автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Обоснование рациональных режимов работы авторезонансного электропривода динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле

На правах рукописи

ФОМЕНКО Александр Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АВТОРЕЗОНАНСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДИНАМИЧЕСКИ УРАВНОВЕШЕННОГО БУРОВОГО СНАРЯДА НА ГРУЗОНЕСУЩЕМ КАБЕЛЕ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы

и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 НЮН 2011

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

4849052

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Загривный Эдуард Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Прокофьев Геннадий Иванович,

кандидат технических наук

Минин Алексей Сергеевич

Ведущее предприятие - ФГУ НПП «Севморгео».

Защита диссертации состоится 20 июня 2011 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 19 мая 2011 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ^

диссертационного совета

д-р техн. наук, профессор В.В.ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Электромеханические колонковые буровые снаряды на грузонесущем кабеле в составе буровых комплексов применяются при бурении ледников в Антарктиде, Арктике, Гренландии и др. Достоинствами этих комплексов являются высокая мобильность, низкая металлоёмкость, отсутствие бурильных колонн.

Использование электромеханического бурового снаряда на грузонесущем кабеле, разработанного в СШ1И (ТУ) и запатентованного в РФ, позволило получить наивысшие мировые результаты при бурении в Антарктиде на станции Восток (3720 м по данным на февраль 2011 г.). Электромеханические буровые снаряды, разработанные в США, Дании, Франции и Японии принципиально не отличаются от разработанного в РФ.

В отличие от традиционных, разрабатываемые в СПГГИ (ТУ) и запатентованные в РФ динамически уравновешенные буровые снаряды (ДУБС) не требуют применения бурильной колонны, редуктора и распорных устройств и могут применяться для взятия проб донных отложений рек, озёр, морей и океанов, подледни-кового озера Восток в Антарктиде, многорейсового бурения в шель-фовых зонах с бортов неспециализированных судов, вскрытия продуктивных пластов, очистки призабойных зон нефтяных и газовых скважин, а также скважин на пресные и минеральные воды, что для традиционных недостижимо. В литературных источниках работ по ДУБС не обнаружено.

Одним из актуальных вопросов при создании ДУБС с авторезонансным электроприводом возвратно-вращательного движения (ВВД) является обоснование рациональных режимов работы ДУБС с авторезонансным электроприводом ВВД, решению которого и посвящена настоящая работа.

Работа базируется на результатах исследований Блехма-на И.И., Бобина Н.Е., Богданова A.A., Вайсберга Л.А., Васильева Н.И., Горшкова JI.K., Загривного Э.А., Кудряшова Б.Б., Луковни-кова В.И., Нагаева Р.Ф., Чистякова В.К, Тимошенко С.П., Усольце-ва A.A., Усынина Ю.С., Фоменко Ф.Н., Шестакова В.М. и др.

Цель работы - разработка резонансного автоколебательного электропривода для реализации возвратно-вращательного (сим-

метричный режим) и сложного вращательного и возвратно-вращательного (несимметричный режим) движений буровой коронки для расширения технологических возможностей применения ДУБС.

Задачи исследования включают разработку:

1. Математической модели ДУБС для исследования нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС.

2. Системы автоматического управления авторезонансным электроприводом ДУБС с несимметричными автоколебаниями буровой коронки.

3. Имитационной модели для исследования симметричных и несимметричных режимов работы ДУБС.

4. Лабораторного макета и экспериментальные исследования авторезонансного электропривода ВВД ДУБС в симметричных и несимметричных режимах работы.

5. Методики определения основных динамических параметров ДУБС с пружиной кручения в качестве упругого элемента.

6. Методики определения средней скорости вращательного движения ДУБС вокруг своей оси при работе в несимметричном режиме.

Идея работы. Эффективная работа ДУБС с комбинированной нагрузкой на буровой коронке (аддитивная комбинация сухого, вязкого трений и случайной составляющей) обеспечивается как в симметричном, так и в несимметричном режимах резонансных автоколебаний, при этом для симметричного режима формирование момента выполняется на каждом полупериоде колебаний, а для несимметричного на каждом периоде в точках нулевой скорости ротора электродвигателя.

Научная новизна:

1. Разработан алгоритм управления режимами резонансного электропривода ДУБС на грузонесущем кабеле со сложным движением буровой коронки.

2. Получена аналитическая зависимость средней скорости вращения ДУБС вокруг своей оси в зависимости от резонансной частоты электромеханической системы и нагрузки на буровой коронке.

Защищаемые научные положения:

1. Несимметричный режим автоколебаний буровой коронки с целью получения сложного вращательного и возвратно-вращательного движений для повышения эффективности бурения реализуется путем подачи напряжения на обмотки электродвигателя длительностью полпериода один раз в период и реверсирования электромагнитного момента синфазно со скоростью ротора в точках нулевой скорости ротора.

2. Средняя скорость вращения ДУБС вокруг своей оси в сложном движении определяется произведением резонансной частоты электромеханической системы, заданной амплитуды колебаний и коэффициента, который зависит от нагрузки на буровой коронке, при этом скорость вращения увеличивается с увеличением нагрузки на буровой коронке.

Методы исследований. Теоретические исследования, имитационное моделирование электромеханической системы с использованием пакета МАТЬАВ, анализ полученных результатов. Экспериментальные исследования режимов работы макета на лабораторном стенде с разработанной системой управления авторезонансным электроприводом, снятие осциллограмм и анализ полученных результатов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов базируется на использовании известных положений теоретической механики, электромеханики, теории автоматизированного электропривода, методов моделирования с применением ЭВМ, и сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований не хуже 90-95 %.

Научная ценность результатов исследования заключается в разработке:

1. Имитационной модели электромеханической системы ДУБС для исследования нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС.

2. Экспериментального стенда, имитирующего работу ДУБС с электроприводом возвратно-вращательного движения на основе электродвигателя с явнополюсным ротором в несимметричном режиме колебаний ДУБС.

Практическая значимость работы заключается в разработке:

1. Конструктивной схемы ДУБС (патент РФ № 95728).

2. Системы управления авторезонансным электроприводом ДУБС, обеспечивающей несимметричный режим работы.

3. Источника питания для реализации несимметричного режима колебаний ДУБС.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований обсуждались на Всероссийской конференции «Неделя науки СПбПТУ» (Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2008 г.); ежегодной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2007-2009 гг.); ежегодной Международной конференции молодых ученых «Challenges and Solutions in Mineral Industry» во Фрайбергской горной академии (Германия, Фрайберг, 2009).

Личный вклад автора:

1. Разработана математическая модель для исследования нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС.

2. Получена зависимость скорости вращательного движения бурового снаряда вокруг своей оси при работе ДУБС в несимметричном режиме колебаний от резонансной частоты электромеханической системы, амплитуды колебаний и нагрузки на буровой коронке.

3. Реализована система управления авторезонансным электроприводом ДУБС, обеспечивающая несимметричный режим колебаний.

4. Разработана имитационная модель для исследования работы ДУБС в симметричном и несимметричном режимах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на изобретение РФ, а также получено положительное решение о выдаче патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 82 наименований, содержит 72 рисунка и 24 таблицы. Общий объем работы -122 страницы.

Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы цель и идея работы.

В первой главе проведен анализ существующих электромеханических буровых комплексов на грузонесущих кабелях.

Во второй главе представлены математическая модель электромеханической системы ДУБС с двумя степенями свободы и методика определения скорости вращательного движения ДУБС вокруг своей оси при работе в несимметричном режиме.

В третьей главе представлены имитационная модель электропривода ВВД и результаты исследований нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС с симметричными и несимметричными колебаниями буровой коронки.

В четвертой главе представлены экспериментальный лабораторный стенд и макет ДУБС с электроприводом ВВД для исследований авторезонансных режимов, приведены результаты экспериментальных исследований.

В заключении отражены выводы и рекомендации по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Несимметричный режим автоколебаний буровой коронки с целью получения сложного вращательного и возвратно-вращательного движений для повышения эффективности бурения реализуется путем подачи напряжения на обмотки электродвигателя длительностью полпериода один раз в период и реверсирования электромагнитного момента синфазно со скоростью ротора в точках нулевой скорости ротора.

Буровой снаряд представляет собой двухмассовую колебательную электромеханическую систему (ЭМС) с электроприводом возвратно-вращательного движения (рис. 1а). Статорная часть 2, 5, 10 погружного маслозаполненного асинхронного двигателя соединена с роторной частью 4, 8, 9 упругим элементом - пружиной кручения 6. Использование пружины кручения вместо ранее применяемого торсиона позволяет уменьшить габаритные размеры снаряда и применить электродвигатель с выводом одного конца вала ротора.

Статорная часть с моментом инерции J¡ под действием электромагнитного момента ЭД Мэм перемещается на угол cpi в неподвижной системе координат (рис. 16). Роторная часть с моментом инерции под действием того же электромагнитного момента МЭм поворачивается на угол фг в противоположном направлении. Возвратно-вращательное движение статорной части относительно роторной происходит относительно неподвижного узлового сечения А-А упругого элемента, расположение которого зависит от соотношения моментов инерции и нагрузок на статорную и роторную части ДУБС. Со стороны упругого элемента, представленного пружиной кручения с жесткостью с, на статорную J¡ и роторную J2 части действуют упругие моменты Myi2=My2i, определяемые углом закручивания и коэффициентом жёсткости пружины кручения. Со стороны буровой коронки и колонковой трубы на роторную часть с моментом инерции J2 и на статорную часть ДУБС с моментом инерции Ji действуют момент сопротивления Мс.

В ранее выполненных работах при построении математической модели электромеханической системы ДУБС за обобщенные координаты принимался полный угол закручивания <р = <р2-(рх, что приводило к более простому математическому описанию системы, но не позволяло проводить исследования анормальных и аварийных режимов. Поэтому в работе за обобщенные координаты принимаются углы поворота статорной q>i и роторной q>2 частей.

При построении математической модели электромеханической системы ДУБС использовалось уравнение Лагранжа второго рода

+ = g i = 1 п (!)

dt\bq^ Э q, Э q¡ Э q,

где Т - кинетическая энергия системы, Дж; П - потенциальная энергия системы, Дж; D - диссипативная функция системы (энергия вязкого трения), Дж; Q¡ - обобщенные силы, п - число степеней свободы.

Рис. 1. а) конструктивная и б) расчетная схемы ДУБС: 1 - грузонесущий кабель; 2 - кабельный замок; 3 - ЭД с электроотсеком; 4 - ротор ЭД; 5 - статорная труба; 6 - пружина кручения; 7 - подшипниковый узел; 8 - колонковая труба; 9 - буровая коронка, 10 - статор ЭД

Кинетическая энергия системы

(2)

Потенциальная энергия системы

1 7 1 7 1 2

п = -с(ф,-ф2; =-сф,-Сф(ф2+-Сф2. (3)

Диссипативная функция системы

I (4).

Учитывая особенности системы: равные и разнонаправленные моменты М, действующие на роторную и статорную части колебательной электромеханической системы с резонансной частотой (йр ~ С00, наличие узлового сечения О-О], которое в процессе колебаний остается неподвижным, можно записать

где С1 и С2~ коэффициенты жесткости частей пружины кручения; с -коэффициент жесткости пружины кручения, с~сх -с21[сх +с2);

- момент инерции ЭМС, Jz =JX + ^) •

Подставляя выражения (2), (3) и (4) в уравнение (1), получим уравнения движения ДУБС

где М - электромагнитный момент двигателя.

Уравнение (6) позволяет проводить анализ нормальных режимов (нагрузка сосредоточена на буровой коронке, а на статор-ной части не превышает 5-10 %), анормальных и аварийных режимов работы ДУБС (работа в вязкой среде, заклинивание статорной или роторной частей бурового снаряда), а также исследовать симметричные и несимметричные режимы работы.

Полученная система имеет одну резонансную частоту со0 и две парциальные частоты Я^ и Я^ колебательных систем с одной степенью свободы, из которых состоит исходная система, при этом

При заклинивании статорной или роторной частей ДУБС резонансная частота электромеханической системы становится равной

парциальной частоте Л, или Я^ соответственно. Величину парциальных частот можно оценить, пользуясь основными динамическими параметрами ДУБС, полученными при расчете (табл. 1), и выражением (5) для определения частоты колебаний электромеханической системы. Парциальная частота А? при заклинивании статорной части ДУБС (/, ->°°)

^^ + Ц-! • ф! + с<р{ - с<р2 = М /2Ф2 +^2 'Фг +сФг ~с(?1 =~м'

(6)

Я^ < Хг < £У(

^ = — I— =— - 27.8 Гц. * 2л у/2 2л V 0.079

Аналогично для парциальной частоты Д при заклинивании статор-ной части ДУБС ( -> <» )

п 2л-V У, 2л: V 0.462

Таблица 1

Основные технологические и динамические параметры ДУБС

Окружная скорость буровой коронки Уср, м/с 3.2

Внешний диаметр буровой коронки 0Внеш> м 0.132

Частота колебаний ЭМС ГР, Гц 30

Момент инерции статорной части снаряда У], кгм2 0.462

Момент инерции роторной части снаряда кгм2 0.079

Коэффициент жесткости пружины с, Н м/рад 2400

Амплитуда колебаний статора (р^, рад 0.077

Амплитуда колебания буровой коронки (рг, рад 0.447

Мощность нагрузки на буровой коронке Рк, кВт 4.0

Электромагнитный момент, Нм 128

Коэффициент эквивалентного вязкого трения /I, Н м с/рад 1.127

Для обеспечения авторезонансных колебаний ЭМС ДУБС принят способ управления (по патенту РФ № 2410826) изменением знака электромагнитного момента электродвигателя МЭм на каждом полупериоде колебаний в точках ср' = 0 синфазно со скоростью колебаний электромеханической системы <р\

В качестве движителя используется электродвигатель со штатным статором погружного асинхронного электродвигателя и явнополюсным ротором с одной парой полюсов. В зависимости от схемы включения указанная конструкция обеспечивает колебания с размахом 60 и 120 градусов. В работе принят угол 60° (рис. 2).

Рис. 2. а) Потокосцепления статора и ротора в режиме пуска, б) схема соединения обмоток статора

При положении ротора и направлении токов в обмотках статора, указанных на рис. 2а, ротор перемещается под действием электромагнитного момента от оси Oi-Oi к оси 02-02 на угол 60°. При достижении оси 02-02 и изменении направления тока в обмотке А - X ротор начинает движение от оси 02-02 к оси Oi-Oi.

Уравнение электромагнитного момента в этом случае

Í9\j/q • к • sin (а2 + ¡cp)) • sin (<р0 - ф) при движении от оси О] - О]

........

9vj/0 • к ■ sin ((*! + ф) • sin (ф0 - ф) при движении от оси 02 - 02

В несимметричном режиме авторезонансных колебаний ЭМС, в отличие от симметричного режима, однополярный электромагнитный момент действует в течение полупериода колебаний. Уравнение электромагнитного момента в несимметричном режиме колебаний ЭМС

. . _ I 9\|/q • к • sin(а2 + |фр • sin(q>Q - <р) при движении от оси 0( - О, [0 при движении от оси 02 - 02

Полный пусковой момент ЭМС в резонансном режиме

Мт =МУ+Мп=с<р0+Мп= 2400 • 0.524 + 66 = 1324 (Я • м),

где Му - момент пружины кручения, Нм; Мп - пусковой момент электродвигателя, Н м. Следует отметить, что упругий момент пружины кручения в резонансном режиме в несколько раз превышает пусковой момент электродвигателя.

Электропривод ДУБС обладает важным эксплуатационным качеством ограничения амплитуды колебаний в резонансном режиме при превышении заданного угла колебаний. При

электромагнитный момент меняет знак, обеспечивая тормозной режим, что позволяет буровому снаряду работать в любых режимах вплоть до холостого хода без значительных превышений заданного размаха колебаний (60°).

Для имитационного моделирования ЭМС ДУБС в различных режимах работы использовалось уравнение (6).

Рис. 4. Случайная составляющая момента нагрузки на буровой коронке

Момент сопротивления Мсх на статорной части снаряда представлен аддитивной комбинацией сухого и жидкостного трения. Момент сопротивления МС2 на роторной части снаряда представлен аддитивной комбинацией сухого, жидкостного трения и случайной составляющей момента нагрузки (рис. 4).

Применение имитационной модели позволяет (рис. 5): 1) исследовать переходные и установившиеся резонансные колебания с нагрузкой и на холостом ходу с разомкнутой и

Рис. 5. Имитационная модель ДУБС: 1, 3 - блоки формирования нагрузок, 2 -компаратор, 4 - блок формирования электромагнитного момента, 5, 6 - блоки формирования ф| и ф2, 7, 9 - вычислители работ сил за цикл, 8 - осциллограф

замкнутой системами управления авторезонансного электропривода; 2) задавать комбинированный момент нагрузки в статорной и роторной частях ДУБС; 3) исследовать тормозные режимы авторезонансного электропривода при превышении амплитуды колебаний заданного значения; 4) задавать вид статической характеристики двигателя; 5) вычислять работу электромагнитного момента и моментов нагрузки за период колебаний.

На имитационной модели получены осциллограммы электромагнитного момента, амплитуды и скорости резонансных автоколебаний при работе бурового снаряда в нормальном режиме с распределением нагрузок на статорной и роторной частях ДУБС 85-90 % и 10-15 % соответственно, в анормальном режиме с распределение нагрузок на статорной и роторной частях ДУБС 4050 % и 50-60 % при работе в вязкой среде и в аварийном режиме при заклинивании статорной или роторной частей ДУБС (рис. 6).

Рис. 6. Заклинивание различных частей ДУБС: а) роторной части ДУБС ( У2 —»«> <РМАХ =0.5 рад, /р =11.5 Гц); б) статорной части ДУБС ( У, —, (р1МАХ =0.57 рад, /Р =27.8 Гц)

Результаты моделирования аварийных режимов позволяют сделать вывод о сохранении подвижности в авторезонансном режиме одной из частей ДУБС, что облегчает устранение осложнений (заклинивание статорной или роторной части ДУБС) при бурении.

Для реализации несимметричного режима автоколебаний ДУБС разработан однофазный тиристорный источник питания с искусственной коммутацией (рис. 7а), обеспечивающий однопо-лярное питание обмоток статора электродвигателя в соответствии с принятым законом управления.

Рис. 7. а) Система управления несимметричными авторезонансными колебаниями ДУБС: ДС - датчик скорости, К - компаратор, БУ - блок управления; б) Циклограмма процессов в системе управления: идс - выходное напряжение датчика скорости, ик- выходное напряжение компаратора, ид- напряжение с выхода дифференцирующей цепочки, и! - управляющее напряжение тиристора \ГГ1, и2 - управляющее напряжение тиристора УТ2, ис - напряжение конденсатора Сь 1Т1 - ток тиристора УТ1, ¡т2- ток тиристора \Т2 и диода \Т51

В отличие от симметричного режима в схеме управления предусмотрена корректировка времени включения и отключения тиристора УТ1 путем введения напряжения смещения компаратора К. При экспериментальных исследованиях применялся коммутирующий контур с резонансной частотой 3 кГц.

2. Средняя скорость вращения ДУБС вокруг своей оси в сложном движении определяется произведением резонансной частоты электромеханической системы, заданной амплитуды колебаний и коэффициента, который зависит от нагрузки на буровой коронке, при этом скорость вращения увеличивается с увеличением нагрузки на буровой коронке.

Неравномерный износ режущей части буровой коронки с твердосплавными резцами или поломка части резцов может приво-

дить к нарушению процесса бурения (заклинивание статорной или роторной части ДУБС). Для устранения этого недостатка предложена схема питания обмоток электродвигателя с формированием электромагнитного момента один раз в период (при однополярном питании обмоток электродвигателя), обеспечивающая сложное движение породоразрушающего инструмента (вращение и колебание буровой коронки вокруг своей оси).

Под действием электромагнитного момента буровая коронка перемещается на заданный угол <рн = 60°, выполняя заданную работу за период. Обратное перемещение осуществляется за счет энергии, накопленной пружиной кручения на рабочем ходе. При этом потенциальная энергия пружины уменьшается на величину, определяемую работой сил сопротивления среды. Тогда величина отклонения под действием упругих сил пружины (р1, < (рк, то есть <рн -<рк~ &<р. При следующем цикле действия электромагнитного момента угол поворота буровой коронки изменяется от значения (рк до (рн, при этом электромагнитный момент выполняет заданную работу за период. Таким образом, при работе в установившемся режиме несимметричных колебаний угол поворота ДУБС в направлении действии момента за время А( составит А<рЕ = 2я" • • Дг. При этом забой равномерно прорабатывается каждым элементом буровой коронки, исключая возникновение аварийных режимов.

Практический интерес представляет вопрос оценки скорости вращения ДУБС вокруг своей оси при работе в несимметричном режиме колебаний. Оценка производится в следующей последовательности.

1. Определяются основные технологические и динамические параметры ДУБС для симметричного режима колебаний буровой коронки (табл. 1).

2. Резонансная частота, необходимая для обеспечения заданной окружной скорости буровой коронки

/Р = . Гц.

3. Работа, совершаемая буровой коронкой за один период

1Гг=Рк//Р, Дж.

4. Эквивалентный коэффициент вязкого сопротивления

Лъ - ^г/^г^о > Нмс/рад.

5. Коэффициент затухания

6. Амплитудное значение угла поворота под действием пружины кручения (рис. 8а)

Ы = рад-

7. Разность амплитудных углов поворота ДУБС за один период колебаний

А(р = <рн-<рк, рад.

8. Средняя скорость вращения ДУБС вокруг своей оси

пВ5 = А(р- /р-ЪО/п, об/мин.

Выражение для определения скорости вращения ДУБС вокруг своей оси

"сС") = <Ри-Л'ВД, где ад = 30• (1 -е^')/я.

1.2 3.4 I.» 3.*

Рис. 8. а) изменение угла колебаний в симметричном и несимметричном режимах; б) определение скорости вращения ДУБС вокруг своей оси на имитационной модели в несимметричном режиме колебаний

Расчетная скорость вращения ДУБС вокруг своей оси (п„ =14.35 об/мин) подтверждается результатами имитационного моделирования ДУБС в несимметричном режиме (рис. 86) А^т 30 Аи л

2.1-0.58 30 ....

---= 14.50 об/мин,

3.4-2.4 к

где Лф2 - угол поворота ДУБС за время , рад.

Лабораторные экспериментальные исследования. В лаборатории кафедры Э и ЭМ изготовлен лабораторный макет авторезонансного электропривода ДУБС для исследования симметричных и несимметричных режимов колебаний ЭМС (табл. 2). Цель эксперимента: разработать авторезонансный электропривод ДУБС с реализацией несимметричных автоколебаний буровой коронки.

Рис. 9. Лабораторный макет авторезонансного электропривода ДУБС: 1 - гру-

зонесущий кабель, 2 - статорная труба, 3 - ЭД с явкополюсным ротором и трёхфазным статором, 4 - колонковая труба, 5 - алмазная буровая коронка, 6 -персональный компьютер, 7- контрольно-измерительная аппаратура, В - генератор сигналов, 9 - осциллограф, 10 - источники питания системы управления, 11 - наборные панели, 12 - система управления

Выполнено: 1) разработана схема управления авторезонансным электроприводом ДУБС для реализации несимметричных авторезонансных колебаний буровой коронки; 2) разработан источник питания обмоток электродвигателя; 3) получены осциллограммы процессов в системе управления, обмотках двигателя и источнике питания (рис. 10).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, приведены теоретические и экспериментальные положения, которые в совокупности представляют научно-технические решения задачи по выбору параметров авторезо-

Приборы и оборудование, используемые в лабораторном макете ДУБС

Таблица 2 а)

Наименование Параметр Величина

Датчик тока НХ 15-Р Первичный ток, А Выходное напряжение, В Напряжение питания, В 15 ±4 ±15

Датчик напряжения ЬУ 25-Р Номинальный входной ток, мА Номинальный выходной ток, мА Напряжение питания, В 10 25 ±12...±15

Внешний модуль ввода-вывода Ь^арИ Е14-440 Количество каналов Диапазоны входного сигнала, В Разрядность АЦП, бит Выходной диапазон, В 16 ±10; ±2.5; ±0.625; ±0.156 14 ±5

Источник питания РБ-302 А Выходное напряжение, В Выходной ток, А 0-30 0.01-2

Источник питания УНИП-7А Выходное напряжение, В Выходной ток, А 0-30 0-2

Генератор импульсов Г6-34 Частота, Гц Погрешность Выходное напряжение, В 0,001-10'106 ±(1-5)% 500-Ю"6 - 10 (при Кн=50 Ом)

Лабораторный автотрансформатор РНТ 220-12 Напряжение питания сети, В Максимальный ток, А Напряжение регулирования, В 128/220 12/16 0-220

Компаратор Напряжение питания, В Коэффициент усиления, В/мВ Напряжение смещения, мВ Время переключения, не ±5...±15 5 5 12

Усилитель мощности ВМ-057 Напряжение питания, В Выходная мощность, Вт Коэффициент усиления, дб 6-18 22 50

Рис. 10. а) Осциллограммы, полученные на лабораторном макете авторезонансного электропривода ДУБС: 1 - управляющее напряжение и2тиристора УТ2, 2- управляющее напряжение II] тиристора УТ1, 3- напряжение иСФ на емкости Сф, 4 - ток 1Р в обмотках двигателя, 5 - ток 1к в коммутирующем контуре, 6 - ток ¡п тиристора УТ1; б) Схемы соединения обмоток статора и формирование электромагнитного момента при установившихся вынужденных авторезонансных колебаниях с размахом 60° в несимметричном режиме колебаний

нансного электропривода возвратно-вращательного движения для ДУБС на грузонесущем кабеле, внедрение которых в практику буровых работ вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области колонкового бурения и позволит создавать новые буровые комплексы, обладающие существенно большей эффективностью.

Основные научные и практические выводы и рекомендации:

1. Несимметричный режим работы ДУБС обеспечивается путём подачи напряжения длительностью полпериода один раз в период на обмотки электродвигателя и реверсирования электромагнитного момента синфазно со скоростью в точках перехода её через нулевое значение.

2. Применение математической модели ДУБС позволяет проводить анализ нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС, а также исследовать работу ДУБС в несимметричном режиме авторезонансных колебаний.

3. Проведенное имитационное моделирование и исследование симметричных и несимметричных режимов на электроприводе ДУБС подтвердило устойчивость резонансных автоколебаний с комбинированной нагрузкой.

4. Разработанная система автоматического управления электроприводом в резонансном режиме обеспечивает несимметричный режим колебаний буровой коронки с амплитудой 60°.

5. Разработанная методика позволяет определить скорость вращательного движения ДУБС вокруг своей оси при работе в несимметричном режиме в зависимости от резонансной частоты ЭМС, амплитуды колебаний и нагрузки на буровой коронке.

6. Экспериментально подтверждена работоспособность макета ДУБС в авторезонансном режиме со сложным движением буровой коронки при бурении цементного блока с получением керна.

Основные результаты диссертации представлены в следующих печатных работах:

1. Фоменко А.Н. Имитационное моделирование авторезонансного электропривода возвратно-вращательного движения с не-

симметричным возбуждением // Записки Горного института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб, 2011. Том 189. С. 117-120.

2. Фоменко А.Н. Авторезонансный электропривод возвратно-вращательного движения с несимметричным возбуждением динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле / Э.А. Загривный, А.Н. Фоменко // Записки Горного института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб, 2011. Том 189. С.95-98.

3. Фоменко А.Н. Резонансный электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле // Записки Горного института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб, 2009. Том 178. С.133-136.

4. Фоменко А.Н. Авторезонансный электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле // X международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2009»: материалы конференции (18-20 марта 2009 г., Ухта): в 4 ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2009 - С.324-326.

5. Фоменко А.Н. Резонансный электропривод динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «ХХХУП Неделя науки СПбГПУ»: материалы конференции (24-29 ноября 2008 г., Санкт-Петербург): ч. VIII. - СПб: СПбГПУ, 2008. - С.175-176.

6. Fomenko A.N. Resonant electric drive of dynamically counterbalanced drilling string on carrying cable with swinging movement // 60 Freiberger Forschungsforum «Challenges and solutions in mineral industry»: TU Bergakafemie Freiberg, 2009. - p.134-138

7. Фоменко А.Н. Имитационная модель для исследования режимов работы динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле // XI международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2010»: материалы конференции (1719 марта 2010 г., Ухта): в 5 ч.; ч. 5. - Ухта: УГТУ, 2010.- С.103-107.

8. Электромеханический колонковый буровой снаряд. Патент РФ № 95728 / Э.А. Загривный, А.Н. Фоменко, В.В. Иваник // МПК Е21В4/04 (2006.01) // Бюл. № 19,10.07.2010.

РИД СПГГУ. 16.05.2011. 3.267. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Введение.

ГЛАВА.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И БУРОВЫХ СНАРЯДОВ НА ГРУЗОНЕСУЩЕМ КАБЕЛЕ.

1.1. Области применения буровых снарядов.

1.2. Погружные электродвигатели.

1.3. Грузонесущие кабели.

1.4. Морское бурение.

1.5. Теоретические исследования процессов в ЭМС ДУБС в ранее выполненных работах.

Выводы к первой главе.

Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОРЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИ УРАВНОВЕШЕННОГО БУРОВОГО СНАРЯДА.

2.1. Предварительные замечания.

2.2. Конструктивная и расчетная схемы ДУБС.

2.3. Математическая модель электромеханической системы ДУБС.

2.4. Представление действующих нагрузок ДУБС.

2.5. Формирование электромагнитного момента в электроприводе ДУБС тремя обмотками электродвигателя.

2.5.1. В симметричном режиме работы.

2.5.2. В несимметричном режиме работы.

2.6. Методика определения параметров пружины кручения для ДУБС.

2.7. Методика оценки скорости вращательного движения ДУБС вокруг своей оси.

2.8. Пример определения основных параметров динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле.

2.9. Пример расчета скорости вращательного движения ДУБС вокруг своей оси.

2.10. Пример определения параметров пружины кручения.

2.11. Донная устьевая платформа.

ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКИ УРАВНОВЕШЕННОГО БУРОВОГО СНАРЯДА.

3.1. Имитационная модель для исследования резонансных автоколебаний электромеханической системы ДУБС.

3.2. Моделирование электромеханической системы ДУБС со случайной нагрузкой на буровой коронке.

3.3. Вычисление работ диссипативных и вынуждающих сил в электромеханической системе.

3.4. Моделирование вынужденных колебаний в электромеханической системе

3.4.1. Моделирование симметричного режима работы ЭМС ДУБС.

3.4.2. Моделирование несимметричного режима работы ЭМС ДУБС.

3.5. Моделирование анормальных и аварийных режимов работы ДУБС.

Выводы к третьей главе.

ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИ УРАВНОВЕШЕННОГО БУРОВОГО СНАРЯДА.

4.1. Экспериментальная установка.

4.1.1. Электродвигатель.

4.1.2. Датчик скорости.

4.1.3. Упругий элемент.

4.1.4. Датчик тока.

4.1.5. Датчик напряжения.

4.1.6. Внешний модуль ввода-вывода.

4.1.7. Генератор импульсов.

4.1.8. Источники питания системы управления.

4.1.9. Лабораторный автотрансформатор.

4.1.10. Компаратор.

4.1.11. Усилитель мощности.

4.2. Принципиальная схема лабораторной экспериментальной установки.

4.3. Лабораторный экспериментальный электропривод возвратно-вращательного движения.

4.3.1. Источник питания.

4.3.2. Разомкнутая система управления авторезонансным электроприводом ДУБС в несимметричном режиме.

4.3.3. Замкнутая система управления авторезонансным электроприводом ДУБС в несимметричном режиме.

4.3.4. Блок управления.

4.4. Экспериментальное определение электромагнитного момента электродвигателя с явнополюсным ротором и трёхфазным статором при формировании электромагнитного момента тремя обмотками.

Выводы к четвёртой главе.

Электромеханические колонковые буровые снаряды на грузонесущем кабеле в составе буровых комплексов применяются при бурении ледников в Антарктиде, Арктике, Гренландии и др. Достоинствами этих комплексов являются высокая мобильность, низкая металлоёмкость, отсутствие бурильных колонн.

Использование электромеханического бурового снаряда на грузонесущем кабеле, разработанного в СПГГИ (ТУ) и запатентованного в РФ, позволило получить наивысшие мировые результаты при бурении в Антарктиде на станции Восток (3720 м по данным на февраль 2011 г.). Электромеханические буровые снаряды, разработанные в США, Дании, Франции и Японии принципиально не отличаются от разработанного в РФ.

В отличие от традиционных, разрабатываемые в СПГГИ (ТУ) и запатентованные в РФ динамически уравновешенные буровые снаряды (ДУБС) не требуют применения редуктора и распорных устройств. Такие буровые снаряды могут применение для очистки призабойных зон нефтяных и газовых скважин, скважин на пресные и минеральные воды, а также взятия проб донных отложений рек, озёр, морей и океанов, подледникового озера Восток в Антарктиде, многорейсового бурения в шельфовых зонах с бортов неспециализированных судов, что для традиционных недостижимо.

Ранее выполненными на кафедре электротехники и электромеханики СПГГИ (ТУ) исследованиями электроприводов возвратно-вращательного движения на основе электродвигателей постоянного и переменного токов показана работоспособность ДУБС на грузонесущем кабеле. Определены основные динамические параметры, и исследованы режимы работы электроприводов ДУБС с разомкнутой и замкнутой системами управления. Разработанные конструкции ДУБС и способ возбуждения и регулирования авторезонансных колебаний в электроприводе возвратно-вращательного движения (ВВД) защищены патентами РФ. Литературных источников по исследованию электроприводов ВВД

ДУБС не обнаружено ни в отечественной, ни в зарубежной литературе (кроме работ сотрудников кафедры Э и ЭМ СПГГУ).

Актуальными вопросами при создании ДУБС с авторезонансным электроприводом возвратно-вращательного движения являются исследование эффективных режимов работы ДУБС с авторезонансным электроприводом ВВД (возвратно-вращательное и комбинация вращательного и возвратно-вращательного движения буровой коронки), а также анормальных и аварийных режимов (работа в вязкой среде, «прихват» статорной или роторной частей ДУБС). Решению этих вопросов посвящена настоящая работа.

Цель работы заключается в разработке резонансного автоколебательного электропривода для реализации возвратно-вращательного (симметричный режим) и сложного вращательного и возвратно-вращательного (несимметричный режим) движений буровой коронки для расширения технологических возможностей применения ДУБС.

Идея работы в заключается в том, что эффективная работа ДУБС с комбинированной нагрузкой на буровой коронке (аддитивная комбинация сухого, вязкого трений и случайной составляющей) обеспечивается как в симметричном, так и в несимметричном режимах резонансных автоколебаний, при этом для симметричного режима формирование момента выполняется на каждом полупериоде колебаний, а для несимметричного на каждом периоде в точках нулевой скорости ротора электродвигателя.

Научная новизна:

1. Разработан алгоритм управления режимами резонансного электропривода ДУБС на грузонесущем кабеле со сложным движением буровой коронки.

2. Получена аналитическая зависимость средней скорости вращения ДУБС вокруг своей оси в зависимости от резонансной частоты электромеханической системы и нагрузки на буровой коронке.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Несимметричный режим автоколебаний буровой коронки с целью получения сложного вращательного и возвратно-вращательного движений для повышения эффективности бурения реализуется путем подачи напряжения на обмотки электродвигателя длительностью полпериода один раз в период и реверсирования электромагнитного момента синфазно со скоростью ротора в точках нулевой скорости ротора.

2. Средняя скорость вращения ДУБС вокруг своей оси в сложном движении определяется произведением резонансной частоты электромеханической системы, заданной амплитуды колебаний и коэффициента, который зависит от нагрузки на буровой коронке, при этом скорость вращения увеличивается с увеличением нагрузки на буровой коронке.

Исследования авторезонансного электропривода возвратно-вращательного движения проводились на кафедре «Электротехники и Электромеханики» Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Работа базируется на результатах исследований авторов в областях технологии и техники бурения, теоретической механики, электропривода, электрических машин и электромеханики и теории автоматического управления Блехмана И.И., Бобина Н.Е., Богданова A.A., Вайсберга JT.A., Васильева Н.И., Горшкова JI.K., За-гривного Э.А., Кудряшова Б.Б., ЛуковниковаВ.И., Мандельштама JI.И., Нагаева Р.Ф., Чистякова В.К, Тимошенко С.П., Усольцева A.A., Усынина Ю.С., Фоменко Ф.Н., Шестакова В.М., Яблонского А.А и многих других.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Электротехники и Электромеханики» Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Автор выражает искреннюю глубокую благодарность заведующему кафедрой «Э и ЭМ» СПГГИ (ТУ) доктору технических наук, профессору Козяру-куА.Е., научному руководителю д.т.н., проф. Загривному Э.А., к.т.н., доц. Емельянову А.П., к.т.н. Стародеду С.С., к.т.н. Гаврилову Ю.А., инж. Мельниковой Е.Е., инж. Коллиной Т.А., асп. ИваникуВ.В. и всем сотрудникам кафедры за помощь в подготовке диссертационной работы.

Выводы к четвёртой главе

В ходе выполнения лабораторных экспериментальных исследований получены следующие результаты и выводы:

1. Модернизирована экспериментальная лабораторная установка динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле с искусственным цементным забоем для исследования электропривода возвратно-вращательного движения в несимметричном режиме возвратно-вращательного движения.

2. Для реализации несимметричного режима авторезонансных колебаний ЭМС разработана и изготовлена схема управления и источник пульсирующего однонаправленного тока для питания обмоток электродвигателя.

3. Резонансная частота коммутирующего контура источника питания принята равной 3 кГц.

4. Момент сопротивления на валу ротора лабораторного макета динамически уравновешенного бурового снаряда представлен моментом сопротивления разрушению искусственного цементного забоя.

5. В качестве породоразрушающего инструмента использована алмазная буровая коронка диаметром 46 мм.

6. Экспериментально полученная статическая характеристика электромагнитного момента применяемого нетрадиционного электродвигателя с явнополюсным ротором и трехфазным статором совпадает по форме с теоретической.

7. Экспериментально полученное значение относительного максимального пускового момента (1.16) приближенно соответствует расчетному (1.15).

8. Экспериментально определены относительные номинальные пусковой (1.1) и максимальный (1.28) моменты.

9. В несимметричном режиме авторезонансных колебаний электропривода ДУБС действующее значение пульсирующего тока в обмотках электродвигателя может быть увеличено в л/2 раз по сравнению с номинальным непрерывным током штатного асинхронного электродвигателя из условия равенства действующих значений токов за период колебаний.

10. Сопротивление токоведущих жил грузонесущего кабеля (10-15 Ом) длиной 1-1.5 км не влияет на работоспособность источника питания обмоток электродвигателя. Компенсация потерь напряжения в кабеле может быть обеспечена изменением напряжения на емкости фильтра Сф путем изменения индуктивности дросселя фильтра Ьф.

11. Разработанная схема управления несимметричными авторезонансными колебаниями отличается простотой реализации и надежностью искусственной коммутации токов тиристоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Несимметричный режим работы ДУБС обеспечивается путём подачи напряжения длительностью полпериода один раз в период на обмотки электродвигателя и реверсирования электромагнитного момента синфазно со скоростью в точках перехода её через нулевое значение.

2. Применение математической модели ДУБС позволяет проводить анализ нормальных, анормальных и аварийных режимов работы ДУБС, а также исследовать работу ДУБС в несимметричном режиме авторезонансных колебаний.

3. Проведенное имитационное моделирование и исследование симметричных и несимметричных режимов на электроприводе ДУБС подтвердило устойчивость резонансных автоколебаний с комбинированной нагрузкой.

4. Разработанная система автоматического управления авторезонансным электроприводом обеспечивает несимметричный режим движения буровой коронки с амплитудой 30°.

5. Разработанная методика позволяет определить скорость вращательного движения ДУБС вокруг своей оси при работе в несимметричном режиме в зависимости от резонансной частоты электромеханической системы, амплитуды колебаний и нагрузки на буровой коронке.

6. Экспериментально подтверждена работоспособность макета ДУБС в авторезонансном режиме со сложным движением буровой коронки при бурении цементного блока с получением керна.

7. Разработанный авторезонансный электропривод возвратно-вращательного движения может найти применение в горнорудной промышленности - вибрационные грохоты, дробилки, мельницы, вибрационные устройства для транспортирования насыпных грузов, вибрационные насосы для перекачки жидкостей; в строительстве - машины для вибрационного погружения и извлечения свай, вибрационные дорожные и строительные машины I для трамбования грунта и формирования железобетонных изделий; в металлургии - машины для изготовления литейных форм и выбивки опок; в машиностроении — для виброшлифования, виброгалтовки, перемешивания металлических расплавов, виброобкатки, а также в сельском хозяйстве, медицине и в других отраслях.

1. A.c. №1716067, Буровой снаряд. 1992, Бюл.№ 8. Васильев Н.И., Та-лалай П.Г., Чистяков В.К.

2. A.c. №20028405, Колонковый буровой снаряд с электроприводом. 2004, Бюл. № 1. Загривный Э.А., Соловьёв В.А.

3. A.c. № 1417259 СССР. Электропривод колебательного движения // В.И. Луковников, В.В. Тодарев, С.А. Грачев. Опубл. в БИ, 1988, №30.

4. A.c. № 1632689 СССР. Способ управления колебательным электроприводом с асинхронным двигателем // В.И. Луковников, В.В. Тодарев, М.Н. Погуляев. Опубл. в БИ, 1991, №8.

5. A.c. № 1715835 СССР. Электропривод колебательного движения // A.B. Аристов, И.Л. Плодистый, A.A. Тимофеев, Д.Ю. Щербенко. Опубл. в БИ, 1992, №42.

6. A.c. №2209912, Колонковый электромеханический буровой снаряд -Бюл.№22. Литвиненко B.C., Кудряшов Б.Б., Соловьев Г.Н., Загривный Г.А., Васильев Н.И.

7. A.c. №399000, Электробур для бурения скважин во льду. 1973, Бюл. №39.Кудряшов Б.Б., Фисенко В.Ф., Степанов Г.К.

8. Антипов В.И., Асташев В.К. О принципах создания энергосберегающих вибрационных машин // Вестник научно-технического развития, №1 (5), 2008 г. 9 с.

9. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя (том 3) 8-е изд. Под ред. И.Н. Жестковой М.: Машиностроение, 2001. - 804 с.

10. Асташев В.К. Системы возбуждения авторезонансных вибротехнических устройств // Вестник научно-технического развития, №1 , 2007 г. 7 с.

11. Байбаков H.A. Термические методы добычи нефти в России и за рубежом / H.A. Байбаков, А.Р. Гарушев, Д.Г. Антониади и др. // М.:ВНИИОЭНГ, 1995 г.

12. Батоврин Б.К., Бессонов A.C., Мошкин В.В., Папуловский B.C. LabView: практикум по основам измерительных технологий: учебное пособие для вузов. М.: ДМК Пресс, 2005. - 208 с.

13. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов, перевод с англ. под ред. И.В. Антика. М., «Энергия», 1969. 280 стр. с илл.

14. Блехман И.И. Вибрационная механика М.: Физматлит, 1994. —400 с.

15. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. — СПб.: КОРОНА принт, 2001. -320 с.

16. Горшков JI. К. Математико-механическая модель разрушения пород при бурении / A.A. Яковлев, H.A. Павлов. Породоразрушающий и металлообрабатывающий — техника и технология его изготовления и применения, № 12, 2009. - 5 с.

17. Каплан JI.C. Развитие техники и технологий на Туймазинском нефтяном месторождении / JI.C. Каплан, A.B. Семенов, Н.В. Разгоняев // Уфа: РИЦ АНК «Башнефть», 1998 г. 416 с.

18. Карлащук В.И., Карлащук C.B. Электронная лаборатория на IBM PC М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. 144 стр.

19. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / Под редакцией Народицкого А.Г. Спб, СПЭК, 2004 г.

20. Копылов И.П. Математическое моделирование асинхронных машин. -М: Энергия, 1969. 96 с.

21. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. М.: Энергия, 1973.-400 с.

22. Кудряшов Б. Б., Васильев В. И., Уфаев В. В. и др. Колонковый электромеханический буровой снаряд. А. С. №1472613, 1989, Б. И. №14.

23. Кудряшов Б.Б. Механическое бурение скважин во льду, Ленинград,1988.

24. Луковников В.И. «Проблемы разработки и исследования электродвигателей периодического движения», ДЭМ, Омск, 1984.

25. Луковников В.И. «Рабочие характеристики обобщенного колебательного электродвигателя», Электричество, №5, 1979.

26. Луковников В.И. «Электропривод колебательного движения», -М. Энергоатомиздат, 1984.

27. Луковников В.И. Символический метод расчета характеристик электродвигателя колебательного движения. Электричество, №4, 1978.

28. Луковников С.А. Исследование электромеханических переходных процессов при колебательном режиме электродвигателей серий ДИД, АДП, ЭМ. Изв. Томского политехи, ин-та, 1975.

29. Магнус К. Колебания: Введение в исследование колебательных систем. Пер. с нем. -М.: Мир, 1982. 304 е., ил.

30. Минин A.A., Погарский A.A. Форсирование механической скорости беструбного электробура. «Нефтяное хозяйство», 1956, №3.

31. Минин A.A., Погарский A.A., Чефранов К.А. Техника беструбного бурения скважин. М., Гостоптехиздат, 1956.

32. Михайлова Н. Д. Техническое проектирование колонкового бурения. М., "Недра", 1985, 198 с.

33. Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. М.: Журнал «Радио», 2005. - 208 с.

34. Окунева H.A. Разработка и исследование электропривода для нефтедобывающих насосов с погружным магнитоэлектрическим электродвигателем: Автореферат. М.: типография МЭИ, 2008.

35. Остриров В.И., Микитченко А.Н. Современное состояние и тенденции развития электроприводов горных машин для открытых разработок // Привод и управление, 2007.

36. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1971.

37. Патент Респ. Беларусь №4959. Автоколебательный электропривод. // В.И. Луковников, В.В. Тодарев, JI.B. Веппер. 30.03.2003.

38. Патент РФ № 2006173. Колебательный электропривод // А.И. Копей-кин, A.C. Грибакин. Опубл. в БИ, 1994, №1.

39. Патент РФ № 2025890. Способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний // А.И. Копейкин, С.И. Малафеев. Опубл. в БИ, 1994, №24.

40. Патент РФ № 2050687. Электропривод колебательного движения // А.И. Копейкин, С.И. Малафеев. Опубл. в БИ, 1995, №35.

41. Петров И.И., Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М: Энергия, 1968.

42. Петров Л.П. Моделирование асинхронных электроприводов с тири-сторным управлением. М.: Энергия, 1977.

43. Пиотровский Л.М. Электрические машины. М., Госэнергоиздат,1950.

44. Плехов A.C., Зайцев А.И. Предельные возможности вентильного электропривода. Электрические комплексы и системы управления, №2/2007.

45. Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями. Под ред. Крутякова Е. А. СПб, «Силовые машины» «Электросила», 2004 г. 252 с.

46. Рождественский В.Х., Мельников М.Е., Пономарёва И.Н., Туголе-сов Д.Д. Результаты бурения кобальтоносных марганцевых корок на гайотах Магеллановых гор (Тихий океан). Тихоокеанская геология №5, том 24, 2005.

47. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. -М: Энергоатомиздат,1992.

48. Сандлер A.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974.

49. Свиридов B.C. Повышение нефтеотдачи пластов месторождений на поздней стадии разработки: "Нефтяное хозяйство" №4, Паненко И.А., 1993.

50. Сили С. Электромеханическое преобразование энергии. М., 1968.

51. Соловьёв В.А. Асинхронный электромеханический преобразователь возвратно-вращательного движения для динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле. Автореф. канд. дисс. СПГГИ (ТУ), СПб, 1998,21 с.

52. Солтыш В. М., Меерсон Е. Г., Бубнов Е. С. Руководство по алмазному бурению геологоразведочных скважин. М., Госгеолтехиздат, 1963.

53. Способ возбуждения и регулирования авторезонансных колебаний в электроприводе возвратно-вращательного движения. Патент РФ № 2410826 / Э.А. Загривный, Ю.А. Гаврилов // Бюл. № 3, 27.01.2011.

54. Стародед С.С. Авторезонансный электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле. Автореф. канд. дисс. СПГГИ (ТУ), СПб, 2009, 20 с.

55. Счастливый Г.Г., Семак В.Г., Федоренко Г.М. Погружные асинхронные электродвигатели. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

56. Тараканов С.Н., Кудряшов Б.Б. и др Технология и техника разведочного бурения, и др. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., Недра, 1983. 565 с.

57. Талалай П.Г., Чистяков В.К. Экологические проблемы бурения в Антарктиде // Рос. наука: грани творчества на грани веков. М., 2000.

58. Терехов В.М., Осипов О.И. Система управления электроприводов / Под ред. В.М. Терехова, 2004 г.

59. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. / Пер. с англ. Л.Г. Корнейчука; Под. ред. Э.И. Григолюка. М: Машиностроение, 1985.

60. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер с нем. М.: Мир, 1982. - 512 с.

61. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. — М.: Энергия, 1964.

62. Усольцев A.A. Частотное управление асинхронными двигателями: Учебное пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006.

63. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп., Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. - 328 с.

64. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводом. Челябинск.: Издательство ЮУрГУ, 2004. - 328 с.

65. Фоменко А.Н. Имитационное моделирование авторезонансного электропривода возвратно-вращательного движения с несимметричным возбуждением // Записки Горного института / РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб, 2011. Том 189. с. 117-120.

66. Фоменко А.Н. Резонансный электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле // Записки Горного института / РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб, 2009. Том 178. с. 133-136.

67. Фоменко Ф. Н. Бурение скважин электробуром. М.: "Недра", 1974,272 с.

68. ХоровицП, Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998.704 с.

69. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Mat-Lab, SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс; Спб.: Питер, 2008. - 288 е.: ил.

70. Чижечко И.М. Справочник по преобразовательской технике. — Тени-ка, 1978.

71. Шкурко О. А. Динамически уравновешенный буровой снаряд на грузонесущем кабеле. // Ежегодная научная конференция молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение". Тезисы докладов. СПб, 1996.

72. Шкурко O.A. Электромеханический преобразователь для бурового снаряда на грузонесущем кабеле. Автореф. канд. дисс. СПГГИ (ТУ), СПб, 1998, 23 с.

73. Шкурко O.A. Бесконтактный электропривод возвратно-вращательного движения для бурового снаряда. // Сборник трудов молодых ученых СПбГГИ. СПб, 1998.

74. Шкурко O.A. Математическая модель процесса бурения скважин. // Ежегодная научная конференция молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение". Тезисы докладов. СПб, 1997.

75. Электромеханический колонковый буровой снаряд. Патент РФ № 95728 / Э.А. Загривный, А.Н. Фоменко, В.В. Иваник // МПК Е21В4/04 (2006.01) // Бюл. № 19, 10.07.2010.

76. Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики. Ч. I. М.: Высшая школа, 1971.

77. Яблонский А.А., Норейко С.С. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1966.

78. Fomenko A.N. Resonant electric drive of dynamically counterbalanced drilling string on carrying cable with swinging movement // 60 Freiberger Forschungsforum «Challenges and solutions in mineral industry»: TU Bergakafemie Freiberg, 2009. -p.134-138.