一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種海底石油探測(cè)取樣器械，尤其涉及一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋石油鉆井平臺(tái)要對(duì)海底石油進(jìn)行探測(cè)取樣，所用的探測(cè)器是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米的管狀型探測(cè)裝置，在探測(cè)裝置中裝有油栗、吸油咀、取樣筒、單向電磁閥等機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及電機(jī)馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器、電磁閥及其控制器、供電電源、傳感器、信號(hào)變換器等多種電氣部件。分為上電節(jié)、機(jī)械節(jié)、下電節(jié)三個(gè)部分組成。其中機(jī)械節(jié)是石油探測(cè)器的關(guān)鍵性部件，在該部件中包括三相交流電機(jī)馬達(dá)、多個(gè)電磁閥、位移傳感器等電氣部件，由該部件來完成對(duì)井下石油的抽取樣。機(jī)械節(jié)部件及其內(nèi)置各電氣部件運(yùn)行的可靠性是非常重要的，它的良好運(yùn)行是確保石油探測(cè)器裝置正常運(yùn)行的重要保證。石油勘測(cè)的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)迫切需要研制出一種針對(duì)機(jī)械節(jié)部件的試驗(yàn)臺(tái)裝置。它能夠方便、快捷地對(duì)石油探測(cè)器的關(guān)鍵部件一一機(jī)械節(jié)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)運(yùn)行的狀態(tài)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)內(nèi)部各執(zhí)行部件或機(jī)構(gòu)運(yùn)行的狀態(tài)，給出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的指示。這樣實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置可為機(jī)械節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)及檢修作業(yè)提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械節(jié)部件的直接故障診斷，提高了實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)對(duì)關(guān)鍵性部件的檢修與維護(hù)效率。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)FET機(jī)械節(jié)的功能測(cè)試試驗(yàn)裝置還沒有，但進(jìn)口(美國(guó))裝置多數(shù)采用分立原件(沒有微機(jī)系統(tǒng))構(gòu)成，針對(duì)單個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)。
[0004]即使是進(jìn)口設(shè)備，每個(gè)測(cè)試裝置或模塊只能是對(duì)機(jī)械節(jié)的單一功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能夠綜合評(píng)價(jià);一般用電子元器件的分立原件組成，沒有采用微型計(jì)算機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線等現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)，顯得技術(shù)陳舊。國(guó)產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備目前還未見報(bào)道。它們都無法實(shí)現(xiàn)綜合功能測(cè)試，其檢測(cè)效率和自動(dòng)化水平均較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0007]本實(shí)用新型包括微機(jī)控制系統(tǒng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測(cè)變換電路、交流馬達(dá)變頻器、開關(guān)電源模塊、DC濾波耦合板和濾波降噪電路，交流電源通過所述濾波降噪電路同時(shí)與所述開關(guān)電源模塊和所述交流馬達(dá)變頻器的輸入端連接，所述開關(guān)電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達(dá)變頻器的控制輸入端與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達(dá)變頻器的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)的溫度和轉(zhuǎn)速信號(hào)與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，位移傳感器經(jīng)過所述位移監(jiān)測(cè)變換電路與所述微機(jī)控制系統(tǒng)連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輸出端與所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器連接。
[0008]進(jìn)一步，所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器由八個(gè)電阻、三個(gè)三極管、五個(gè)二極管、一個(gè)穩(wěn)壓管和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]本實(shí)用新型是一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能夠方便、快捷地對(duì)石油探測(cè)器的關(guān)鍵部件一機(jī)械節(jié)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)運(yùn)行的狀態(tài)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)內(nèi)部各執(zhí)行部件或機(jī)構(gòu)運(yùn)行的狀態(tài)，給出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)指示與評(píng)價(jià)。對(duì)機(jī)械節(jié)的檢修與維護(hù)提供便利，提高實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的檢修作業(yè)效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本;滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的要求，具有推廣使用的價(jià)值。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型機(jī)械節(jié)功能測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2微機(jī)控制系統(tǒng)CAN總線各節(jié)點(diǎn)流程結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3電磁閥電流特性曲線圖；
[0014]圖4電磁閥驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0015]圖5是位移監(jiān)測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0017]如圖1所示:本實(shí)用新型包括微機(jī)控制系統(tǒng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測(cè)變換電路、交流馬達(dá)變頻器、開關(guān)電源模塊、DC濾波耦合板和濾波降噪電路，交流電源通過所述濾波降噪電路同時(shí)與所述開關(guān)電源模塊和所述交流馬達(dá)變頻器的輸入端連接，所述開關(guān)電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達(dá)變頻器的控制輸入端與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達(dá)變頻器的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)的溫度和轉(zhuǎn)速信號(hào)與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，位移傳感器經(jīng)過所述位移監(jiān)測(cè)變換電路與所述微機(jī)控制系統(tǒng)連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輸出端與所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器連接。
[0018]如圖4所示:所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器由八個(gè)電阻、三個(gè)三極管、五個(gè)二極管、一個(gè)穩(wěn)壓管和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成。微處理器按照電流特性曲線的時(shí)序控制T8A，T8B，T8C的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電源P3A，開通維持電源+P2A和閉合電源-P2A的控制，實(shí)現(xiàn)電磁閥的開通和閉合控制。
[0019]如圖2所示:交流馬達(dá)變頻器控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)人機(jī)界面以CAN通信形式傳來的指令控制變頻器的啟動(dòng)/停止(ST/SP)，同時(shí)檢測(cè)變頻器及馬達(dá)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)(ER)，并將參數(shù)，如電壓、電流、溫度(PT100溫度傳感器)、轉(zhuǎn)速(霍爾開關(guān))及故障信息通過CAN通信傳給人機(jī)界面模塊進(jìn)行顯示(CAN總線連接在圖1中未作表示)。電磁閥驅(qū)動(dòng)控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)CAN指令控制15只電磁閥的開通/關(guān)斷(CV-OI……CV-15 )，并將電磁閥狀態(tài)信息(ERRV-01……ERRV-15)通過CAN通信傳給人機(jī)界面模塊進(jìn)行顯示。位移檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)對(duì)兩只位移傳感器的采樣(S1、S2)，可以顯示出位移傳感器運(yùn)行的位移值(HSl、HS2)，還可以經(jīng)程序判斷顯示出位移傳感器運(yùn)行的狀態(tài)(正常或故障)。人機(jī)界面模塊(含PLC模塊、按鍵及LCD顯示器)負(fù)責(zé)按鍵輸入和信息顯示。電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)所需的各種工作電源。
[0020]微機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，由四塊基于C8051F020CHJ設(shè)計(jì)的功能模塊組成。它們是交流馬達(dá)變頻器控制模塊，電磁閥驅(qū)動(dòng)控制模塊，位移檢測(cè)模塊和PLC模塊、按鍵及LCD顯示器，各模塊之間采用CAN總線聯(lián)系在一起，如圖2所示是微機(jī)控制系統(tǒng)CAN總線各節(jié)點(diǎn)流程結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]電磁閥驅(qū)動(dòng)電路:機(jī)械節(jié)電磁閥特性分析
[0022]機(jī)械節(jié)中油路控制采用了一種特殊電磁閥，該電磁閥開通需要的較大的啟動(dòng)電流，短時(shí)驅(qū)動(dòng)電流大于3A(100ms)，電磁閥開通持續(xù)驅(qū)動(dòng)電流不小于2A。電磁閥閉合需要不小于2A( 100ms)的反向維持電流。驅(qū)動(dòng)電流響應(yīng)速度快，不大于0.3ms。電磁閥開通、閉合所需要的電流特性曲線如圖3所示。
[0023]驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與說明
[0024]根據(jù)上面電磁閥特性的分析，設(shè)計(jì)了如圖4所示的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路。微處理器按照電流特性曲線的時(shí)序控制T8A，T8B，T8C的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電源P3A，開通維持電源+P2A和閉合電源-P2A的控制，實(shí)現(xiàn)電磁閥的開通和閉合控制。
[0025]如圖5所示:位移檢測(cè)電路:位移傳感器特性分析
[0026]FET機(jī)械節(jié)中的樣筒、栗筒位移采用了一種磁致伸縮線性位移傳感器來檢測(cè)。該傳感器主要由測(cè)桿、電子倉和套在測(cè)桿上的非接觸的磁環(huán)組成。測(cè)桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)。工作時(shí)，由電子倉內(nèi)的電子電路產(chǎn)生一起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)中的永久磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，產(chǎn)生扭動(dòng)脈沖(或稱“返回”脈沖)。這一扭動(dòng)脈沖被安裝在電子倉內(nèi)的拾取機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過電子電路計(jì)算出兩脈沖起始和返回之間的時(shí)間差，即可精確測(cè)出被測(cè)的位置和位移。
[0027]檢測(cè)電路設(shè)計(jì)與說明
[0028]系統(tǒng)中位移的檢測(cè)采用80C51單片機(jī)來完成。單片機(jī)利用I/O口模擬產(chǎn)生起始脈沖，利用捕獲口和定時(shí)器來采集返回脈沖和計(jì)算脈沖時(shí)間差，從而得到精確位移值。
[0029]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置，其特征在于:包括微機(jī)控制系統(tǒng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測(cè)變換電路、交流馬達(dá)變頻器、開關(guān)電源模塊、DC濾波耦合板和濾波降噪電路，交流電源通過所述濾波降噪電路同時(shí)與所述開關(guān)電源模塊和所述交流馬達(dá)變頻器的輸入端連接，所述開關(guān)電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達(dá)變頻器的控制輸入端與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達(dá)變頻器的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)的溫度和轉(zhuǎn)速信號(hào)與所述微機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，位移傳感器經(jīng)過所述位移監(jiān)測(cè)變換電路與所述微機(jī)控制系統(tǒng)連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機(jī)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輸出端與所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置，其特征在于:所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器由八個(gè)電阻、三個(gè)三極管、五個(gè)二極管、一個(gè)穩(wěn)壓管和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型地層測(cè)試評(píng)價(jià)儀機(jī)械節(jié)功能模擬測(cè)試裝置，包括微機(jī)控制系統(tǒng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測(cè)變換電路、交流馬達(dá)變頻器、開關(guān)電源模塊、DC濾波耦合板和濾波降噪電路，本實(shí)用新型能夠方便、快捷地對(duì)石油探測(cè)器的關(guān)鍵部件—機(jī)械節(jié)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)運(yùn)行的狀態(tài)，檢測(cè)出機(jī)械節(jié)內(nèi)部各執(zhí)行部件或機(jī)構(gòu)運(yùn)行的狀態(tài)，給出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)指示與評(píng)價(jià)。對(duì)機(jī)械節(jié)的檢修與維護(hù)提供便利，提高實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的檢修作業(yè)效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本；滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的要求，具有推廣使用的價(jià)值。
【IPC分類】G01M13/00
【公開號(hào)】CN205175671
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520933902
【發(fā)明人】張全柱, 鄧永紅, 雷旻, 李學(xué)哲, 馬紅梅, 黃成玉, 趙立永, 李孝平
【申請(qǐng)人】華北科技學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日