CN205175671U - 一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置，包括微机控制系统、电磁阀驱动器、PLC模块、LED显示器、按键、位移监测变换电路、交流马达变频器、开关电源模块、DC滤波耦合板和滤波降噪电路，本实用新型能够方便、快捷地对石油探测器的关键部件—机械节进行检测试验，检测出机械节运行的状态，检测出机械节内部各执行部件或机构运行的状态，给出相应的运行状态和关键技术参数指示与评价。对机械节的检修与维护提供便利，提高实际现场的检修作业效率，延长设备的使用寿命，降低企业的生产成本；满足实际现场作业的要求，具有推广使用的价值。

Description

一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种海底石油探测取样器械，尤其涉及一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置。

背景技术

海洋石油钻井平台要对海底石油进行探测取样，所用的探测器是一个长达数十米的管状型探测装置，在探测装置中装有油泵、吸油咀、取样筒、单向电磁阀等机械执行机构，以及电机马达及驱动器、电磁阀及其控制器、供电电源、传感器、信号变换器等多种电气部件。分为上电节、机械节、下电节三个部分组成。其中机械节是石油探测器的关键性部件，在该部件中包括三相交流电机马达、多个电磁阀、位移传感器等电气部件，由该部件来完成对井下石油的抽取样。机械节部件及其内置各电气部件运行的可靠性是非常重要的，它的良好运行是确保石油探测器装置正常运行的重要保证。石油勘测的实际现场迫切需要研制出一种针对机械节部件的试验台装置。它能够方便、快捷地对石油探测器的关键部件——机械节进行检测试验，检测出机械节运行的状态，检测出机械节内部各执行部件或机构运行的状态，给出相应的运行状态和关键技术参数的指示。这样实验台装置可为机械节的运行状态确认及检修作业提供指导，实现了对机械节部件的直接故障诊断，提高了实际现场对关键性部件的检修与维护效率。

目前，国内外对FET机械节的功能测试试验装置还没有，但进口(美国)装置多数采用分立原件(没有微机系统)构成，针对单个功能进行测试试验。

即使是进口设备，每个测试装置或模块只能是对机械节的单一功能进行评价，不能够综合评价；一般用电子元器件的分立原件组成，没有采用微型计算机、工业现场总线等现代测控技术，显得技术陈旧。国产的相关设备目前还未见报道。它们都无法实现综合功能测试，其检测效率和自动化水平均较低。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型包括微机控制系统、电磁阀驱动器、PLC模块、LED显示器、按键、位移监测变换电路、交流马达变频器、开关电源模块、DC滤波耦合板和滤波降噪电路，交流电源通过所述滤波降噪电路同时与所述开关电源模块和所述交流马达变频器的输入端连接，所述开关电源模块的输出端与所述DC滤波耦合板连接，所述交流马达变频器的控制输入端与所述微机控制系统的控制输出端连接，所述交流马达变频器的输出端与电机连接，所述电机的温度和转速信号与所述微机控制系统的信号输入端连接，位移传感器经过所述位移监测变换电路与所述微机控制系统连接，所述微机控制系统的控制输入端与所述按键连接，所述微机控制系统的显示输出端通过所述PLC模块与所述LED显示器连接，所述微机控制系统的驱动输出端与所述电磁阀驱动器连接。

进一步，所述电磁阀驱动器由八个电阻、三个三极管、五个二极管、一个稳压管和一个场效应管组成。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型是一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置，与现有技术相比，本实用新型能够方便、快捷地对石油探测器的关键部件—机械节进行检测试验，检测出机械节运行的状态，检测出机械节内部各执行部件或机构运行的状态，给出相应的运行状态和关键技术参数指示与评价。对机械节的检修与维护提供便利，提高实际现场的检修作业效率，延长设备的使用寿命，降低企业的生产成本；满足实际现场作业的要求，具有推广使用的价值。

附图说明

图1是本实用新型机械节功能测试系统结构图；

图2微机控制系统CAN总线各节点流程结构图；

图3电磁阀电流特性曲线图；

图4电磁阀驱动电路原理图；

图5是位移监测电路的电路结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：本实用新型包括微机控制系统、电磁阀驱动器、PLC模块、LED显示器、按键、位移监测变换电路、交流马达变频器、开关电源模块、DC滤波耦合板和滤波降噪电路，交流电源通过所述滤波降噪电路同时与所述开关电源模块和所述交流马达变频器的输入端连接，所述开关电源模块的输出端与所述DC滤波耦合板连接，所述交流马达变频器的控制输入端与所述微机控制系统的控制输出端连接，所述交流马达变频器的输出端与电机连接，所述电机的温度和转速信号与所述微机控制系统的信号输入端连接，位移传感器经过所述位移监测变换电路与所述微机控制系统连接，所述微机控制系统的控制输入端与所述按键连接，所述微机控制系统的显示输出端通过所述PLC模块与所述LED显示器连接，所述微机控制系统的驱动输出端与所述电磁阀驱动器连接。

如图4所示：所述电磁阀驱动器由八个电阻、三个三极管、五个二极管、一个稳压管和一个场效应管组成。微处理器按照电流特性曲线的时序控制T8A，T8B，T8C的状态，从而实现启动电源P3A，开通维持电源+P2A和闭合电源-P2A的控制，实现电磁阀的开通和闭合控制。

如图2所示：交流马达变频器控制模块负责根据人机界面以CAN通信形式传来的指令控制变频器的启动/停止(ST/SP)，同时检测变频器及马达电机的运行状态(ER)，并将参数，如电压、电流、温度(PT100温度传感器)、转速(霍尔开关)及故障信息通过CAN通信传给人机界面模块进行显示(CAN总线连接在图1中未作表示)。电磁阀驱动控制模块负责根据CAN指令控制15只电磁阀的开通/关断(CV-01……CV-15)，并将电磁阀状态信息(ERRV-01……ERRV-15)通过CAN通信传给人机界面模块进行显示。位移检测模块负责对两只位移传感器的采样(S1、S2)，可以显示出位移传感器运行的位移值(HS1、HS2)，还可以经程序判断显示出位移传感器运行的状态(正常或故障)。人机界面模块(含PLC模块、按键及LCD显示器)负责按键输入和信息显示。电源系统负责提供系统所需的各种工作电源。

微机控制系统是整个系统的核心，由四块基于C8051F020CPU设计的功能模块组成。它们是交流马达变频器控制模块，电磁阀驱动控制模块，位移检测模块和PLC模块、按键及LCD显示器，各模块之间采用CAN总线联系在一起，如图2所示是微机控制系统CAN总线各节点流程结构图。

电磁阀驱动电路：机械节电磁阀特性分析

机械节中油路控制采用了一种特殊电磁阀，该电磁阀开通需要的较大的启动电流，短时驱动电流大于3A(100ms)，电磁阀开通持续驱动电流不小于2A。电磁阀闭合需要不小于2A(100ms)的反向维持电流。驱动电流响应速度快，不大于0.3ms。电磁阀开通、闭合所需要的电流特性曲线如图3所示。

驱动电路设计与说明

根据上面电磁阀特性的分析，设计了如图4所示的电磁阀驱动电路。微处理器按照电流特性曲线的时序控制T8A，T8B，T8C的状态，从而实现启动电源P3A，开通维持电源+P2A和闭合电源-P2A的控制，实现电磁阀的开通和闭合控制。

如图5所示：位移检测电路：位移传感器特性分析

FET机械节中的样筒、泵筒位移采用了一种磁致伸缩线性位移传感器来检测。该传感器主要由测杆、电子仓和套在测杆上的非接触的磁环组成。测杆内装有磁致伸缩线(波导丝)。工作时，由电子仓内的电子电路产生一起始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时，同时产生了一沿波导丝方向前进的旋转磁场。当这个磁场与磁环中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，产生扭动脉冲(或称“返回”脉冲)。这一扭动脉冲被安装在电子仓内的拾取机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两脉冲起始和返回之间的时间差，即可精确测出被测的位置和位移。

检测电路设计与说明

系统中位移的检测采用80C51单片机来完成。单片机利用I/O口模拟产生起始脉冲，利用捕获口和定时器来采集返回脉冲和计算脉冲时间差，从而得到精确位移值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置，其特征在于：包括微机控制系统、电磁阀驱动器、PLC模块、LED显示器、按键、位移监测变换电路、交流马达变频器、开关电源模块、DC滤波耦合板和滤波降噪电路，交流电源通过所述滤波降噪电路同时与所述开关电源模块和所述交流马达变频器的输入端连接，所述开关电源模块的输出端与所述DC滤波耦合板连接，所述交流马达变频器的控制输入端与所述微机控制系统的控制输出端连接，所述交流马达变频器的输出端与电机连接，所述电机的温度和转速信号与所述微机控制系统的信号输入端连接，位移传感器经过所述位移监测变换电路与所述微机控制系统连接，所述微机控制系统的控制输入端与所述按键连接，所述微机控制系统的显示输出端通过所述PLC模块与所述LED显示器连接，所述微机控制系统的驱动输出端与所述电磁阀驱动器连接。

2.根据权利要求1所述的新型地层测试评价仪机械节功能模拟测试装置，其特征在于：所述电磁阀驱动器由八个电阻、三个三极管、五个二极管、一个稳压管和一个场效应管组成。