Маятниковый акселерометр для измерений процесса бурения скважины для добычи нефти

Аннотация 4
Оглавление 5
Введение 8
1 Теоретическая часть 11
1.1 Обоснование и выбор состава акселерометра 11
1.2 Принцип работы акселерометра, функциональная схема 14
1.3 Структурная схема акселерометра 16
1.4 Математическая модель акселерометра 17
1.4.1 Спецификация математической модели 19
1.4.2 Основные исходные параметры 19
1.4.3 Обозначения и индексация 20
1.4.4 Дополнительные исходные характеристики 23
1.4.5 Критериальные статические характеристики 23
1.4.6 Дополнительные статические характеристики 24
1.5 Критерии поступательного и углового движения 25
1.6 Статическая ошибка АК. Предельная перегрузка 26
1.7 Порог чувствительности акселерометра 26
1.8 Прочность упругого подвеса 27
1.9 Устойчивость упругого подвеса 29
1.10 Г азовое демпфирование 29
1.11 Статическая характеристика ДП 32
1.12 Диапазон измерения акселерометра 34
1.13 Модель инструментальных погрешностей 36
2 Расчетная часть 44
2.1 Расчет жескости подвеса 44
2.2 Расчет коэффициента газового демпфирования 45
2.3 Расчет момента инерции и статического момента маятника 47
2.4 Расчет статической ошибки АК 49
2.5 Расчет предельной перегрузки 49
2.6 Расчет порога чувствительности 49
2.7 Прочность упругого подвеса 49
2.8 Устойчивость упругого подвеса 49
2.9 Расчет емкостей ДП 49
2.10 Расчет массы маятника АК 50
2.11 Расчет диапазона измерения АК 52
3 Конструкторская часть 57
3.1 Основные положения для разработки технических требований к
конструкции акселерометра 57
3.2 Конструкция и параметры упругого подвеса 58
3.3 Конструкция и параметры датчика силы МДС 59
Конструкция и параметры датчика перемещения 60
3.5 Описание модели акселерометра 62
Библиографический список
Купить

Высокие технологии сегодня активно и успешно используются в про­цессах подземного бурения. При этом важнейшее значение приобретают техни­ческие решения, способствующие существенному снижению капитальных за­трат при освоении месторождений. Например, применение акселерометров в системах контроля бурения позволяет точно определять ориентацию и глубину пробуренных скважин, направлять бурильную головку в заданный район, про­водить сейсмические измерения.
Для определения линейных параметров движения объекта (линейное ускорение, линейная скорость, перемещение) в инерциальных навигационных системах (ИНС) используют акселерометры.
Известно большое количество конструкций и схем акселерометров, од­нако, как следует из обзора отечественных и зарубежных источников информа­ции, в настоящее время для измерения ускорений в ИНС применяют только ги­роинтеграторы линейных ускорений, маятниковые и струнные акселерометры.
Основное достоинство гироинтеграторов по сравнению с компенсаци­онными акселерометрами заключается в более высокой долговременной ста­бильности масштабного коэффициента. Так, в гироинтеграторах отсутствует важнейшая для компенсационных акселерометров проблема временной и тем­пературной стабильности параметров постоянного магнита компенсационного датчика. Кроме того, гироинтеграторы способны с высокой точностью пред­ставлять результаты измерений в цифровом виде, не требуя при этом использо­вания в своем составе прецизионных электронных элементов (стабилитронов, усилителей постоянного тока), необходимых для цифровых преобразователей компенсационных приборов. Благодаря этому гироинтеграторы имеют более высокую радиационную стойкость. Однако они дороги, сложны в производстве, имеют крупные габаритные размеры и уступают компенсационным акселеро- метрам по времени готовности. Поэтому их применение ограничивается систе­мами управления крупных тяжелых объектов.
Струнные акселерометры более радиационно устойчивы, чем компенса­ционные приборы, и имеют значительно меньшие размеры, проще и дешевле гироинтеграторов. Однако они несколько уступают гироинтеграторам и ком­пенсационным акселерометрам по точности и имеют значительно худшие уда- ро- и вибропрочность, в связи с чем их, как правило, используют с индивиду­альными амортизаторами, снижающими точность ИНС. Затрудняет использо­вание струнных акселерометров на объектах с большим уровнем вибровоздей­ствий заметная нелинейность их выходной характеристики. Поэтому в этих условиях применяют в основном маятниковые компенсационные акселеромет­ры.
Основные преимущества акселерометров компенсационного типа:
• Погрешность масштабного коэффициента акселерометра определя­ется параметрами исполнительного элемента и не зависит от погрешностей ко­эффициентов преобразования входящих в акселерометр устройств (усилитель сигнала датчика перемещения, усилитель обратной связи);
• Нелинейность функции преобразования акселерометра компенса­ционного типа определяется нелинейностью исполнительного элемента и не за­висит от нелинейности функций преобразования других входящих в акселеро­метр устройств;
• Составляющие функции преобразования акселерометра компенса­ционного типа определяется нелинейностью исполнительного элемента и не за­висит от нелинейности функций преобразования других входящих в акселеро­метр устройств;
...
Купить