Файл: Электропривод подъемной лебедки буровой установки.doc

PI-RT

а)



б)

Рисунок 4.4 – Имитационная модель ПИ–регулятора тока с постоянным ограничением: а) – суперблок; б)– схема набора модели

Ограничение момента двигателя в пусковых режимах может быть достигнуто применением задатчика интенсивности скорости во входной цепи управления электропривода. Простейшим задатчиком скорости является линейный задатчик. Фактически установка линейного задатчика скорости обеспечивает постоянное значение темпа нарастания (спадания при торможении) скорости, т.е. постоянное ускорение (замедление) привода, что достигается поддержанием постоянного значения динамического момента электропривода.

При этом электромагнитный момент электродвигателя и его максимальное значение зависят от значения статического момента нагрузки. Задатчик интенсивности с s-образной характеристикой позволит дополнительно ограничить вторую производную скорости (темп нарастания динамического момента электропривода) и тем самым повысить плавность переходных процессов в электроприводе.

Модель задатчика интенсивности с s-образной характеристикой принята аналоговой с максимальными значениями входного и выходного напряжения 10 В (рисунок 4.5). Схема набора имитационной модели задатчика интенсивности с S-образной характеристикой представлена на рисунке 4.6.

Приняты следующие параметры:

t₁  0,5 c, t₂ 1c,T_зи  2t₁ t₂  2 0 ,5 1 2 с



Рисунок 4.5 – Временная характеристика S-образного задатчика интенсивности



ZI

а)



б)

Рисунок 4.6 – Имитационная модель задатчика интенсивности с S-образной

характеристикой: а) – суперблок; б)– схема набора модели

Имитационная модель инерционной массы, набранной в пакете Simulink системы MATLAB, с учетом в общем случае переменного момента инерции J и переменного момента сопротивления активного характера М_С приведена на рисунке 4.7. В модели присутствуют две инерционные массы т.к. система является двухмассовой. Параметры настройки имитационной модели: - блоки Saturation и Saturation1 Upper limit=10000, Lower limit=0;

---

• 
  блоки Saturation2 и Saturation3 Upper limit=0, Lower limit=-10000; - блок Lookup Table4
  

input	-10000	0	0.0001	10000
output	0	0	1	1
- блок Lookup Table3
input	-10000	0	0.0001	10000
output	1	1	0	0
- блок Lookup Table1
input	-10000	-0.0001	0	10000
output	0	0	1	1

• 
  блок Lookup Table2
  

input	-10000	-0.0001	0	10000
output	1	1	0	0

Значения момента инерции J и момента сопротивления реактивного характера М_С могут изменяться произвольным образом в зависимости от времени или координат электропривода.



INMASS

а)



б)

Рисунок 4.7 – Имитационная модель инерционной массы:

а – суперблок; б – схема набора модели

Т.к. диаметр барабана является изменяющейся составляющейв работе буровой лебедки, он реализованн логическим элементом (блок S-Function Builder). Параметры настройки логического элемента:

u0[0] – отработанная высота;

y0[0] – диаметр барабана.

if (u0[0]>=0) if (u0[0]<=6.517) y0[0]=0.629; if (u0[0]>6.517) if (u0[0]<=14.22) y0[0]=0.681; if (u0[0]>14.22) if (u0[0]<=22.52) y0[0]=0.734; if (u0[0]>22.52) if (u0[0]<=25) y0[0]=0.786;

Функционального преобразователя М_{с гр прив}  f Д ,m_{б гр}  и J_экв2  ^f Д , m_{б гр}  .

Приведенный момент сопротивления груза на крюке и эквивалентный момент инерции второй массы переменны в зависимости от диаметра барабана лебедки Д

---

_б и массы груза на крюке m_гр.

Имитационная модель функционального преобразователя

М_{с гр прив}  f Д ,m_{б гр}  и J_экв2  ^f Д , m_{б гр}  представлена на рисунке 4.8.



Mc gr priv Jekv2(m()m)

а)



Рисунок 4.8 – Имитационная модель функционального преобразователя

Мс гр прив  f Д ,mб гр  и Jэкв2  f Д , mб гр: а – суперблок; б – схема набора модели Приведенный угловой коэффициент жесткости ДМС С_12 переменный в зависимости от отработанной высоты Н_отр и диаметра барабана лебедки Д_б. Имитационная модель функционального преобразователя С_12  f Д , Н б _отр представлена на рисунке 4.9.



C12(H)

а)



б)

Рисунок 4.9 – Схема функционального преобразователя

а – суперблок; б – схема набора модели

Коэффициент внутреннего демпфирования ДМС b_Â12 переменный в зависимости от приведенного углового коэффициента жесткости ДМС С_12 и эквивалентного момента инерции второй массы J_экв2. Имитационная модель функционального преобразователя b_В12 ^f С_12 , J_экв2  представлена на рисунке 4.10.



b

а)



Рисунок 4.10 – Имитационная модель функционального преобразователя

bВ12 f С12 , Jэкв2 :

а – суперблок; б – схема набора модели

Коэффициент передачи механизма К_м переменный в зависимости от диаметра барабана лебедки Д_б. Имитационная модель функционального

преобразователя К_м  f Д_б представлена на рисунке 4.11.



Km=f(Db)1

а)



б)

Рисунок 4.11 – Имитационная модель функционального преобразователя : а –

суперблок; б – схема набора модели

Коэффициент передачи датчика положения К_дп переменный в зависимости от диаметра барабана лебедки Д_б. Имитационная модель функционального преобразователя

---

К_дп  f Д_б представлена на рисунке 4.12.



Kdp=f(Db)

а)



б)

Рисунок 4.12 – Имитационная модель функционального преобразователя

К_дп  f Д_б : а – суперблок; б – схема набора модели

Коэффициент П-регулятора положения переменный в зависимости от коэффициента передачи механизма К_м и от коэффициента передачи датчика положения К_дп . Имитационная модель функционального преобразователя К_рп  f К _м,К_дп представлена на рисунке 4.13.



Krp=f(Km)

а)



б)

Рисунок 4.13 – Имитационная модель функционального преобразователя

К_рп  f К _м,К_дп: а – суперблок; б – схема набора модели

Имитационная модель САУ дополнительного электропривода буровой лебедки, разработанная по структурной схеме (рисунке 4.1), представлена на рисунке 4.14.

---

4.4. Исследование САУ дополнительного электропривода буровой лебедки на имитационной модели

Целью исследований является проверка работоспособности дополнительного электропривода во всех основных технологических режимах работы.

Исследования сводились к проверке работы САУ главного электропривода буровой лебедки в следующих режимах: 1) Режим спуско-подъемных операций; 2) Режим подачи долота при бурении.

4.4.1. Исследование САУ дополнительного электропривода буровой лебедки при спуско-подъемных операциях

Особенности работы в режиме спуско-подъемных операций

Перед выполнением операций по подъёму или спуску колонны труб колонна удерживается неподвижной, канаты лебедки не натянуты, привод включен, регуляторы блокированы. Перед тем, как будет освобождена колонна, предварительно необходимо выбрать слабину и натянуть канаты, создать удерживающий момент на валу второй массы (удерживающую подъёмную силу на крюке). Затем освобождается колонна и на привод подается задание требуемой скорости на подъем или спуск колонны.

Программа исследований электропривода лебедки в режиме спускоподъемных операций

Исследования электропривода подъёмной лебедки проводятся в следующих основных технологических режимах работы подъёмной лебедки.

1. 
   Подъем или спуск колонны труб. Работа на подъем колонны. Удерживается колонна труб, производится выбор слабины канатов, натяжение канатов, создание удерживающего момента на валу второй массы в режиме блокированного регулятора скорости.
   
2. 
   Освобождается колонна труб, колонна удерживается лебедкой (канаты натянуты), подается задание скорости привода на подъём или спуск, в верхнем или нижнем положении осуществляется останов привода с удержанием колонны, наложением тормоза и отключением привода (блокировкой регуляторов).
   
3. 
   Подъем или спуск пустого грузозахватного приспособления. Трогание на подъём или спуск из положения «удержание груза тормозом», регулирование скорости и останов привода с наложением тормоза. В этом режиме канаты предварительно натянуты.
   
4. 
   Установка груза при подъёме или спуске в крайние или заданную позиции по высоте в следящем режиме работы электропривода. Результаты исследований
   

---