырей длиной 0,75—0,80 м, диаметром 20— 100 мм, разнесенных друг от друга на несколько метров так, чтобы охватывалась по возможности большая площадь участка заземле­ ния. Удобно штыри расположить в виде 3—5 линий, расходящихся из центральной точки по 20—50 штырей в каждой линии. Еще более эффективен заземлитель, сделанный из буровых труб, уложенных или загнанных под углом к горизонту на болотистых участках. Ка­ чество заземлителя характеризуется сопротивлением его заземления, которое сравнивается с сопротивлением заземления рудного тела. И то и другое сопротивление определяется путем пропускания тока через заземлитель с измерением силы тока I и потенциала заземли­ теля U по отношению к удаленной точке («бесконечность») и деления второй измеренной величины на первую:

Потенциал заземлителя измеряют, присоединяя одну клемму вольтметра к самому заземлителю, а другую — к вспомогательному электроду в удаленной точке. Если до пропускания тока между за­ землителем и электродом имеется разность потенциалов,то ее компен­

быть его стабильность при прохождении тока разной силы и воздей­ ствии тепловых влиянии. Кроме того, величина сопротивления ком­ пенсации не должна быть слишком большой, чтобы не быть потреби­ телем значительной доли энергии источника питания. Удобно со­

фазной сетью на 220 в и частотой 400 гц. Электрическая энергия от агрегата поступает в аппаратурную группу через блок защиты (БЗ) 2, обеспечивающий отключение агрегата от нагрузки в случае нарушения соединеиий между группами.

В аппаратурной группе переменный ток преобразуется в постоян­ ный с изменением величины по любому закону с помощью преобра­ зователя переменного тока. Преобразователь состоит из силового трансформатора 9, вентильного блока 13, системы управления вен­

вичная и вторичная обмотки трансформатора включены секционыо. Секции по каждой фазе с помощью переключателей 9, 10 могут вклю­ чаться последовательно или параллельно. Первичные обмотки вклю­ чены по схеме «треугольник», вторичные — по схеме «звезда». От трансформатора напряжение подается на вентильный блок 13, после которого напряжение на нагрузке может изменяться в пре­ делах 0—100, 0—200 и 0—400 в. На различных участках силовой цепи установлена световая сигнализация 4, 5 7, информирующая

Рис. 5. Электрическая функциональная схема станцпп КСПК-1.

о положении коммутирующей аппаратуры. На выходе вентильного блока установлены индикаторные вольтметр 12 выходного напряже­ ния и амперметр 14 тока в нагрузке. Вентильный преобразователь представляет собой трехфазный мост на управляемых диодах — тиристорах. Параллельно вентильному мосту включается обычный диод большой мощности, который обеспечивает протекание тока индуктивной нагрузки при всех закрытых тиристорах и независимую работу выпрямительных мостов при последовательном включении разных преобразователей на одну нагрузку.

С преобразователя переменного тока в нагрузку поступает изме­ няющийся по величине постоянный ток. В цепи постоянного тока последовательно включены измеритель токов 23, переключатель

реверса 25 и сопротивление компенсации 26. Один полюс преобразо­ вателя после переключателя реверса и сопротивления компенсации

телю.

Измеритель тока в нормальном режиме работы является контроль­ ным прибором, по которому градуируется регистрирующий прибор (самописец) по токовой координате и контролируется стабильность градуировки во время записи поляризационных кривых. Он состоит из измерительного прибора и набора шунтов для измерения силы тока разной величины. Шунты включаются в питающую цепь сило­ вым переключателем. Измерительный прибор подключается к шун­ там через индивидуальные для каждого диапазона измерения под­ строечные сопротивления. С их помощью можно в лабораторных условиях градуировать измеритель тока по эталонным приборам. Для поиска рабочей точки контакта в скважине параллельно шунту на 2,5а подключается дополнительный прибор 36, который размещен на пульте оператора в лебедочной группе.

Сопротивление компенсации 26 состоит из набора сопротивлений большой стабильности. Они включены в цепь тока с помощью сило­ вого переключателя, причем величина включенного сопротивления отмечается блоком сигнализации 21. Напряжение с сопротивления компенсации поступает сразу на два блока: на измеритель потенциа­ лов 28 для компенсации части измеряемого напряжения и на токовую координату регистрирующего прибора 27 для записи величины силы тока в питающей цепи. В отдельных случаях в качестве сопротивле­ ния компенсации используется сопротивление силовых жил кабеля, соединяющего источник питания с рудным объектом. Сопротивление компенсации выбирается переключателем, расположенным на изме­ рителе потенциалов. Точная величина напряжения компенсации под­ бирается делителем в измерителе потенциалов. Сопротивление дели­ теля может изменяться ступенями «Грубо» и «Точно».

На вход измерителя потенциалов напряжение поступает от кало­ мельного неполяризующегося электрода 39, расположенного на по­ верхности земли. Измеряемое напряжение складывается с напряже­ нием компенсации на схеме суммирования. Напряжение с выхода измерителя, являющееся частью измеряемого напряжения и вклю­ чающее в себя информацию о потенциале электрохимических реак­ ций, поступает на вход двухкоординатного самописца для регистра­ ции соответствующих величин вдоль оси потенциала.

Электрохимические процессы на поверхности исследуемого объек­ та могут идти при его анодной или катодной поляризации. Поляри­ зация меняется переключателем реверса, имеющего дистанционное управление. Изменение осуществляется с пульта управления ревер­ сом тока 22^ Состояние, в котором находятся контакторы реверса, отражается на блоке сигнализации в виде световых надписей. В ка­

честве вспомогательных используются блок управления снарядом 34, переговорное устройство 33 и балластное сопротивление 30.

Для обеспечения качественного контакта токопроводящих цепей с исследуемым объектом в скважине используется специальный скважинный питающий электрод-снаряд 40—44. Для обеспечения контакта с рудой на снаряд подаются с определенным периодом от­ рицательные импульсы, которые поступают на привод 41 качающего насоса. Для освобождения снаряда на его привод посылается поло­ жительное напряжение. Импульсы для управления снарядом гене­ рируются в соответствующем блоке 34. Команды на снаряд пода­ ются с пульта управления снарядом 24. Режим работы снаряда отражается на световом табло блока сигнализации. Задающим эле­ ментом импульсов в блоке управления снарядом является мульти­ вибратор, который включается по команде с пульта управления снарядом и выключается при срабатывании датчика давления 44 в снаряде, причем одновременно с выключением мультивибратора включается сигнализация о том, что снаряд находится в рабочем состоянии.

В отдельных режимах работы станции требуется дополнительно нагружать преобразователь переменного тока, чтобы обеспечить регулирование тока в нагрузке в большом динамическом диапазоне. Балластное сопротивление 30 включается с помощью индивидуаль­ ного выключателя 29 с тепловой защитой.

Громкоговорящая установка 32, 33, 35, 37 состоит из усилителя мощности 33 низкой частоты, нагруженного на два динамических громкоговорителя. Один громкоговоритель 35 установлен на ап­ паратурной группе для обеспечения звуковой сигнализации на боль­ шое расстояние. Второй громкоговоритель 37 находится в кабине лебедочной группы для команд оператору при поиске рабочей точки контакта в скважине.

КОНСТРУКЦИЯ БЛОКОВ И УЗЛОВ СТАНЦИИ

Вся аппаратура станции выполнена в блоках. Преобразователь переменного тока размещен в вертикальном блоке. В его нижней части расположен масляный трансформатор. Над трансформатором установлен вентильный блок с вентилятором. Над вентильным бло­ ком укреплен расширительный бачок масляного трансформатора. В нише преобразователя на боковой стенке помещена система упра­ вления вентилями, которая подключается к вентильному блоку и к другим узлам через штыревые разъемы. На передней панели пре­ образователя установлены индикаторные приборы, позволяющие измерять ток и напряжение на его выходе.

В средней части передней панели преобразователя установлены выключатели силового трансформатора и цепей управления. В нише под выключателями находится штурвал оси привода переключате­ лей силового трансформатора. Все органы управления связаны с сиг­ нальными лампочками. В нижней части боковой стенки блока

размещена присоединительная панель со штыревыми разъемами, через которые блок преобразователя включается в схему станции КСПК.

Измерительная и регистрирующая аппаратура, а также вспомо­ гательные устройства скомпонованы в пульте управления станции. Пульт состоит из горизонтальной и вертикальной частей, которые сочленяются между собой под углом 120°. Пульт установлен на двух тумбах с декоративными передними панелями. На верху вертикаль­ ной части пульта находится световое табло блока сигнализации. В левой части расположен блок измерителя токов, на котором со­ средоточены все органы управления током: переключатели реверса, управление снарядом, включение напряжения сети, включение освещения пульта и включение питания всех блоков пульта.

В правой части установлен измеритель потенциалов. На нем со­ средоточены органы управления, необходимые для настройки аппа­ ратуры и измерения потенциалов реакции: переключатель пределов измерения, переключатель входных цепей, выключатели в цепях сигнала и компенсации, переключатели делителей для подбора напряжения компенсации, выключатель выходного сигнала на само­ писец, переключатель полярности измерительного прибора.

В горизонтальной части пульта, слева, в герметизированной нпше установлен двухкоординатный самописец ПДС-021. Справа, напротив измерителя потенциалов, находится времязадающіш блок.

Всредней части под откидывающимися крышками закреплены блок управления снарядом и блоки усилителей переговорного устройства.

Врабочем положении самописец выдвигается из герметичной ниши на горизонтальной доске, на которой он закреплен с помощью амор­ тизационных прокладок. На самописце сосредоточены все органы, обеспечивающие калибровку самописца по показаниям приборов измерителя токов п измерителя потенциалов. На времязадающем блоке установлены органы управления изменением тока в питающей цепи и часы с секундомером.

Влевой тумбе под пультом управления размещены сопротивле­ ние компенсации с переключателем и контакторы постоянного тока для реверса токов питающей цепи. На лицевую панель блока вы­ ведена ручка управления переключателем. В правой тумбе устано­

влены балластные сопротивления с выключателем, размещенным на лицевой панели тумбы. На задней стенке пульта управления име­ ется присоединительная панель со штыревыми разъемами для вклю­ чения пульта в схему станции КСПК-1. На кронштейнах над рабо­ чими поверхностями пульта в глубоком софите установлена лампа дневного света, которая обеспечивает бестеневое освещение всех органов управления и измерительных приборов.

К комплекту измерительной аппаратуры принадлежит каломель­ ный неполяризующийся электрод, а также скважинный электродснаряд. Снаряд состоит из цилиндрической резиновой камеры, с внешней стороны которой по образующим закреплены спиральные пружины из нержавеющей стали, выполняющие роль контактиру­ ющих токопроводящих элементов. Внутренняя полость камеры

заполнена веретенным маслом, которое специальным насосом под давлением может перекаливаться в полость камеры из расходной емкости, выполненной из эластичного материала. Резиновая камера и эластичная расходная емкость соединяются вторым каналом, по которому обеспечивается обратное перетекание жидкости. Этот ка­ нал перекрыт предохранительным клапаном, открывающимся при давлении рабочей жидкости в резиновой камере больше допустимого. Предохранительный клапан имеет привод для принудительного дистанционного открытия, чем обеспечивается уменьшение размеров резиновой камеры до исходной величины. В качестве приводов на­ соса и предохранительного клапана используются электромагниты с большим ходом якоря.

Для работы электромагнита насоса на его катушку поступают импульсы напряжения отрицательной полярности. На катушку элек­ тромагнита предохранительного клапана подается положительное напряжение. Снаряд присоединяется к силовому кабелю через спе­ циальную герметичную полумуфту, в полости которой размещены диоды, обеспечивающие разделение отрицательных импульсов и по­ ложительного напряжения, поступающих в снаряд по одной жиле управления кабеля. В снаряде имеется датчик максимального давле­ ния, который срабатывает, как только давление рабочей жидкости в резиновой камере достигает пределов (1,5-^2,8) • ІО5 н/см2. По сигналу датчика прекращается поступление отрицательных им­ пульсов напряжения. Все механические сочленения снарядов вы­ держивают внешнее давление среды величиной 200 • ІО5 н/см2. Наружная поверхность снаряда покрыта изоляционным слоем из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой.

Кроме перечисленных блоков и узлов в станцию самостоятель­ ными блоками входят дизель-электрический агрегат АД-30, пред­ ставляющий собой спаренную установку дизельного мотора и гене­ ратора трехфазного электрического тока, а также лебедка с кабелем, провода, штыри-заземлители и другое вспомогательное оборудова­ ние, включающее мотор-генератор АБ-2 для автономного питания измерителя потенциалов. Дизель-электрический агрегат имеет пульт управления с соответствующими органами управления и системой сигнализации, позволяющих заводить двигатель, регулировать ре­ жим его работы, а таюке включать и регулировать режимы функцио­ нирования генератора по каждой фазе. С помощью кабелей с разъема­ ми и специальных щитов дизель-агрегат соединяется с блоком пре­ образователя переменного тока.

Лебедка с кабелем вращается механическим приводом от мотора автомобиля. Для управления спуско-подъемными операциями ле­ бедке приданы соответствующие пульты управления, на которых вынесены регуляторы движением лебедки, микрофон и телефон пере­ говорного устройства, а также приборы, отмечающие глубину сна­ ряда, силу тока, идущего через снаряд и пр. Кабель на лебедке через коллектор соединяется с выходом вентильного блока дополнитель­ ным присоединительным кабелем. Отдельными проводами пульты

управления лебедки связаны с пультом управления станции и дат­ чиками глубины и скорости, установленными на блок-балансе, с которого кабель опускается в скважину.

КОМПОНОВКА СТАНЦИИ КСПК-1

Весь комплекс оборудования и аппаратура станции КСПК-1 раз­ мещены на трех автомобилях повышенной проходимости в специаль­ ных геофизических кузовах и состоит из трех функциональных групп: аппаратурная, энергетическая и лебедочная (рис. 6).

Рис. 6. Станция в работе на местности

Аппаратурная группа (рис. 7) оборудована на автомобиле ГАЗ-66. Кузов имеет большое остекление для хорошего обзора уча­ стка. В передней части кузова слева размещен пульт управления, справа — блок выпрямителя (рис. 8). В ящике левого дивана уста­ новлены легкие ящики для хранения каломельных электродов и за­ креплены две катушки с проводом для подключения каломельного электрода. На правой стенке кузова и на задней стенке укреплены откидные столики. Над правым диваном на боковой стенке размещен пульт включения печки для обогрева кузова, на задней стенке висит бескислотный огнетушитель. Над левым диваном на задней стенке установлены вешалка, аптечка и радиоприемник.

С внешней стороны по левому борту в кузове имеется люк с от­ кидной крышкой, в котором установлен присоединительный щит. Крышка люка снабжена защитной блокировкой, которая обесто­ чивает станцию, если люк открывается. На задней стенке вверху

установлен кронштейн для крепления дннамика громкоговорящей установки. Внизу под динамиком имеется устройство для крепления запасного колеса автомобиля, а по левому борту устанавливается в транспортном положении откидная лестница.

Рпс. 8. Интерьер аппаратурной группы.

Энергетическая группа оборудована на автомобиле ЗИЛ-131. Кузов имеет боковую и заднюю двери, обеспечивающие вентиляцию воздуха при работе установки. В средней части кузова размещен серийный дизель-электрический агрегат АД-30 (рис. 9) В передней