ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Существующие приборы для измерения крутящего момента на валу ДВС характеризуются большими погрешностями, имеют малую разрешающую способность и практически не пригодны для измерений динамического наброса крутящего момента. Предлагается моментомер свободный от перечисленных недостатков.

Предлагаемый прибор содержит дизельный двигатель 1, ротор 2 буровой установки, выхлопную трубу 3, термопары 4 и 5, первый датчик 6 скорости (тахогенератор), конденсатор 7 первой интегрирующей цепи, регулированное сопротивление 8, второй датчик скорости (Тахогенератор) 9, конденсатор 10 второй интегрирующей цепи, регулируемое сопротивление 11, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 12, лампа 13 накаливания оптрона, фоторезистор 14 оптрона, операционный усилитель 15, ограничительное сопротивление 16 входа, сопротивление 17 смещения.

Двигатель 1 кинематически связан с ротором 2 буровой установки в его выхлопную трубу 3, помещены термопары и 4 и 5, включенные встречно, а их свободные зажимы подключены к ограничительному сопротивлению 16 и корпусной шине прибора. Тахогенератор 6 кинематически связан с ротором 2, а его выход подключен к конденсатору 7 интегрирующей цепи и регулируемому сопротивлению 8, с помощью которого меняется постоянная времени цепи. Тахогенератор 9 кинематически связан с ротором 2, а его выход подключен к конденсатору 10 второй интегрирующей цепи и регулируемому резистору 11. Выходы интегрирующих цепей включены, встречно подключены к выходу ШИМ 12, выход которого подключен к лампе 13 накаливания оптрона, а его фоторезистор 14 включен в цепь обратной связи операционного усилителя 15, к инвертирующему входу которого подключено ограничительное сопротивление 16, а ко второму входу сопротивление 17 смещения.

Устройство работает следующим образом.

При набросе нагрузки на роторе 2 буровой установки меняется режим работы двигателя 1, что приводит к изменению температуры выхлопных газов в выхлопной трубе 3.

Скачкообразное измерение температуры в выхлопной трубе 3 приводит к изменению режима теплообмена газового потока с термопарами, имеющими различную инерционность, что приведет к появлению на выходе встречно включенных термопар, разностей термоЭДС переходного режима (динамической составляющей), которая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 15. Наброс нагрузки на роторе 2 буровой установки приводит к скачкообразному изменению скорости вращения тахогенератора 6 и 9, на выходе интегрирующих цепей которых, включенных встречно, также появляется разностное напряжение переходного режима, т.к. постоянные времени интегрирующих цепей не одинаковы. Динамическая составляющая этого напряжения поступает на ШИМ 12. Устройство, представляющее собой операционный усилитель 15, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор 14, управляемый лампой накаливания 13 оптрона, подключенной к выходу ШУМ 12, на который подается управляющее напряжение реализует операцию деление входного напряжения, подаваемого на операционный усилитель 15 на напряжение управления обратной связи, приложенное к ШУМ. Следовательно, на выходе операционного усилителя будет иметь выходное напряжение, пропорционально динамической составляющей крутящего момента:

где К ₀ - коэффициент преобразования;

Е ₀ - значение термоЭДС термопар в переходном режиме;

u₀ - напряжение на выходе интегрирующих цепей в переходном режиме.

С помощью регулируемых сопротивлений 8 и 11 добиваются одинаковых динамических свойств трактов измерения.

Таким образом, устройство позволяет полностью устранить переходный процесс и постоянные составляющие параметров измерения на результат измерения, что позволяет существенно повысить точность измерения динамической составляющей переходного процесса. Точное знание динамической составляющей переходного процесса позволяет оптимизировать режим бурения скважин, уменьшить износ породоразрушающего инструмента, увеличить скорость проходки скважин, исключить предварительные ситуации в процессе бурения.