Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Датчики давления предназначены для преобразования давления масла в системе гидравлического ппивэла буровых станко! н /кипения промывочной жидкости в электрическое напряжение. В СКБ разработаны четыре модификации датчиков давления: ДД, ДДС и ДДП. Основными узлами датчика давления ДД, рнс. 2,

являются: узел мембраны, преобразующий давление масла в линейное перемещение мембраны; электромагнитный преобразователь, преобразующий линейное перемещение в напряжение переменного тока. В датчике применен серийно выпускаемый мембранный узел с грибковой мембраной 1, имеющий в рабочем диапазоне перемещений (около 1 мм) линейную зависимость перемещения от давления р. Электромагнитный преобразователь выполнен по дифференциально-трансформаторной схеме и состоит нз сердечника 3 и неподвижного магнитопровода 4, внутри которого уложены цилиндрические катушки w и w2. Через толкатель 2 перемещение передаётся на сердечник 3 электромагнитного преобразователя. При этом нарушается симметрия воздушных зазоров между торцамн сердечника 3 и неподвижным магнитопроводом 4, и на выходе датчика появляется э. д.с.

Регулировка начального выходного напряжения датчика осуществляется путем поступа­тельного перемещения узла мембраны относительно неподвижного магнитопровода. Для этого узел мембраны крепится в корпусе датчика на резьбе. После регулировки мембранный узел штифтуется совместно с корпусом. Для уменьшения нелинейности преобразования рекомендуется максимальное относительное перемещение плунжера электромагнитного преобразователя (0,2-0,5 мм). Типоразмеры и технические данные серийно выпускаемых датчиков ДД приведены ниже. Основным недостатком датчиков ДД является низкая стойкость мембранного узла к гидравлическим перегрузкам. Для повышения надежности эксплуатации разработаны магнитоупругие датчики давления. Ниже приводится описание коиструкции и особенности регулирования магннтоупругого датчика давления ДДС с линейной характеристикой. Чувствительные элементы 1 датчика ДДС, рис. 3, запрессованы в корпусе 8, при этом их торцы и соответствующие торцы корпуса лежат в одной плоскости. Катушки 2 и 3 электромагнитного преобразователя дифференциально-трансформаторного типа расположены соосно с чувствительным и элементами 1 н экранируются магнитопроводами 4 и 7. К торцам чувствительных элементов гайками 9 и 12

прижимаются сильфоны 11, запрессованные в обоймы 10. Прн этом торцы обойм прижимаются к соответствующим торцам корпуса 8 .Поскольку упругость обойм 10 и корпуса значительно меньше, чем сильфонов и чувствительных элементов, то прн увеличении давления осевая растягивающая деформация снльфона практически полностью преобразуется в осевую деформацию сжатия чувствительного элемента; 5 и 6 штифты. Если давления в сильфонах будут разными, то внутри чувствительных элементов возникнут различные по величине механические напряжения. Поэтому магнитные характеристики чувствительных элементов изменятся по-разному, что приведет к разбалансу дифференциально-трансформаторной схемы и к появлению выходного электрического напряжения.

Датчик ДО предназначен для получения электрического напряжения переменного тока, пропорционального скорости вращения шпинделя нлн ротора бурового станка. Основными узлами, датчика являются короткозамкнутый ротор 1 и кольцевой статор 2, рис. 4а. Ротор выполнен в виде беличьей клетки, образованной электропроводящими шинкамн, уложенными в пазы магнитопроводящего цилиндра, и двумя шайбами, соединяющими эти шннки между собой с каждого торца. На полюсах статора 2 попеременно расположены катушкн — измерительные 3 н возбуждения 4. Каждая группа соединенных между собой катушек образует обмотки — измерительную и возбуждения.

Катушкн возбуждения соединены между собой так, чтобы прн подаче на обмотку переменного напряжения ив— возникающий магнитный поток возбуждения <1 замыкался через воздушный зазор ротора и через два соседних полюса статора, на которых расположены катушкн возбуждения.

Такое соединение обеспечивает отсутствие напряжения на измерительной обмотке при неподвижном роторе, так как поток возбуждения Ф„ не пересекает витки измерительных катушек.

При вращении ротора шинки «беличьей» клетки будут пересекать магнитный поток Ф, и в них будет возникать э. д.с. А поскольку все шинки соединены (замкнуты) между собой торцевыми шайбами, то образуются как бы короткозамкнутые витки (контуры), по которым под действием наведенных э. д.с. потечет электрический ток. Этот ток образует свой магнитный поток, рис.4 б, который в результате определенного подбора числа шинок будет замыкаться через ротор, воздушный зазор и два соседних полюса, но уже с измерительными катушками. Измерительный магнитный поток Ф„„ пересекая витки измерительных катушек, наведет в них э. д. с.

Так как э. д.с. шинки пропорциональны скорости вращения, то величина тока в них будет пропорциональна той же скорости вращения, но тогда н магнитный поток Фи и Э. Д.С. в измерительных катушках также будут пропорциональны скорости вращения.

Измерительные катушки соединены между собой таким образом, чтобы все наведенные в них э. д.с. суммировались. В результате такого соединения напряжение во всей измерительной обмотке ии также будет пропорционально скорости вращения ротора датчика.

Рис,4..Датчик скорости вращения ДО.

Схема: а — конструкции; б-распределения котуров.

Измерительные катушки соединены между собой таким образом, чтобы все наведенньк в ннх э. д.с. суммировались. В результате такого соединения напряжение во все« измерительной обмотке uu также будет пропорционально скорости вращения ротор датчика.

Прн несимметричном исполнении магнитной системы на измерительной обмотк датчика будет напряжение н при неподвижном роторе. Это напряжение называете фоном датчика. Фон при наличии «беличьей» клетки будет всегда изменяться

зависимости от положения ротора относительно статора, так как «беличья» клетка принципиально вносит асимметрию в электромагнитную систему датчика. Такое явление объясняется двумя противоречивыми требованиями к конструкции «беличьей» клетки.

С одной стороны, для того чтобы напряжение на измерительной обмотке в любое мгновение было пропорционально скорости вращения ротора, необходимо число шинок в «беличьей)) клетке делать нечетным и таким, чтобы сумма э. д.с., наводимых в каждой из них при постоянной скорости вращения ротора, в любое время остава­лась постоянной. При выполнении этого требования шинки «беличьей» клетки располагаются относительно полюсов статора асимметрично. Это приводит к нарушению симметрии магнитной системы, и часть магнитного потока возбуждения Фв будет замыкаться через полюса с измерительными катушками, что приведет к появлению фона.

С другой стороны, для уменьшения фона необходимо число шинок в «беличьей» клетке обязательно делать кратным числу полюсов статора, т. е. таким, чтобы шинки относительно них располагались симметрично. При выполнении этого требования не соблюдается условие постоянства суммы э. д.с. шинок в любое мгновение, так как все они будут одновременно пересекать магнитный поток Фв или находиться в зоне, в которой магнитный поток отсутствует. А это приведет к модуляции напряжения на измерительной обмотке с частотой, кратной частоте (скорости) вращения ротора, что в свою очередь потребует усложнения измерителя.

Это положение накладывает определенные ограничения на область использования датчика. Несмотря на высокую чувствительность его, датчик нельзя использовать для контроля малых скоростей вращения. Поэтому он н нашел применение только при контроле больших скоростей вращения шпинделей и роторов буровых установок. При этом выходной сигнал, пропорциональный скорости вращения, а вместе с ним и фон специально уменьшаются с помощью делителя напряжения до уровня, при котором колебания фона не имеют практического значения.

В качестве датчика используется реверсивный двигатель типа РД-09 (без редуктора), работающий в генераторном режиме.

Комментарии запрещены.