一種新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種海底石油探測取樣器械，尤其涉及一種新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置。
【背景技術】
[0002]海洋石油鉆井平臺要對海底石油進行探測取樣，所用的探測器是一個長達數(shù)十米的管狀型探測裝置，在探測裝置中裝有油栗、吸油咀、取樣筒、單向電磁閥等機械執(zhí)行機構，以及電機馬達及驅動器、電磁閥及其控制器、供電電源、傳感器、信號變換器等多種電氣部件。分為上電節(jié)、機械節(jié)、下電節(jié)三個部分組成。其中機械節(jié)是石油探測器的關鍵性部件，在該部件中包括三相交流電機馬達、多個電磁閥、位移傳感器等電氣部件，由該部件來完成對井下石油的抽取樣。機械節(jié)部件及其內置各電氣部件運行的可靠性是非常重要的，它的良好運行是確保石油探測器裝置正常運行的重要保證。石油勘測的實際現(xiàn)場迫切需要研制出一種針對機械節(jié)部件的試驗臺裝置。它能夠方便、快捷地對石油探測器的關鍵部件一一機械節(jié)進行檢測試驗，檢測出機械節(jié)運行的狀態(tài)，檢測出機械節(jié)內部各執(zhí)行部件或機構運行的狀態(tài)，給出相應的運行狀態(tài)和關鍵技術參數(shù)的指示。這樣實驗臺裝置可為機械節(jié)的運行狀態(tài)確認及檢修作業(yè)提供指導，實現(xiàn)了對機械節(jié)部件的直接故障診斷，提高了實際現(xiàn)場對關鍵性部件的檢修與維護效率。
[0003]目前，國內外對FET機械節(jié)的功能測試試驗裝置還沒有，但進口(美國)裝置多數(shù)采用分立原件(沒有微機系統(tǒng))構成，針對單個功能進行測試試驗。
[0004]即使是進口設備，每個測試裝置或模塊只能是對機械節(jié)的單一功能進行評價，不能夠綜合評價;一般用電子元器件的分立原件組成，沒有采用微型計算機、工業(yè)現(xiàn)場總線等現(xiàn)代測控技術，顯得技術陳舊。國產的相關設備目前還未見報道。它們都無法實現(xiàn)綜合功能測試，其檢測效率和自動化水平均較低。
【實用新型內容】
[0005]本實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試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的:
[0007]本實用新型包括微機控制系統(tǒng)、電磁閥驅動器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測變換電路、交流馬達變頻器、開關電源模塊、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與所述開關電源模塊和所述交流馬達變頻器的輸入端連接，所述開關電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達變頻器的控制輸入端與所述微機控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達變頻器的輸出端與電機連接，所述電機的溫度和轉速信號與所述微機控制系統(tǒng)的信號輸入端連接，位移傳感器經過所述位移監(jiān)測變換電路與所述微機控制系統(tǒng)連接，所述微機控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機控制系統(tǒng)的驅動輸出端與所述電磁閥驅動器連接。
[0008]進一步，所述電磁閥驅動器由八個電阻、三個三極管、五個二極管、一個穩(wěn)壓管和一個場效應管組成。
[0009]本實用新型的有益效果在于:
[0010]本實用新型是一種新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型能夠方便、快捷地對石油探測器的關鍵部件一機械節(jié)進行檢測試驗，檢測出機械節(jié)運行的狀態(tài)，檢測出機械節(jié)內部各執(zhí)行部件或機構運行的狀態(tài)，給出相應的運行狀態(tài)和關鍵技術參數(shù)指示與評價。對機械節(jié)的檢修與維護提供便利，提高實際現(xiàn)場的檢修作業(yè)效率，延長設備的使用壽命，降低企業(yè)的生產成本;滿足實際現(xiàn)場作業(yè)的要求，具有推廣使用的價值。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實用新型機械節(jié)功能測試系統(tǒng)結構圖；
[0012]圖2微機控制系統(tǒng)CAN總線各節(jié)點流程結構圖；
[0013]圖3電磁閥電流特性曲線圖；
[0014]圖4電磁閥驅動電路原理圖；
[0015]圖5是位移監(jiān)測電路的電路結構原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0017]如圖1所示:本實用新型包括微機控制系統(tǒng)、電磁閥驅動器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測變換電路、交流馬達變頻器、開關電源模塊、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與所述開關電源模塊和所述交流馬達變頻器的輸入端連接，所述開關電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達變頻器的控制輸入端與所述微機控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達變頻器的輸出端與電機連接，所述電機的溫度和轉速信號與所述微機控制系統(tǒng)的信號輸入端連接，位移傳感器經過所述位移監(jiān)測變換電路與所述微機控制系統(tǒng)連接，所述微機控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機控制系統(tǒng)的驅動輸出端與所述電磁閥驅動器連接。
[0018]如圖4所示:所述電磁閥驅動器由八個電阻、三個三極管、五個二極管、一個穩(wěn)壓管和一個場效應管組成。微處理器按照電流特性曲線的時序控制T8A，T8B，T8C的狀態(tài)，從而實現(xiàn)啟動電源P3A，開通維持電源+P2A和閉合電源-P2A的控制，實現(xiàn)電磁閥的開通和閉合控制。
[0019]如圖2所示:交流馬達變頻器控制模塊負責根據(jù)人機界面以CAN通信形式傳來的指令控制變頻器的啟動/停止(ST/SP)，同時檢測變頻器及馬達電機的運行狀態(tài)(ER)，并將參數(shù)，如電壓、電流、溫度(PT100溫度傳感器)、轉速(霍爾開關)及故障信息通過CAN通信傳給人機界面模塊進行顯示(CAN總線連接在圖1中未作表示)。電磁閥驅動控制模塊負責根據(jù)CAN指令控制15只電磁閥的開通/關斷(CV-OI……CV-15 )，并將電磁閥狀態(tài)信息(ERRV-01……ERRV-15)通過CAN通信傳給人機界面模塊進行顯示。位移檢測模塊負責對兩只位移傳感器的采樣(S1、S2)，可以顯示出位移傳感器運行的位移值(HSl、HS2)，還可以經程序判斷顯示出位移傳感器運行的狀態(tài)(正?；蚬收?。人機界面模塊(含PLC模塊、按鍵及LCD顯示器)負責按鍵輸入和信息顯示。電源系統(tǒng)負責提供系統(tǒng)所需的各種工作電源。
[0020]微機控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，由四塊基于C8051F020CHJ設計的功能模塊組成。它們是交流馬達變頻器控制模塊，電磁閥驅動控制模塊，位移檢測模塊和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所示是微機控制系統(tǒng)CAN總線各節(jié)點流程結構圖。
[0021 ]電磁閥驅動電路:機械節(jié)電磁閥特性分析
[0022]機械節(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電流，短時驅動電流大于3A(100ms)，電磁閥開通持續(xù)驅動電流不小于2A。電磁閥閉合需要不小于2A( 100ms)的反向維持電流。驅動電流響應速度快，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]驅動電路設計與說明
[0024]根據(jù)上面電磁閥特性的分析，設計了如圖4所示的電磁閥驅動電路。微處理器按照電流特性曲線的時序控制T8A，T8B，T8C的狀態(tài)，從而實現(xiàn)啟動電源P3A，開通維持電源+P2A和閉合電源-P2A的控制，實現(xiàn)電磁閥的開通和閉合控制。
[0025]如圖5所示:位移檢測電路:位移傳感器特性分析
[0026]FET機械節(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。該傳感器主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸的磁環(huán)組成。測桿內裝有磁致伸縮線(波導絲)。工作時，由電子倉內的電子電路產生一起始脈沖，此起始脈沖在波導絲中傳輸時，同時產生了一沿波導絲方向前進的旋轉磁場。當這個磁場與磁環(huán)中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發(fā)生扭動，產生扭動脈沖(或稱“返回”脈沖)。這一扭動脈沖被安裝在電子倉內的拾取機構所感知并轉換成相應的電流脈沖，通過電子電路計算出兩脈沖起始和返回之間的時間差，即可精確測出被測的位置和位移。
[0027]檢測電路設計與說明
[0028]系統(tǒng)中位移的檢測采用80C51單片機來完成。單片機利用I/O口模擬產生起始脈沖，利用捕獲口和定時器來采集返回脈沖和計算脈沖時間差，從而得到精確位移值。
[0029]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置，其特征在于:包括微機控制系統(tǒng)、電磁閥驅動器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測變換電路、交流馬達變頻器、開關電源模塊、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與所述開關電源模塊和所述交流馬達變頻器的輸入端連接，所述開關電源模塊的輸出端與所述DC濾波耦合板連接，所述交流馬達變頻器的控制輸入端與所述微機控制系統(tǒng)的控制輸出端連接，所述交流馬達變頻器的輸出端與電機連接，所述電機的溫度和轉速信號與所述微機控制系統(tǒng)的信號輸入端連接，位移傳感器經過所述位移監(jiān)測變換電路與所述微機控制系統(tǒng)連接，所述微機控制系統(tǒng)的控制輸入端與所述按鍵連接，所述微機控制系統(tǒng)的顯示輸出端通過所述PLC模塊與所述LED顯示器連接，所述微機控制系統(tǒng)的驅動輸出端與所述電磁閥驅動器連接。2.根據(jù)權利要求1所述的新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置，其特征在于:所述電磁閥驅動器由八個電阻、三個三極管、五個二極管、一個穩(wěn)壓管和一個場效應管組成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型地層測試評價儀機械節(jié)功能模擬測試裝置，包括微機控制系統(tǒng)、電磁閥驅動器、PLC模塊、LED顯示器、按鍵、位移監(jiān)測變換電路、交流馬達變頻器、開關電源模塊、DC濾波耦合板和濾波降噪電路，本實用新型能夠方便、快捷地對石油探測器的關鍵部件—機械節(jié)進行檢測試驗，檢測出機械節(jié)運行的狀態(tài)，檢測出機械節(jié)內部各執(zhí)行部件或機構運行的狀態(tài)，給出相應的運行狀態(tài)和關鍵技術參數(shù)指示與評價。對機械節(jié)的檢修與維護提供便利，提高實際現(xiàn)場的檢修作業(yè)效率，延長設備的使用壽命，降低企業(yè)的生產成本；滿足實際現(xiàn)場作業(yè)的要求，具有推廣使用的價值。
【IPC分類】G01M13/00
【公開號】CN205175671
【申請?zhí)枴緾N201520933902
【發(fā)明人】張全柱, 鄧永紅, 雷旻, 李學哲, 馬紅梅, 黃成玉, 趙立永, 李孝平
【申請人】華北科技學院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月20日