專利名稱：帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種改進(jìn)的測(cè)井深度測(cè)量器，適用于油田測(cè)井、射孔、礦井提升作業(yè)中纜繩下深、速度及張力的測(cè)量控制。
測(cè)井深度數(shù)據(jù)采集是地球物理測(cè)井、射孔、井壁取芯和電纜地層測(cè)試的技術(shù)關(guān)鍵之一。測(cè)井深度的準(zhǔn)確程度是測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集和射孔作業(yè)質(zhì)量的重要保證，更是與其它科學(xué)的地層數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和綜合分析的一個(gè)基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)使用的測(cè)井深度測(cè)量器，其絞車面板多為用滑輪中的自整角電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角信號(hào)，用自整角機(jī)帶動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器計(jì)深或用小規(guī)模數(shù)字電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)顯示處理，體積大，防護(hù)性差，精度低，不具備誤差校正、超速超深報(bào)警等智能功能，與新型的數(shù)字測(cè)井儀器連接困難。
本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，以提高測(cè)井精度，提高其防護(hù)性能，擴(kuò)展其智能功能，實(shí)現(xiàn)與其他測(cè)測(cè)井設(shè)備的連接。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，測(cè)井深度測(cè)量器主要由測(cè)量輪、測(cè)量輪前后的數(shù)對(duì)扶正輪、與測(cè)量輪聯(lián)軸的光電編碼器、記號(hào)器、主架、拉簧等組成。該測(cè)井深度測(cè)量器的絞車面板由光電編碼器、張力傳感器、深度、速度測(cè)量系統(tǒng)、鍵盤(pán)熒光顯示、輪徑誤差補(bǔ)償、聲光報(bào)警、繼電控制、數(shù)字接口和電源電路組成，光電編碼器將測(cè)量輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成二相脈沖序列，經(jīng)頻率變換送入計(jì)數(shù)器并送入中央處理單元進(jìn)行運(yùn)算求得速度、深度數(shù)據(jù)并送顯示。通過(guò)人工從鍵盤(pán)控制輪徑的誤差補(bǔ)償。絞車面板的前板采用薄膜面板。
采用上述電路的數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，測(cè)量精度高，可實(shí)現(xiàn)輪徑誤差補(bǔ)償而不需更換經(jīng)過(guò)磨損輪徑超差的測(cè)量輪，并能實(shí)現(xiàn)超張力停車及超深超速報(bào)警，防水防潮性能好。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型中的數(shù)字智能絞車面板的具體電路和工作原理。
圖1是數(shù)字智能絞車板的電原理方框圖。圖2是其電路的一部分的原理圖。圖3是其另一部分的原理圖。
如附圖所示，光電編碼器的a2端經(jīng)電阻R103、R102、與集成塊IC25－2的3腳相連，IC25－2的4腳與集成塊IC22－4的13腳相連，IC22－4的11腳與集成塊IC3的9腳相連；b2端經(jīng)電阻R104與IC25－3的5腳相連，IC25－3的6腳接IC22－4的12腳，IC22－4的11腳接IC3的9腳，V1端與電阻R101、R107、電源V1相連，a1端經(jīng)電阻R105與IC25－4的9腳相連，IC25－4的8腳與IC22－1的1腳、IC24－2的9腳相連；b1端經(jīng)電阻R106與IC25－5的11腳相連，IC25－5的10腳與IC22－1的2腳、IC24－2的11腳相連，IC22－1的3腳與IC3的15腳、IC14的14腳相連；Z1端經(jīng)電阻R107與IC25－6的13腳相連，IC25－6的12腳與IC3的18腳相連；安裝在測(cè)量器上的記號(hào)器經(jīng)電阻R108與IC25－1的1腳、二極管DW101相連，IC25－1的2腳與IC24－1的3腳相連，IC24－1的2腳與IC14的8腳相連。安裝于井口的天滑輪或地滑輪上的張力傳感器經(jīng)電阻R312與IC13的2腳相連，IC13的6腳經(jīng)電阻R308與IC7的3腳相連。鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)集中一塊電路板中，QJ1－QJ12為安裝在操作板上的輕觸按鍵，YXS為熒光顯示器，鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)中還包括進(jìn)行數(shù)碼的段控制及鍵位控制的IC30，進(jìn)行數(shù)碼的位控制鍵位的IC32、IC33，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的IC13。
本實(shí)用新型中的數(shù)字智能絞車面板的主要工作過(guò)程如下下井電纜帶動(dòng)測(cè)井深度測(cè)量器上的左右兩個(gè)測(cè)量輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速即可代表電纜的下深和速度，與左右測(cè)量輪同軸的左右二個(gè)光電編碼器，將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成a、b二相電脈沖序列，經(jīng)IC25、IC22－1、IC22－4進(jìn)行頻率變換后送入計(jì)數(shù)器IC3，IC22－4的信號(hào)用于冗余比較之用，IC22－1的信號(hào)用于下深計(jì)數(shù)之用，IC22－1的信號(hào)還直接送向中央處理單元進(jìn)行運(yùn)算，求得速度、深度，送顯示等，光電編碼器的信號(hào)還經(jīng)IC24－2進(jìn)行相位檢測(cè)產(chǎn)生升降標(biāo)志信號(hào)，此信號(hào)一路用于輸出給外部?jī)x器，另一路送IC14等供內(nèi)部判斷升降之用。IC14定時(shí)地檢測(cè)IC3中的二路信號(hào)計(jì)數(shù)值，判斷電纜與某一個(gè)測(cè)量輪之間是否有打滑現(xiàn)象并消除之。
由于電纜量輪外徑在使用中必然逐漸產(chǎn)生磨損，使電纜的線長(zhǎng)與測(cè)量輪的轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系改變，產(chǎn)生測(cè)量誤差，當(dāng)此誤差超過(guò)工藝允許值時(shí)，傳統(tǒng)方法即要對(duì)測(cè)量輪進(jìn)行更換或進(jìn)行尺寸恢復(fù)，為了使測(cè)量輪在磨損超差或由于制造誤差超差后仍能將測(cè)量誤差保持在允許值內(nèi)，本實(shí)用新型引入了誤差補(bǔ)償功能。具體實(shí)現(xiàn)如下由某種方式得知測(cè)量誤差后計(jì)算出每多少米誤差0.1米，將此米數(shù)和誤差的正負(fù)由人工從鍵盤(pán)送入儀器，以IC14運(yùn)算后，一方面從顯示的深度計(jì)數(shù)中將其修正，另一方面IC14輸出一路信號(hào)到IC19－4與光電編碼器的信號(hào)綜合處理后由IC19－4輸出經(jīng)過(guò)誤差修正的補(bǔ)償信號(hào)，此補(bǔ)償信號(hào)一路經(jīng)IC23－1、IC23－2處理后成為1024脈沖／米的二相信號(hào)供給SL91Ⅱ數(shù)字測(cè)井儀，另一路經(jīng)IC19、IC18、IC20等處理成400脈沖／米的二相信號(hào)供給SL91Ⅰ數(shù)字測(cè)井儀使用，IC14根據(jù)深度值來(lái)判斷是否超深超速及到井口與否，來(lái)啟動(dòng)聲光報(bào)警，當(dāng)深度超過(guò)某一值后，閉合繼電器J502，當(dāng)電纜到井口以上5米時(shí)切斷J501停發(fā)動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型中將安裝于井口的天或地滑輪上的張力傳感器的信號(hào)經(jīng)IC13組成的可調(diào)放大倍數(shù)的放大器放大后一路到IC7，另一路到IC12，在IC7中將此信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，經(jīng)IC6送入IC14進(jìn)行運(yùn)算處理后送顯示和判斷張力是否超過(guò)予置的數(shù)據(jù)，來(lái)決定是否斷開(kāi)J501來(lái)停發(fā)動(dòng)機(jī)，并產(chǎn)生聲光報(bào)警；在IC7中將IC13輸出的信號(hào)進(jìn)行比例運(yùn)算濾波后輸出張力信號(hào)供外部使用，IC14將張力變量送IC5進(jìn)行摸擬轉(zhuǎn)換后使張力增量表ZLB偏轉(zhuǎn)以指示張力增量，增量表超量程后可由人工操作回零，亦可延時(shí)自動(dòng)回零。當(dāng)張力傳感器裝于天滑輪時(shí)，電纜對(duì)滑輪的包角θ為0°，當(dāng)安裝于地滑輪上時(shí)電纜的包角θ與絞車的位置有關(guān)，約在85°～140°之時(shí)，由于張力傳感器的信號(hào)是電纜張力和0角的函數(shù)，所以需要送入0值由IC14運(yùn)算，本實(shí)用新型摒棄了傳統(tǒng)的用波段開(kāi)關(guān)選擇0角的方法，直接用鍵盤(pán)送入。
為了保證IC14的可靠工作，由IC17組成了程序監(jiān)測(cè)器。IC14正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)IC4c端發(fā)出信號(hào)到IC17，當(dāng)此信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，由IC17對(duì)IC14進(jìn)行復(fù)位以恢復(fù)其正常工作。
為保證在工作中由于交流電源突然停電而仍能使儀器保持?jǐn)?shù)據(jù)，由IC16組成了電源檢測(cè)電路，當(dāng)停電時(shí)由IC26、IC11－3產(chǎn)生信號(hào)INTO給IC14使其進(jìn)入斷電處理程序，保持?jǐn)?shù)據(jù)停止工作。此時(shí)數(shù)據(jù)存貯器由電池BT供電，耗電極微，BT為可充電電池，平時(shí)由V1充電，當(dāng)交流停電時(shí)還可由外接電源端接入15－24V之間的直流電瓶電源，使儀器正常繼續(xù)工作。
本實(shí)用新型中的數(shù)字智能絞車面板提供了儀器車與絞車之間的音響通訊功能，當(dāng)將通訊端接電源地時(shí)，喇叭YS可發(fā)聲，YS還作為儀器的其它報(bào)警之用，YS的音頻信號(hào)是由IC7的輸出信號(hào)分頻得到，IC14通過(guò)IC4的c端控制其報(bào)警音響。
本實(shí)用新型中的數(shù)字智能絞車面板的電路器件和設(shè)計(jì)均采用了低功耗器件和方案，電源功耗可小于5W，提高了儀器的工作可靠性。
本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境較惡劣，須有較好的防水防潮性能，為此儀器前部采用了較先進(jìn)的薄膜面板，耐腐蝕，抗老化，美觀，密閉性好。輕觸按鍵裝于薄膜下面，使之全密封，操作板上的插座、表頭、開(kāi)關(guān)等安裝時(shí)均用硅脂填充結(jié)合面，整個(gè)機(jī)殼的結(jié)構(gòu)周密地考慮了防水問(wèn)題。
絞車現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)外部光線較強(qiáng)，用普通的LED顯示器功耗大、亮度低，很難滿足要求。而LCD顯示器價(jià)格高，夜間又需外部光源且低溫性能差，采用熒光顯示器，亮度高、耗電省，并在其上面加了濾光片和遮光罩，在電路上又加上了單一參量顯示功能，使其僅掃描顯示某幾位數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高了亮度，滿足了現(xiàn)場(chǎng)使用要求。
權(quán)利要求1.帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，其數(shù)字智能絞車面板主要由與測(cè)量輪聯(lián)軸的光電編碼器、張力傳感器、深度、速度測(cè)量系統(tǒng)、張力測(cè)量系統(tǒng)、中央處理單元、鍵盤(pán)熒光顯示、聲光報(bào)警、繼電控制、數(shù)字接口和電源電路組成，其特征在于所述的光電編碼器的a2端經(jīng)電阻R103、電阻R102，與集成塊IC25-2的3腳相連，IC25-2的4腳與集成塊IC22-4的13腳相連，IC22-4的11腳與集成塊IC3的9腳相連；b2端經(jīng)電阻R104與IC25-3的5腳相連，IC25-3的6腳接IC22-4的12腳，IC22-4的11腳接IC3的9腳，V1端與電阻R101、R107、電源V1相連；a1端經(jīng)電阻R105與IC25-4的9腳相連，IC25-4的8腳與IC22-1的1腳、IC22-2的9腳相連；b1端經(jīng)電阻R106與IC25-5的11腳相連，IC25-5的10腳與IC22-1的2腳、IC24-2的11腳相連，IC22-1的3腳與IC3的15腳、IC14的14腳相連，21端經(jīng)電阻R107與IC25-6的13腳相連，IC25-6的12腳與IC3的18腳相連；安裝在測(cè)量器上的記號(hào)器經(jīng)電阻R108與IC25-1的1腳、二極管DW101相連，IC25-1的2腳與IC24-1的3腳相連，IC24-1的2腳與IC14的8腳相連。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，其特征在于，所述的張力傳感器經(jīng)電阻R312與IC13的2腳相連，IC13的6腳經(jīng)電阻R308與IC7的3腳相連。
3.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，其特征在于，所述的鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)集中于一塊電路板中，QJ1－QJ12為安裝在操作板上的輕觸按鍵，YXS為熒光顯示器，鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)中還包括進(jìn)行數(shù)碼的段控制及鍵位控制的IC30、進(jìn)行數(shù)碼的位控制的IC32、IC33、進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的IC31。
4.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的帶有數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，其特征在于，所述的數(shù)字智能絞車面板的前板采用薄膜面板。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種適用于石油測(cè)井、射孔、礦井提升等的帶有的數(shù)字智能絞車面板的測(cè)井深度測(cè)量器，其數(shù)字智能絞車面板，主要由光電編碼器、張力傳感器、深度速度測(cè)量系統(tǒng)、中央處理單元、鍵盤(pán)熒光顯示系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)、聲音報(bào)警系統(tǒng)和電源電路組成，這種測(cè)量器提高了防水防潮功能，可防停電丟數(shù)，消除了因打滑現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差，測(cè)量精度高，具備超張力停車、超深超速報(bào)警功能。
文檔編號(hào)E21B47/04GK2175826SQ9323067
公開(kāi)日1994年8月31日 申請(qǐng)日期1993年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月14日
發(fā)明者王連生 申請(qǐng)人:王連生