Датчик оборотов вала лебедки

Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и предназначена для определения глубины погружения инструмента путем контроля движения крюка талевой системы. Датчик оборотов вала лебедки включает магнитный модулятор, выполненный в виде двух полудисков, по периметру которых равномерно расположены постоянные магниты, и магниточувствительный элемент. В качестве магниточувствительного элемента использован магниторезистивный элемент. Выход магниточувствительного элемента подключен к сети CAN через блок обработки и согласования, включающий источник питания датчика, аппаратный CAN драйвер с элементами защиты от перенапряжений, микроконтроллер и световые индикаторы. Магнитный модулятор установлен на торце вала буровой лебедки, а магниточувствительный элемент закреплен на защитном кожухе буровой лебедки с помощью скобы, позволяющей регулировать его положение относительно магнитного модулятора. Блок обработки и согласования размещен в герметичном металлическом корпусе и установлен на скобе, закрепленной на защитном кожухе буровой лебедки. Разработанная конструкция отличается надежностью, простотой монтажа и не имеет ограничений в возможности использования. 2 з.п.ф., 2 ил.

Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и предназначена для определения глубины погружения инструмента путем контроля движения крюка талевой системы.

Известен датчик оборотов вала лебедки, использующий оптронный чувствительный элемент (Система «СГТ-микро», www.skboreol.ru). С валом лебедки датчик связан через зубчатую передачу.

Недостатком датчика являются высокие требования, предъявляемые к точности его установки. Кроме того, такой датчик требует периодической очистки, т.к. его оптика теряет чувствительность при загрязнении.

Известны устройства для определения глубины скважины, принцип действия которых основан на измерении углового перемещения вала буровой лебедки. При этом в конструкцию устройства (авторское свидетельство СССР №1550119, Е 21 В 47/04, 1990 г.) входят магниточувствительные элементы (герконы), расположенные по окружности и постоянный магнит, размещенный на рабочем диске. Рабочий диск связан с валом лебедки кинематической передачей, включающей несколько валов, шкивов, червячную и ременную передачи. Недостатком устройства является сложность его конструкции и большие габариты.

Известен датчик оборотов вала лебедки с магнитным или оптическим чувствительным элементом (Датчик оборотов вала буровой лебедки ДОЛ (датчик глубины), www.npf-geofizika.ru). Датчик крепится между валом лебедки и вертлюжком тормозной системы в виде дополнительного переходного звена.

Недостатком такой конструкции является сложность монтажа датчика, требующего проведение операций сборки-разборки узла соединения вала и системы воздушного тормоза.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция датчика оборотов вала лебедки МДИ (Буклет ОАО НПП «ГЕРС» «Станция геолого-технологических исследований нефтегазовых скважин «СИРИУС», Тверь, 2002, стр.10). Датчик оборотов вала лебедки включает магнитный модулятор, магниточувствительный элемент и электронный блок. Магнитный модулятор датчика выполнен в виде двух скоб, связанных подвижным и разъемным соединениями. Датчик устанавливается на свободный участок вала лебедки.

Возможность применения такого датчика определяется наличием свободного и доступного для его установки места на валу лебедки. Кроме того, на разных буровых могут использоваться лебедки с разными по диаметру валами, а известный датчик имеет фиксированный диаметр, что также ограничивает возможность его применения.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является расширение возможностей применения датчика, упрощение его монтажа и повышение надежности.

Датчик оборотов вала лебедки включает магнитный модулятор, выполненный в виде двух полудисков, по периметру которых равномерно расположены постоянные магниты, и магниточувствительный элемент. В качестве магниточувствительного элемента использован магниторезистивный элемент. Выход магниточувствительного элемента подключен к сети CAN через блок обработки и согласования, включающий источник питания датчика, аппаратный CAN драйвер с элементами защиты от перенапряжений, микроконтроллер и световые индикаторы. Магнитный модулятор установлен на торце вала буровой лебедки, а магниточувствительный элемент закреплен на защитном кожухе буровой лебедки с помощью скобы, позволяющей регулировать его положение относительно магнитного модулятора. Блок обработки и согласования размещен в герметичном металлическом корпусе и установлен на скобе, закрепленной на защитном кожухе буровой лебедки.

Основой магниточувствительного элемента является интегрированная пара магниторезистивных схем, преобразующих вращательное движение магнитного модулятора в пару сдвинутых по фазе относительно друг друга последовательностей импульсов, что позволяет определять не только угол поворота вала лебедки, но и направление вращения.

Блок обработки и согласования имеет два световых индикатора. Первый индикатор предназначен для визуального контроля наличия напряжения питания и идентификации датчика оборотов вала лебедки в CAN сети, второй - для определения зазора между магниточувствительным элементом и магнитным модулятором и для контроля исправности магниточувствительного элемента.

На фиг.1 представлен общий вид датчика оборотов вала лебедки, на фиг.2 - его принципиальная схема.

Датчик оборотов вала лебедки содержит магнитный модулятор 1, выполненный в виде двух полудисков 1а, 1б, по периметру которых установлены постоянные магниты 2. Магнитный модулятор закреплен на торце вала 3 лебедки болтами 4. Магниточувствительный элемент 5 установлен на скобе 6, закрепленной на защитном кожухе буровой лебедки (на чертеже не показано). На этой же скобе закреплен блок

обработки и согласования 7, включающий источник питания датчика 8, аппаратный CAN драйвер 9 с элементами защиты от перенапряжений, микроконтроллер 10 и световые индикаторы 11, 12. Блок обработки и согласования размещен в герметичном металлическом корпусе 13.

Датчик оборотов вала лебедки работает следующим образом. На фланце, соединяющем торец вала буровой лебедки с вертлюжком воздушного тормоза, закрепляют два полудиска магнитного модулятора 1. Устанавливают скобу 6 с блоком обработки и согласования 7 и магниточувствительным элементом 5 на кожухе буровой лебедки. Расстояние между магнитным модулятором 1 и торцом магниточувствительного элемента 5 при этом может составлять 0-20 мм. Периодически загорающийся индикатор 11 свидетельствует об идентификации датчика оборотов вала лебедки CAN сетью. Периодически загорающийся при вращении магнитного модулятора индикатор 12 свидетельствует о правильности установки зазора между магнитным модулятором 1 и магниточувствительным датчиком 5.

Предлагаемая конструкция датчика оборотов вала лебедки имеет следующие преимущества перед аналогами:

1. Магниточувствительный элемент датчика состоит из двух полудисков, его установка на торец вала не требует предварительного демонтажа тормозной системы.

2. Датчик может использоваться на лебедках с различным диаметром вала.

3. Снижены требования по точности монтажа датчика. Расстояние между магнитным модулятором и торцом магниточувствительного элемента может составлять от 0 до 20 мм.

4. Повышена надежность датчика благодаря использованию средств самодиагностики в виде аппаратного CAN драйвера с элементами защиты от перенапряжений.

Таким образом, разработанная конструкция отличается надежностью, простотой монтажа и не имеет ограничений в возможности использования.

1. Датчик оборотов вала лебедки, включающий магнитный модулятор, магниточувствительный элемент и блок электроники, отличающийся тем, что магнитный модулятор выполнен в виде двух полудисков, по периметру которых равномерно расположены постоянные магниты, в качестве магниточувствительного элемента использован, магниторезистивный элемент, выход которого подключен к сети CAN через блок обработки и согласования, включающий источник питания датчика; аппаратный CAN драйвер с элементами защиты от перенапряжений, микроконтроллер и световые индикаторы.

2. Датчик оборотов вала лебедки по п.1, отличающийся тем, что магнитный модулятор установлен на торце вала буровой лебедки, а магниточувствительный элемент закреплен на защитном кожухе буровой лебедки с помощью скобы, позволяющей регулировать его положение относительно магнитного модулятора.

3. Датчик оборотов вала лебедки по пп.1 и 2, отличающийся тем, что блок обработки и согласования размещен в герметичном металлическом корпусе и установлен на скобе, закрепленной на защитном кожухе буровой лебедки.