Файл: Электропривод подъемной лебедки буровой установки.doc

_мин _arccos с_эпмакс I_двн R_{яц }arccos 4,018 104, 72225 0,155 _

КucE_d0 0,9 513

 arccos 0,986875  9,29333 ,

принимаем _мин 10.

Предельная электромеханическая характеристика привода рассчитывается по выражению 1

( )I  (Кuc Еd0 cosмин  Iдв Rяц)

К Ф двном

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

		Kuc  0,9
Фдв  0,0406 Вб	Iдв, А	0	Iдв н  225 А	Iдв макс  360 А
	дв, рад/с	113,16 2	104,7	99,275
		Kuc 1
Фдв  0,0406 Вб	Iдв, А	0	Iдв н  225 А	Iдв макс  360 А
	дв, рад/с	125,73 6	117,056	111,848

По данным таблицы 2.3 построены предельные характеристики дополнительного электропривода подъемной лебедки, ограничивающие его область допустимой работы в 1 квадранте. Предельные характеристики дополнительного электропривода подъемной лебедки приведены на рисунке

2.10.



Рисунок 2.10 – Область допустимой работы дополнительного электропривода лебедки

---

2.8 Структурная схема силового канала дополнительного

электропривода подъемной лебедки

В силовой канал электропривода входят:

• 
  тиристорный преобразователь, выполняющий функцию электрического преобразователя;
  
• 
  электродвигатель, который выполняет функцию электромеханического преобразователя; - механическая система, которая выполняет функцию механического преобразователя.
  

Структурная схема силового канала регулируемого электропривода приведена на рисунке 2.12:



Рисунок 2.12 – Структурная схема силового канала главного электропривода подъемной лебедки Коэффициент передачи датчика тока якоря

U^зтмакс 10

k_дт    0,02777В/А.

Iэпмакс 360

Коэффициент передачи датчика скорости

Uзс.макс 10 В с

kдс    0,0955 .

_{эп.макс} 104,72 рад

Коэффициент передачи датчика положения

nдп iпол 1000 10 дискрет

k дп    5063,14 4051,8 ,  D_б 3,140,629 0,786 м

где n_дп 1000число импульсов датчика положения на один оборот вала.

Коэффициент передачи механизма

_м D^б 0,629 0,786 ^м k    0,00017 0,000215 _ .

2i_пол i_ред 2 10 182,56  рад

Параметры структурной схемы приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

UУП	В	10
kТП		161,082
ТТП	с	0,00167
RЯЦ	Ом	155,008 10 3
LЯЦ	Гн	1,712 10 3
ТЯЦ	c	11,0446 10 3
с	В с рад	4,018
JЭ	кгм2	1,7 1,71
kМ	м рад	0,00017 0,000215
kДТ	В А	0,02777
kДС	В с рад	0,0955
kДП	дискр м	5063,14  4051,8
МГР.ПРИВ	Н м	260,184 545,279
М С.ДВ	Н м	44,05
ММЕХ	Н м	102,4
М С	Н м	146,45

---

---

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ САУ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ

3.1 Функциональная схема дополнительного электропривода буровой

лебедки (электропривод РПД)

Функциональная схема электропривода РПД приведена на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1. - Функциональная схема электропривода РПД

Основные функциональные устройства дополнительного электропривода лебедки:

ТП – тиристорный преобразователь;

МП – двигатель постоянного тока;

СИФУ – система импульсно-фазового управления;

РТ – регулятор тока;

РС – регулятор скорости;

РQ – регулятор натяжения каната;

КА – командоаппарат;

ЗО – звено ограничения;

РП – регулятор положения;

ДВ – датчик веса;

ДИ – датчик импульсный;

ПБ – пульт бурильщика;

Блок вычисления положения;

Блок вычисления нагрузки на долото;

Электропривод РПД выполнен по системе ТП-Д постоянного тока. Тиристорный преобразователь выполнен нереверсивным. Поэтому для обеспечения спуска порожнего элеватора или подачи инструмента при легкой колонне бурильных труб предусмотрен реверс двигателя путем изменения полярности обмотки возбуждения с помощью контактора КМ. Питание обмотки возбуждения осуществляется от однофазного мостового выпрямителя, выполненного на тиристорах и встроенного в микропроцессорную систему управления FlexPak.

САР дополнительного электропривода лебедки в режиме поддержания заданной скорости подъема и спуска трехконтурная, аналогичная основной лебедки. Отличие заключается в том, что контур тока выполнен в микропроцессорной системе управления FlexPak, а контуры скорости и положения - в контроллере МПК.

В режиме регулятора подачи долота (РПД) изменяется структура САР дополнительного привода. Звено ограничения ЗО3 выявляет наибольший сигнал с выхода регулятора скорости РС или с выхода регулятора натяжения каната (РQ). С выхода ЗО3 сигнал задания тока поступает на вход регулятора тока РТ.

---

ПИ-регулятор натяжения РQ сравнивает заданное усилие на долото Q* и фактическое усилие Q, вычисляемое контроллером, и выдает задание тока i* на вход регулятора тока РТ. В результате привод будет работать с постоянством нагрузки на долото.

До соприкосновения долота с забоем сигнал на выходе ПИ-регулятора натяжения РQ минимальный. Поэтому сигнал с выхода регулятора скорости РС (который больше сигнала с выхода регулятора натяжения РQ) поступает на вход регулятора тока РТ. Привод работает с постоянством скорости спуска.

При соприкосновении долота с забоем сигнал на выходе регулятора натяжения РQ возрастет. Если сигнал с выхода регулятора натяжения РQ будет превышать сигнал с выхода регулятора скорости РС (задана малая скорость спуска), то привод будет работать с постоянством натяжения в мертвом конце каната (постоянством веса).

В общем случае, если при бурении задана большая скорость спуска, то бурение происходит с постоянством скорости (при этом нагрузка на долото не постоянна). Если при бурении задана малая скорость бурения, то бурение происходит с постоянством нагрузки на долото (постоянством усилия в мертвом конце каната).

3.2 Структурная схема САУ электропривода РПД

Структурная схема линеаризованной САУ электропривода РПД приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Структурная схема САУ дополнительного привода подъемной лебедки



На схеме приняты следующие обозначения:

РС – регулятор скорости;

РТ – регулятор тока;

РП – регулятор положения;

К_дт – коэффициент передачи входной цепи обратной связи РТ;

К_дс – коэффициент входной цепи обратной связи регулятора и передачи датчика скорости.

^К_дп – коэффициент передачи датчика положения.

САУ электропривода РПД реализована как трехконтурная с внутренними контурами тока якоря и скорости и внешним контуром положения.

Оптимизация САУ электропривода РПД сводится к определению типа регуляторов, определения параметров регуляторов и цепей обратных связей, обеспечивающих технически оптимальные переходные процессы.

Оптимизация проводится в два этапа:

• 
  первый этап – аналитический для линеаризованной системы
  

регулирования;

• 
  второй этап – метод имитационного моделирования с учетом влияния ЭДС двигателя и основных нелинейностей электропривода.
  

---