Brevet FR2607983A1 — publié le 19880610

"Procédé pour l'optimisation de l'utilisation d'un moteur électrique à courant continu au voisinage du calage1 notamment sur une installation de forage" La présente invention concerne d'une manière générale les moteurs électriques à courant continu. Ainsi qu'on le sait, ces moteurs ont pour avantages de pouvoir intervenir aussi bien dans un sens de rotation que dans l'autre. Ils sont donc normalement tout indiqués pour la retenue d'une charge qu'il s'agit de descendre ou monter. Le cas d'une telle charge se retrouve par exemple dans les installations de forage, dans lesquelles il est nécessaire, à la descente, de retenir de manière convenable le train de tiges en cours d'avancement, pour que ce train de tiges n'exerce qu'une force modérée, bien déterminée, sur l'outil de forage en cours de travail. Or, à ce jour, et malgré divers inconvénients, notamment de bruit, inhérents à ce mode de retenue, la retenue du train de tiges dans une installation de forage se fait usuellement de manière mécanique, par serrage d'un frein à friction sur le treuil auquel est suspendu ce train de tiges, et non pas par le moteur électrique à courant continu par ailleurs généralement affecté à l'entraînement de ce treuil. La raison en est simple. Elle tient à ce que le train de tiges d'une installation de forage en cours d'avancement est en pratique quasiment à l'arrêt, et que, par construction, un moteur électrique à courant continu se trouve interdit de demeurer de manière prolongée dans une telle situation de quasi calage sous charge. En effet, et ainsi qu'on le sait, la desserte d'un moteur électrique à courant continu se fait alternativement par l'intermédiaire d'une pluralité de conducteurs distincts, avec une permutation cyclique, ou commutation, de l'un à l'autre de ceux-ci. Dès lors, lorsqu'un tel moteur est à l'arrêt, ou quasi à l'arrêt, ou, de manière plus générale, lorsque sa vitesse de commutation devient inférieure à une vitesse minimale donnée, le courant circule de façon prolongée dans les mêmes conducteurs. Sans autre, il serait à craindre un échauffement excessif de ces conducteurs susceptible de conduire à un endommagement préjudiciable de l'ensemble. our obvier à ce danger, ou autrement dit, pour assurer leur protection au calage ou au voisinage du calage, les moteurs électriques à courant continu sont communément dotés, par construction, d'un mécanisme de sécurité qui en interrompt systématiquement l'alimentation après un certain temps lorsque leur vitesse de commutation devient inférieure à une valeur de seuil minimale donnée jugée comme critique. C'est la présence de ce mécanisme de sécurité qui en interdit à ce jour l'utilisation pour la retenue d'une charge susceptible de demeurer à l'arrêt ou sensiblement à l'arrêt pendant un temps supérieur au temps prévu, comme cela est le cas par exemple pour le train de tiges d'une installation de forage en cours d'avancement. Il n'est évidemment pas envisageable, pour une telle utilisation, de renoncer à un tel mécanisme de sécurité. La présente invention a pour objet un procédé permettant, comme lui, d'assurer la protection souhaitable des moteurs électriques à courant continu au calage ou au voisinage du calage, mais sans pour autant qu'en soit interrompue l'alimentation, et permettant donc l'utilisation d'un tel moteur électrique à la retenue d'une charge. Ce procédé, qui a donc pour but l'optimisation de l'utilisation d'un moteur électrique à courant continu au voisinage du calage, est d'une manière générale caractérisé en ce qu'il consiste à détecter le moment où la vitesse de commutation du moteur devient inférieure à une valeur de seuil minimale donnée et à assurer systématiquement une rotation d'une fraction de tour dans un sens ou dans l'autre de son rotor si sa vitesse de commutation reste ainsi inférieure à cette vitesse de seuil minimale pendant un temps donné. Bien entendu, ce temps est lui-même choisi inférieur à celui au bout duquel intervient normalement en de telles circonstances le mécanisme de sécurité associé. En pratique, il est procédé, suivant l'invention, à un décalage systématique du rotor d'un tel moteur électrique à courant continu de manière à ce que sa vitesse de commutation instantanée reste supérieure à la vitesse de commutation minimale en-deçà de laquelle doit normalement intervenir après un certain temps le mécanisme de sécurité qui régit son alimentation. La fréquence, l'amplitude, et le sens des décalages successifs ainsi appliqués suivant l'invention au rotor d'un tel moteur électrique à courant continu peuvent être variables suivant les nécessités de l'utilisation concernée. Mais, de préférence, il est alternativement assuré une rotation d'une fraction de tour de son rotor dans un sens puis dans l'autre. La vitesse moyenne de commutation peut ainsi rester sensiblement égale à celle à respecter pour l'utilisation en cours, avec un retour périodique du rotor à sa position initiale correspondante. Corollairement, les décalages imposés dans l'intervalle à ce rotor conduisent, en pratique, compte tenu des démultiplications mécaniques en jeu, à des mouvements négligeables pour la charge concernée. Quoi qu'il en soit, les mêmes conducteurs du moteur électrique à courant continu concerné étant empêchés, suivant l'invention, d'être en service trop longtemps, la protection de ce moteur électrique au calage ou au vosinage du calage est assurée sans qu'est à intervenir pour cela le mécanisme de sécurité usuellement prévu à cet effet. Autrement dit, il est avantageusement possible, suivant l'invention, d'utiliser un moteur électrique à courant continu au calage ou au voisinage du calage sans que soit mise en question sa protection dans une telle situation, et il est donc avantageusement possible d'utiliser un tel moteur électrique à la retenue d'une charge, et par exemple à celle du train de tiges dans une installation de fortage. En pratique, une telle utilisation ne prend tout son intérêt que lorsqu'une telle installation est équipée de moyens de commande automatique assurant un pilotage contrôlé de son treuil. Les moyens à mettre en oeuvre pour provoquer un décalage contrôlé du rotor du moteur électrique commandant alors ce treuil se trouvent en effet ainsi directement disponibles. Mais, bien entendu, la présente invention ne se limite cependant pas à ce seul cas d'utilisation. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'optimisation de l'utilisation d'un moteur électique à courant continu au voisinage du calage, notamment pour la retenue d'une charge, par exemple le train de tiges d'une installation de forage en cours d'avancement, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter le moment où la vitesse de commutation du moteur devient inférieure à une valeur de seuil minimale donnée et à assurer systématiquement une rotation d'une fraction de tour dans un sens ou dans l'autre de son rotor si cette vitesse de commutation reste ainsi inférieure à cette vitesse de seuil minimale pendant un temps donné. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est alternativement assuré une rotation d'une fraction de tour du rotor dans un sens puis dans l'autre. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce qu'il est fait en sorte que, tout en étant supérieure à sa valeur minimale, la vitesse de commutation reste sensiblement égale à celle normalement à respecter pour l'utilisation concernée.