1.2 Выбор датчика частоты вращения

Имеется 6 скважин, находящиеся на значительном расстоянии от автоматизированного рабочего места оператора, который осуществляет контроль за работой бурильной техники. На его пульт подаётся измеряемая величина (в нашем случае – частота вращения вала турбобура) объектов по шести каналам связи. Непрерывно контролировать частоту вращения вала турбобура очень важно, т.к. от нее напрямую зависит эффективность бурения скважины. Датчик оборотов предназначен для непрерывного контроля частоты вращения вала турбобура в процессе бурения скважин.

Тахогенератор  - это устройство, при вращении вала которого на его выходе вырабатывается электрическое напряжение, величина которого пропорциональна скорости вращения вала тахогенератора. Для съёма этого напряжения традиционно применяется скользящий контакт, состоящий из графитовых щёток и медного коллектора. Однако образующийся на медной поверхности неравномерный оксидный слой вызывает периодические изменения сопротивления контакта, что приводит к колебаниям напряжения тахогенератора в виде шума. На низких скоростях эти шумы сравнимы с полезным сигналом. Тем не менее, медно-щёточный контакт остаётся популярным, так как имеет большое преимущество — отличные скользящие свойства графита и, как следствие, большой срок службы. Избавиться от проблем при работе тахогенератора в неблагоприятных средах поможет такой тахогенератор, у которого на медную рабочую поверхность коллектора нанесена серебряная дорожка.

Крепление тахогенераторов осуществляется либо при помощи фланцев, либо с помощью лап.

Выберем тахогенератор компании Baumer Hubner – gt5 (Рис.1.3, Таблица 2).

Таблица 2 - Технические характеристики тахогенератора GT5

Напряжение	6 мВ/об/мин
Температурный коэффициент	±0.05 %/°C
Пульсации	<= 0.7 % pp
Температурный диапазон	-30 °C - +130°C
Максимальная скорость	10,000 об/мин
Момент инерции	50 г*см2
Класс защиты	IP 00; IP 54

Рис. 1.3 - Тахогенератор GT 5

Тахогенераторы Baumer Hubner обладают следующими преимуществами:

- Измерение скорости и направления вращения осуществляется в режиме реального времени;

- Диапазон измеряемых скоростей значительно превышает 1:20000;

- Устойчивость к механическим и температурным воздействиям;

- Стандартный температурный диапазон от -30° С до +130°С, более низкие температуры (до -50°С) доступны как опция;

- Защита от воздействия морского и тропического (опционально) климата;

- Помехоустойчивость при передаче сигналов;

- Для эффективной передачи сигналов используется двухжильный кабель;

- Нет необходимости в применении дополнительного источника питания;

- Полый вал без подшипников для непосредственного крепления без использования муфты обеспечивает хорошие динамические характеристики.

1.3 Постановка задачи

Целью выпускной квалификационной работы является проектирование устройства КП системы телеизмерения числа оборотов турбобура. На основе описания объектов и анализа типов систем телеизмерения в работе разрабатывается цифровая система телеизмерения. Она обладает, во-первых, наивысшей точностью по сравнению с другими системами и, во-вторых, сравнительно легко реализуется на современной программно-технической базе.

Для разрабатываемой системы предъявляются следующие требования:

1)Диапазон и единицы измерения телеметрической величины:

0-1660 оборотов в минуту;

2) Сигнал с датчика:

0-10 В

3) Максимальная частота измерения телеметрической величины:

f _макс. =0,07 Гц

4) Число измерительных каналов:

6 (3 активных канала, 3 резервных)

5) Требуемая точность телеизмерения:

σ _{ти доп.} = 0,25 %

6) Требуемое быстродействие системы телеизмерения:

τ _{зад. доп =} 100 с

7) Скорость передачи информации по каналу связи:

В = 175 Бод

8)Вероятность искажения в канале связи одного двоичного символа:

1,5 * 10 ^-7

9) Вид интерполяции – параболическая

Для выбора параметров, обеспечивающих реализацию с заданной точностью и наиболее эффективное использование аппаратуры, решаются следующие задачи:

1. Разработать структурную схему телемеханического устройства КП цифровой системы ТИ для контроля рабочего параметра ─ числа оборотов в минуту, с учетом заданных параметров точности;

2. Произвести информационный расчет с целью определения параметров системы телеизмерения и оценки её точности;

3. Разработать и отладить модель телемеханического контролируемого пункта в программной среде Concept для выбранной системы телеизмерения.