Преобразователи

Преобразователь веса инструмента ППВИ-3 пред­назначен для измерения веса инструмента и нагрузки на долото. В состав его входят: первичный преобразователь, устанавливаемый стационарно в механизме для крепления неподвижного конца талевого каната между подвижным рычагом и основанием механизма; промежуточный преобразователь и усилитель, размещаемые в шка­фу управления комплексом или в стойке индикаторного табло.

Чувствительный элемент датчика — чашечная мембрана — имеет две параллельные стойки, на каждой из которых с двух сторон ук­реплены ферритовые чашки с катушками индуктивности. Против каждой катушки расположена ферритовая чашка—якорь. Ферри­товые якори укреплены с внутренней стороны П-образной скобы, установленной на второй стойке. Под действием усилия в неподвижном конце талевого каната мембрана прогибается, вследствие чего нару­шается параллельность стоек и изменяются воздушные зазоры между катушками и якорями. При этом изменяются реактивные сопротивле­ния катушек, являющихся плечами измерительного моста.

Измерительный мост размещен на плате промежуточного преоб­разователя. Напряжение разбаланса моста поступает в операцион­ный усилитель, формирующий унифицированный аналоговый сигнал. Для питания измерительного моста предназначен генератор прямо­угольных импульсов.

Для установления соответствия выходного аналогового сигнала типу оснастки сигнал масштабируется при помощи специального операционного усилителя и трехпозиционного делителя напряжения, управляемого переключателем.

Линейная зависимость выходного напряжения от нагрузки (вход­ного параметра) обеспечивается дифференциальным включением катушек индуктивности датчика и регулировкой начальных величин воздушных зазоров катушек. Диапазон измерения 0—6 и 0—8 МН, основная приведенная погрешность 1,5%.

Преобразователь подачи инструмента ППП пред­назначен для определения проходки на долото за один рейс. В со­став преобразователя входят: первичный преобразователь, собран­ный в пылеводозащищенном корпусе, который крепится на станине буровой лебедки; логический блок на печатной плате, расположен­ный в шкафу управления комплексом или в стойке индикационного табло.

Входной вал первичного преобразователя соединен с валом ба­рабана лебедки. При повороте вала барабана лебедки, пропорцио­нальном вертикальному перемещению бурильной колонны, через ре­дуктор и вариатор преобразователя приводится в движение фла­жок. Вращающийся флажок прерывает генерацию высокочастотного генератора, преобразуя частоту вращения вала в пачки импульсов высокой частоты. Далее высокочастотные импульсы детектируются, усиливаются и на выход первичного преобразователя поступают прямоугольные импульсы, интервалы между которыми соответству­ют перемещению бурового инструмента на 0,1 м.

С планетарным редуктором механически связан магнитоуправляемый контакт, выходной сигнал которого фиксирует направление перемещения бурильной колонны. Специальные кулачки планетар­ного редуктора фиксируют положение фрикционного диска на валу вариатора. При этом устанавливается соответствие передаточного числа вариатора с положением слоя навивки каната на барабане лебедки. Выходные сигналы первичного преобразователя, соответст­вующие расстоянию, на которое перемещается колонна, и ее направле­нию, поступают в логический блок. Логический блок выполняет сле­дующие операции: фиксирует число поступивших импульсов и опре­деляет расстояние, на которое перемещается бурильная колонна; выполняет алгебраическое суммирование этого расстояния со значе­нием проходки на долото, находящимся в памяти логического блока, формирует выходной сигнал о приращении проходки на долото; на­капливает в памяти значения проходки.

Преобразователь давления ППДР-4, предназначенный для измерения давления бурового раствора, состоит из первичного преобразователя, который устанавливают на горизонтальном участ­ке нагнетательной линии бурового насоса, и промежуточного преоб­разователя на печатной плате, который монтируют в шкафу управ­ления комплексом или в стойке индикационного табло.

Чувствительный элемент представляет собой чашечную мембра­ну, непосредственно воспринимающую давление контролируемой жидкости. Преобразование перемещения мембраны под действием давления в унифицированный аналоговый сигнал аналогично опи­санному выше в преобразователе веса инструмента ППВИ-3.

Диапазон измерения 0—25 и 0—40 МПа, основная приведенная погрешность 1,5%.

Преобразователь частоты вращения ПП 4-2, пред­назначенный для преобразования частоты вращения ведущего вала ротора в электрический сигнал, состоит из первичного преобразова­теля, представляющего собой формирователь импульсов и диск с зубцами, и промежуточного преобразователя на печатной плате.

Формирователь импульсов размещен в пылеводозащищенном корпусе, который крепится к крышке ведущего вала ротора. Диск с зубцами установлен на ведущем валу ротора. Промежуточный пре­образователь размещен в шкафу управления комплексом или в стой­ке индикационного табло.

При вращении диска зубцы прерывают генерацию высокочастот­ного генератора формирователя импульсов, преобразуя частоту вращения ротора в пачки импульсов высокой частоты. Высокоча­стотные импульсы детектируются, усиливаются и на выход первич­ного преобразователя поступают прямоугольные импульсы.

Промежуточный преобразователь при помощи частотного детек­тора преобразует частоту импульсов в унифицированный аналого­вый сигнал. Зависимость выходного аналогового сигнала от часто­ты вращения ротора линейна. Диапазон измерения 0—300 об/мин. Основная приведенная погрешность 1,5%.

Преобразователь крутящего момента на машин­ном ключе ПКМК-2, предназначенный для контроля крутяще­го момента на машинном ключе буровых установок глубокого буре­ния, состоит из датчика, устанавливаемого стационарно на хвосто­вике машинного ключа между шарнирным рычагом и кронштейном, и промежуточного преобразователя, который монтируют в .шкафу управления комплексом или в стойке индикационного табло.

Усилие натяжения каната, удерживающего ключ, действует на чувствительный элемент датчика—чашечную мембрану, имеющую две параллельные стойки. На одной из стоек с двух сторон укрепле­ны ферритовые чашки с катушками индуктивности. Против каж­дой катушки расположена с воздушным зазором ферритовая чашка-якорь, укрепленная с внутренней стороны П-образной скобы, уста­новленной на второй стойке. Когда под действием усилия на ключ мембрана изгибается, параллельность стоек нарушается и изменя­ются реактивные сопротивления катушек, являющихся плечами из­мерительного моста.

Измерительный мост размещен на плате промежуточного пре­образователя. Напряжение разбаланса моста поступает на опера­ционный усилитель, формирующий на выходе унифицированный аналоговый сигнал. Для питания измерительного моста промежуточ­ный преобразователь имеет генератор прямоугольных импульсов.

Линейная зависимость выходного напряжения от входного пара­метра обеспечивается дифференциальным включением катушек ин­дуктивности датчика и регулировкой начальных величин воздушных зазоров катушек. Диапазон измерения составляет 0—60 и О—120 кН*м, основная приведенная погрешность 1,5%.

Информационно-измерительная подсистема БУРУН комплекту­ется устройствами для измерения расхода и плотности бурового ра­створа. Для измерения расхода применяют индукционный расходо­мер РГР-7. Для измерения плотности Грозненским НПО «Пром-автоматика» разработан автоматический весовой плотномер АВП-1М, принцип действия которого аналогичен ДУВ-ТК-101(см. гл. 9).

Диапазон измерения АВП-1М 800—2600 кг/м³, основная по­грешность не более 15 кг/м³.