CN204359479U - 在役石油井架安全预警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种在役石油井架安全预警装置，其应力传感器位于石油井架上，采集石油井架的应力数据，无线数据采集发射模块连接于该应力传感器，接收应力数据，并将应力数据无线传输给无线数据接收网关，无线数据接收网关接收无线传输过来的应力数据，并将应力数据传输给显示终端，显示终端连接于该无线数据接收网关，显示应力数据和曲线，并在最大应力值超过设定报警值时触发声光报警器，该声光报警器连接于该显示终端，并在被该显示终端触发时，进行声光报警。该在役石油井架安全预警装置能够提供井架实时受力数据，在井架超载时及时报警，以防止重大安全事故发生，尤其对深井探井作业具有重大的意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油井架安全装置，特别是涉及到一种在役石油井架安全预警装置。
背景技术
石油钻井井架在长期使用过程中，由于拆装、运输、风载和腐蚀等各种因素的影响，杆件、杆件间连接及整体都会出现不同程度的损伤缺陷，可能引起结构尺寸、材料性能及振动特征的变化，使井架的力学性能与原设计差别较大，承载能力降低，不能满足工作要求，从而导致安全载荷的未知，造成生产安全隐患，甚至倒塌事故也屡有发生。因而准确地评定井架安全承载能力，是保证生产安全的重要措施之一。
目前国内通常是按照石油行业标准，用电测法定期对井架承载能力进行检测，通过对井架施加较大载荷，测量其在一定载荷下的应力、位移等特性，来推算其安全承载能力，检测周期为3年左右。认为本方法主要存在两方面不足之处：一是现场检测过程中，受现场条件所限，有许多受力较大的部位不能一一布点测试；二是测试周期长，期间井架因为安装不当、受伤，导致井架承载能力发生改变，钻机使用单位无法及时得知。为此我们发明了一种新的在役石油井架安全预警装置，解决了以上技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以实现异地实时监测，实现现场应力数据监测并在超载时报警，并完成数据的异地存储及分析处理的在役石油井架安全预警装置。
本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：在役石油井架安全预警装置，该在役石油井架安全预警装置包括应力传感器、无线数据采集发射模块、无线数据接收网关、显示终端和声光报警器，该应力传感器位于石油井架上，采集石油井架的应力数据，并将应力数据传输给该无线数据采集发射模块，该无线数据采集发射模块连接于该应力传感器，接收应力数据，并将应力数据无线传输给该无线数据接收网关，该无线数据接收网关接收无线传输过来的应力数据，并将应力数据传输给该显示终端，该显示终端连接于该无线数据接收网关，显示应力数据和曲线，并在最大应力值超过设定报警值时触发该声光报警器，该声光报警器连接于该显示终端，并在被该显示终端触发时，进行声光报警。
本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：
该应力传感器通过焊接或者粘接与石油井架紧密贴合。
所述应力传感器具有多个，该显示终端实时显示井架上所述多个应力传感器采集的多个应力数据和曲线。
该应力传感器包括应变片和不锈钢的夹具，该应变片被固化到该不锈钢的夹具中。
该应力传感器还包括放大电路以及温度补偿电路，该应力传感器采用密封设计。
该无线数据采集发射模块采用低噪声射频放大电路。
该无线数据采集发射模块基于2.4G无线网络802.15.4无线协议将应力数据发射。
本实用新型中的在役石油井架安全预警装置，采用无线监测系统方案，建立无线传感网络，包括野外长期监测用应力传感器、数据采集发射用无线传感器、数据接收用无线网关、数据显示终端和报警器，通过互联网络将数据传输到远程监控主机，实现异地实时监测，实现现场应力数据监测并在超载时报警，并完成数据的异地存储及分析处理，采用数据多级管理，可对关键部门或人员提供各种状态信息。本实用新型可以按照用户需求和井架的结构在受力较大的位置布点，在各种工况下，提供井架实时受力数据，在井架超载时及时报警，以防止重大安全事故发生，尤其对深井探井作业具有重大的意义。本实用新型能实时监测井架应力，并能在监测点应力值过大时进行报警。在进行井架安全检测时，直接采用本实用新型采集数据，节省了大量钻机作业费用和检测费用，具有较大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型的在役石油井架安全预警装置的一具体实施例的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本实用新型的在役石油井架安全预警装置的结构图。该在役石油井架安全预警装置由应力传感器2、无线数据采集发射模块3、无线数据接收网关4、显示终端5和声光报警器6组成。
应力传感器2位于石油井架上，采集石油井架的应力数据，并将应力数据传输给无线数据采集发射模块3。在一实施例中，应力传感器2具有多个。所述应力传感器2是通过将应变片填充至传感器腔体凹槽内的胶体并固定于该凹槽中，辅以放大电路以及温度补偿电路，并通过焊接或者粘接与石油井架紧密贴合。应力传感器2把现用的应变片固化到不锈钢的夹具中，辅以放大电路以及温度补偿电路，实现应变计和井架测点之间的可拆解，密封设计不再受雨水淋湿的干扰。
所述无线数据采集发射模块3通过连接数据线连接于该应力传感器2，接收应力数据，并将应力数据无线传输给无线数据接收网关4。在一实施例中，无线数据采集发射模块3可输入4路应变信号，采用1/2桥电路，通讯距离为300米，空中最大数据传输率为250K bps。所述无线数据采集发射模块3使用了低噪声射频放大电路，采用优异的射频电路设计，天线匹配技术，大幅度降低了模块的整体噪声，使灵敏度达到了-108dB，1mW的发射功率可视通讯距离达到1000米时，在可视通讯距离达到100米的情况下，发射电流减小到10mA。
无线数据接收网关4接收无线传输过来的应力数据，并将应力数据传输给显示终端5。
显示终端5通过连接数据线连接于无线数据接收网关4，实时显示应力数据和曲线，并在最大应力值超过设定报警值时触发声光报警器。在一实施例中，所述显示终端5可实时显示井架各应力监测点的应力数据和曲线。
声光报警器6连接于显示终端5，以在被显示终端5触发时，进行声光报警。
本实用新型中的在役石油井架安全预警装置，在石油井架工作状态下，安装在井架立柱固定监测点的应力传感器2采集监测点的应变数据，通过连接数据线传输至无线数据采集发射模块3，然后通过基于2.4G无线网络802.15.4无线协议将数据发射，无线数据接收网关4启动数据接收唤醒程序并自动结束应变数据，再通过连接数据线将数据传输至显示终端5，可在显示终端5上实时监测井架应力变化，一旦井架由于受力过大超过设定的报警值，便可启动声光报警器6，从而提醒相关人员采取对应措施。
本实用新型网络协议遵从802.15.4标准，从MAC层开始编写完成。网络拓扑采用星型或树型。对于簇树型网络，整个网络分成多个簇，由部分节点组成簇树的主干和从干(簇头)，其他大部分节点成为簇树的叶设备，叶设备的数据汇集到各自的簇头，由簇头多跳传输到中心网关。无线数据采集发射模块3节点通过场强检测和链路质量监听，加入到最合适的簇，生成固定的路由表和备份路由表。
本实用新型无线网络协议采用了时间同步技术，修正了由于节点晶振偏差和授时时延误差造成的时间漂移，使簇头和终端节点时钟保持同步。所述无线数据接收网关4保存有路由表和备份路由表，为所属的节点分配传送时间，采用TDMA(时分多址)的方式分时传送，从而大大减少了协调器的监听时间，避免了碰撞的机率，节省了能量，使整个无线网络的维护时间大大缩短。
为了充分实现低功耗功能，拓扑结构采用簇状树型结构，簇树的主干采用TDMA传输协议，不需要路由节点时刻保持非常耗电的接收状态。采用802.15.4短距离无线传感器网络技术，将众多无线传感器节点采集数据汇集到网关，网关可以扩充功能，通过增加GPRS网络远程传输模块，送入因特网。由GPRS为汇集网关提供时间基准，保持整个网络的绝对时间。
Claims (7)
1.在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该在役石油井架安全预警装置包括应力传感器、无线数据采集发射模块、无线数据接收网关、显示终端和声光报警器，该应力传感器位于石油井架上，采集石油井架的应力数据，并将应力数据传输给该无线数据采集发射模块，该无线数据采集发射模块连接于该应力传感器，接收应力数据，并将应力数据无线传输给该无线数据接收网关，该无线数据接收网关接收无线传输过来的应力数据，并将应力数据传输给该显示终端，该显示终端连接于该无线数据接收网关，显示应力数据和曲线，并在最大应力值超过设定报警值时触发该声光报警器，该声光报警器连接于该显示终端，并在被该显示终端触发时，进行声光报警。
2.根据权利要求1所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该应力传感器通过焊接或者粘接与石油井架紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，所述应力传感器具有多个，该显示终端实时显示井架上所述多个应力传感器采集的多个应力数据和曲线。
4.根据权利要求1所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该应力传感器包括应变片和不锈钢的夹具，该应变片被固化到该不锈钢的夹具中。
5.根据权利要求4所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该应力传感器还包括放大电路以及温度补偿电路，该应力传感器采用密封设计。
6.根据权利要求1所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该无线数据采集发射模块采用低噪声射频放大电路。
7.根据权利要求1所述的在役石油井架安全预警装置，其特征在于，该无线数据采集发射模块基于2.4G无线网络802.15.4无线协议将应力数据发射。
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| CN106568538A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-04-19 | 翁光远 | 一种基于磁通量技术的便携式在役钢桥应力检测装置 |
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| CN108801506A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-11-13 | 中交第三航务工程局有限公司 | 半潜式坐底平台应力安全预警监控系统及方法 |
| CN112326071A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-02-05 | 湖北微特智能技术有限公司 | 井架应力监测方法、装置、系统、计算机设备和存储介质 |
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