Файл: Щербань, А. Н. Прогноз и регулирование теплового режима при бурении глубоких скважин.pdf

сокой температурой, на которую рассчитан его материал) мысленно представляется бесчисленное множество его релейных характеристик, лишь одна из которых, соответствующая значению измеряемой температуры, будет являться вольт-амперной характеристикой дат­ чика.

Работа устройства протекает в следующей последовательности. Источник напряжения Uх с помощью полупроводникового стаби­

чальный ток, предшествующий регулированию источника, уста­ навливается несколько большим горизонтальной полки граничной (по минимально измеряемой температуре) суммарной вольт-амперной характеристики датчика. С уменьшением тока питания датчика по соответствующей измеряемой релейной характеристике при достижении точки излома происходит линейное изменение напряже­ ния на клеммах датчика, импульс которого через емкость С1 приводит к включению триггера ТГ, нагруженного исполнительным реле Р. Срабатывание последнего приводит к отклонению (контактами 1Р)<

фиксируется положение указателя индикатора И П , разградуирован ного по температуре.

С целью повышения цены деления индикатора ИИ , улучшения удобств отсчета измеряемой температуры шкала его выполняется многодиапазонной; соответствующий диапазон выбирается посред­ ством тумблера-переключателя П2, обеспечивающего требуемуювеличину противотока, компенсирующего на ИП измерительный ток датчика предыдущей шкалы температур.

Для каждого повторного или последующего измерения с цельювосстановления начального тока, соответствующего горизонтальной полке характеристики, посредством переключателя реверсируется двигатель Д.

В связи с возможностью разделения характеристики туннель­ ных диодов Д І , шунтирующих термосопротивление RT по току релейного срабатывания, очевидна возможность установления ?г-го количества их па общей линии питания КС и легкость селективногоопроса информации каждого из них.

В этом случае ток питания линейного термосопротивления уста­ навливается неизменным. Следовательно, в зависимости от значения контролируемой температуры, т. е. величины линейного термосо­ противления, суммарная вольт-амперная характеристика в рас­ сматриваемом устройстве устанавливается автоматически, одновре­ менно обусловливая при определенных условиях одноразовое-

201

релейное изменение напряжения на клеммах туннельного диода. Если при этом в цепь последнего поместить накопитель реактивной энергии (например, индуктивность или емкость), то, очевидно,

.для любого положения суммарной вольт-амперной характеристики будет поддерживаться автоколебательный ре­

РАЗНОСТНЫЙ ТЕРМОМЕТР ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ НА БАЗЕ ДИСКРЕТНО ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ДАТЧИКОВ

В отличие от обычного способа связи с датчиком, при котором питание им посылается с приемного пункта (дневной поверхности) постоянным током по отдельной паре проводов, в разработанном устройстве (рис. 55) напряжение на клеммах датчика (диагональ питания одинарного измерительного моста а — а") образуется путем выпрямления Д7 — Д8 прямоугольных импульсов высокой частоты (1 кГц); импульсы генерируются в линию питания ЛП магнитным мультивибратором ММ, установленным в блоке приемника П. Поскольку вторичная обмотка трансформатора питания ТрЗ галь­ ванически, не связана с линией питания ЛП, последняя в обратном направлении используется в качестве канала связи НС для передачи на приемник П (регистрирующий гальванометр PC) информации датчика Д-сигналов постоянного тока, снимаемых с измерительной диагонали одинарного моста б — 6'.

:202

торых выбирается достаточно большой для предотвращения потерь напряжения питания.

Габаритные размеры трансформаторов и емкостей, входящих в капал связи КС (линию питания ЛП), весьма миниатюрны в связи

Рис. 55. Принципиальная электрическая схема телеметрического термо­ метра:

М М — магнитный мультивибратор; Л П — НС — линия питания — канал связи; PC — регистрирующий гальванометр; Д — датчик; Л — приемник.

с высокой частотой питающего напряжения (для сердечников транс­ форматоров используются пермаллоевые кольца).

Применение магнитного мультивибратора М М в качестве блока питания позволило значительно снизить коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в цепи датчика Д х. Другим ценным свойством магнитного мультивибратора является его предохра­ нительная функция, которая автоматически проявляется при ко­

203'

предотвращает выход из строя самого мультивибратора и элементов схемы.

Применяемый способ двухпроводной связи с датчиком постоян­ ного тока позволил заметно повысить к. и. д. (до 60—80%) всей схемы в целом (снижение потерь мощности в линии вследствие по­ нижения амплитуды прямоугольного напряжения). При этом одна и та же мощность питания датчика (Р = UI = const) передается меньшим током и потери в линии, равные Рл = ІД X Ял, снижаются,

что особенно важно при питании низкоомных датчиков.

Выходное напряжение магнитного мультивибратора на зажимах обмотки ТР2 практически не зависит от температуры окружающей среды и в очень малой степени зависит от нагрузки.

Датчик Д обеспечивает дискретно-непрерывное измерение темпе­ ратуры промывочной жидкости до и после забоя, селективно переда­ вая значение их по каналу связи КС на приемник П (для записи на двухдорожечном регистрирующем гальванометре PC). Частота опроса соответствующих термодатчиков RIO, R11, или, что то же, частота периодических переключений на них измерительного моста датчика RS, R9, R12 осуществляется контактными І Р 2 реле Р2 по селективному пусковому импульсу, подаваемому с приемника П. Совместно с реле Р2 в датчике установлено реле Р1 — «калибровка» (контакты 1 /4 , 2Р%), эпизодически обеспечивающее контроль не­ изменности питающего напряжения датчика, при котором произво­ дилась калибровка шкалы измерительного гальванометра PC. Контрольное напряжение снимается с калибровочного сопротивления R14 посредством контактов реле ІР і, 2РІ, переключающих канал связи с измерительной диагонали моста б — 6' на диагональ питания его а — а'. Реле Р і срабатывает по второму селективному импульсу, подаваемому с поверхности. В том случае, если напряжение на R14 окажется отличным от калибровочного, оно корректируется посред­ ством сопротивления R2. Возможность совмещения указанных функций в одной линии основана на сочетании тепловой инерции плечевых элементов измерительного моста датчика Д, допускающей производить (без ущерба для точности измерений) мгновенные изме­ нения его питающего напряжения, и неоднозначности релейных характеристик Р і и Р2, состоящей в том, что выходная координата реле может иметь два значения в некотором диапазоне изменений входной величины. Очевидно, что при срабатывании реле в точке а отключение его (возврат в исходное положение) произойдет при по­ даче на его обмотку меньшего сигнала управления. Исходное со­ стояние канала связи КС задается рабочим положением реле Р2: включен второй канал информации, передается показание второго термодатчика (R11, температуры промывочной жидкости за забоем скважины). Последующий мгновенный провал рабочего напряяіения обусловит возврат реле Р2 в исходное состояние, контактами его включается первый канал информации, наступает передача первого термодатчика (RIO, температуры промывочной жидкости до забоя скважины). При этом мгновенный всплеск рабочего напряжения

204