CN218991570U - 一种防爆低功耗绞车传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防爆低功耗绞车传感器，包括传感器座和覆盖在传感器座开口处的盖板，在传感器座和盖板之间的空腔内安装前置电路板和轴承，在前置电路板上设置两个霍尔磁开关，两个霍尔磁开关的输出端通过线缆与插座电连接，在轴承上安装轴和圆形磁盘，上述的轴伸出盖板外并能与钻井绞车的轴固定连接、同步旋转。本实用新型所公开的绞车传感器，解决了现有绞车传感器功耗大、无法为其在危险区域供电、无法长期工作续航的问题，是一种本质安全型绞车传感器，相比其他防爆传感器具有更轻便和更安全的优势。

Description

一种防爆低功耗绞车传感器

技术领域

本实用新型涉及石油勘探录井领域，具体的说涉及该领域内的一种本质安全的防爆型低功耗绞车传感器。

背景技术

中国实用新型专利CN201721757313.7公开了一种新型绞车传感器，该实用新型属于石油勘探开发中综合录井、气测录井传感器制造领域，尤其涉及一种用于大钩高度与井深检测的绞车传感器。其采集精度高且模块化、易于更换。所述绞车传感器本体包括环状转盘、安装于环状转盘的磁钢、磁接收传感模块、绞车连接轴及传感器壳体；所述传感器壳体通过轴承套装在绞车连接轴上；所述环状转盘安装在传感器壳体内的绞车连接轴上且能与传感器连接轴一同旋转，所述环状转盘的外圆周设置有24个安装孔；每个安装孔内各设一磁钢；所述磁接收传感模块包括两个全极性磁开关及信号调理电路，所述信号调理电路与全极性磁开关相连；所述磁接收传感模块设置于一底座上，所述底座设置于传感器壳体外、与传感器壳体可拆卸式连接。

其主要缺点是安全性较差，无法达到在石油勘探现场危险区域应用的安全要求，并且消耗的功耗较大，需要配备大容量锂电池或交流电源才可以正常工作，总的安全性和低耗能无法保证。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是克服现有技术中的绞车传感器无法在爆炸危险区0区(最高危险等级)使用的缺点，并对电路进行了低功耗设计，提供一种本质安全型的防爆低功耗绞车传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种防爆低功耗绞车传感器，其改进之处在于：包括传感器座和覆盖在传感器座开口处的盖板，在传感器座和盖板之间的空腔内安装前置电路板和轴承，在前置电路板上设置两个霍尔磁开关，两个霍尔磁开关的输出端通过线缆与插座电连接，在轴承上安装轴和圆形磁盘，上述的轴伸出盖板外并能与钻井绞车的轴固定连接、同步旋转，上述的圆形磁盘能与轴同步旋转，在圆形磁盘内镶嵌有若干个磁器件，在圆形磁盘旋转时其磁器件能从上述两个霍尔磁开关的表面扫过。

进一步的，在传感器座和盖板之间设置圆形密封圈。

进一步的，前置电路板通过托架安装在传感器座和盖板之间的空腔内。

进一步的，在托架上设置方形密封圈。

进一步的，在两个霍尔磁开关的输入端设置电阻R1，输出端分别设置电阻R4和R5。

进一步的，电阻R1，R4和R5的焊盘边缘到周围任何其他元件焊盘边缘或印制线边缘的距离均大于0.5mm。

进一步的，前置电路板的总电容数不超过58uF，

进一步的，前置电路板为1.5mm厚，铜箔厚度为35um ，最小印制线宽度为0.508mm。

进一步的，线缆由固定形状的绑线板固定。

进一步的，在圆形磁盘内镶嵌有12个圆形磁器件。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的绞车传感器，解决了现有绞车传感器功耗大、无法为其在危险区域供电、无法长期工作续航的问题，是一种本质安全型绞车传感器，相比其他防爆传感器具有更轻便和更安全的优势。一体化机械结构，抗震动，防溅水，安装简便；霍尔磁开关整体胶封，可浸水，安装简便，不怕灰尘、油、水污染。固定安装的轴采用防磁化设计。

本实用新型所公开的绞车传感器，通过对电路火花、元器件升温、可靠连接和电气间隙爬电距离的有效设计，可以在爆炸危险区0区安全使用，提升了钻井现场作业安全性。通过使用低功耗器件、设计合理的工作电压以及限功率，实现了低功耗目标，更加节能，可以在电池供电环境下长期运行，解决了因钻井勘探现场需要经常性转场运输导致的拉线供电不方便问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所公开绞车传感器的部件爆炸示意图；

图2是本实用新型实施例1所公开绞车传感器中前置电路板的电路示意图。

附图标记：1—传感器座，2—盖板，3—圆形密封圈，4—前置电路板，5—轴承，6—托架，7—方形密封圈，8—线缆，9—插座，10—轴，11—圆形磁盘，12—绑线板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，本实施例公开了一种防爆低功耗绞车传感器，是一种本质安全型的绞车传感器，是专为爆炸危险场所设计的本安产品，在石油钻井作业等施工中安装在钻井绞车轴上，用于测量钻井深度，可监测整个钻井过程中钻井绞车轴转动所产生的角位移。具有体积小，结构紧凑，密封性能好，灵敏度高，输出信号大，抗干扰性好，测量精确，使用方便可靠等优点。

如图1所示，包括传感器座1和覆盖在传感器座开口处的盖板2，在传感器座和盖板之间设置圆形密封圈3，在传感器座和盖板之间的空腔内安装前置电路板4和轴承5，前置电路板通过托架6安装在传感器座和盖板之间的空腔内，在托架上设置方形密封圈7。

如图2所示，在前置电路板上设置两个霍尔磁开关D1和D2（A3213ELHLT-T），在两个霍尔磁开关的输入端设置电阻R1，输出端分别设置电阻R4和R5，两个霍尔磁开关的输出端通过线缆8与插座9电连接，在轴承上安装轴10和圆形磁盘11，上述的轴伸出盖板外并能与钻井绞车的轴固定连接、同步旋转，上述的圆形磁盘能与轴同步旋转，在圆形磁盘内镶嵌有12个圆形磁器件，在圆形磁盘旋转时其磁器件能从上述两个霍尔磁开关的表面扫过，使前置电路板的输出端输出两组具有相位差的脉冲信号。为了使钻井绞车转动对绞车传感器输出线缆没有影响，线缆由一个固定形状的绑线板12固定，并由一个防水接头将信号输出。

将绞车传感器的轴与钻井绞车的轴固定连接，钻井绞车的轴旋转将带动绞车传感器的轴和圆形磁盘同步旋转，霍尔磁开关D1和D2相邻安装在前置电路板端，圆形磁盘内的12个圆形磁器件在扫过霍尔磁开关D1或D2表面后，在霍尔磁开关D1和D2的输出端将通过上拉电阻R4和R5输出两路脉冲信号，绞车传感器外部检测电路可以通过这两路脉冲信号的相位变化来判断绞车传感器的旋转方向，通过圆形磁盘内的12个圆形磁器件扫过霍尔磁开关D1和D2产生的脉冲序列，来确定钻井绞车旋转角度大小，再根据钻井绞车上滚轮参数状态映射出钻井大钩运行的距离，从而进一步测算出钻井井深。

为了实现绞车传感器的防爆设计，在前置电路板中需要对电路火花、元器件升温、可靠连接和电气间隙爬电距离进行设计。首先对电容进行约束，使其不会引起火花点燃，在满足电路功能的前提下，降低电容容值，使总电容数不超过58uF，符合本质安全IIC类设备在5.4V工作条件下要满足的条件。其次，为了限制电路发热温度，设计电阻R1、R4和R5，其中电阻R1限制整个前置电路板上后端器件的最大功率，电阻R4保护霍尔磁开关D1，电阻R5保护霍尔磁开关D2，使霍尔磁开关D1和D2的温升在最高80℃工作条件下，满足防爆II类T5组别最高表面温度需小于150℃的要求。

在绞车传感器导线和前置电路板PCB布线方面进行升温控制设计，前置电路板到插头使用RVVP，4x0.4mm²导线，允许通过最大电流5.6A，使其导线通过电流满足在温度组别T5条件下要求。对于前置电路板PCB设计为1.5mm厚，铜箔厚度为35um ，最小印制线宽度为0.508mm（20mil），符合温度组别T5条件下对电路板印制线的要求。

在电气间隙爬电距离设计方面，通过增加可靠元件电阻R1，R4和R5，使前置电路板电压为5.5V低于10V，不必对绝缘材料的CTI指数做出规定，使用GD406硅橡胶（-60℃-200℃长期使用）灌封霍尔磁开关，10V时对ia的要求为0.5mm，而PCB板上的电阻R1，R4和R5的焊盘边缘到周围任何其他元件焊盘边缘或印制线边缘的距离均大于0.5mm，满足10V以下工作电压本质安全ia的设计要求。

为了实现绞车传感器的低功耗，首先，前置电路板中的霍尔磁开关D1、D2芯片均选用低功耗器件；其次，使前置电路板电路工作在低电压状态；最后，在满足工作条件的前提下，选取高阻值电阻，如R2，R3等，降低前置电路板电路中的热损耗，从而实现前置电路板电路低功耗设计。

Claims (10)

1.一种防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：包括传感器座和覆盖在传感器座开口处的盖板，在传感器座和盖板之间的空腔内安装前置电路板和轴承，在前置电路板上设置两个霍尔磁开关，两个霍尔磁开关的输出端通过线缆与插座电连接，在轴承上安装轴和圆形磁盘，上述的轴伸出盖板外并能与钻井绞车的轴固定连接、同步旋转，上述的圆形磁盘能与轴同步旋转，在圆形磁盘内镶嵌有若干个磁器件，在圆形磁盘旋转时其磁器件能从上述两个霍尔磁开关的表面扫过。

2.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：在传感器座和盖板之间设置圆形密封圈。

3.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：前置电路板通过托架安装在传感器座和盖板之间的空腔内。

4.根据权利要求3所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：在托架上设置方形密封圈。

5.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：在两个霍尔磁开关的输入端设置电阻R1，输出端分别设置电阻R4和R5。

6.根据权利要求5所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：电阻R1，R4和R5的焊盘边缘到周围任何其他元件焊盘边缘或印制线边缘的距离均大于0.5mm。

7.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：前置电路板的总电容数不超过58uF。

8.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：前置电路板为1.5mm厚，铜箔厚度为35um ，最小印制线宽度为0.508mm。

9.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：线缆由固定形状的绑线板固定。

10.根据权利要求1所述防爆低功耗绞车传感器，其特征在于：在圆形磁盘内镶嵌有12个圆形磁器件。

Images