绞车传感器的检修与故障分析

熊 正

中石化河南石油工程有限公司地质录井公司，河南南阳 473132

0 引言

绞车传感器是用来测量绞车运动的角位移量，经数学计算后转换为大钩运动的上、下方向和位移量，进而与大钩负荷传感器并用，用来计算钻头位置或井深、判断起下钻状态等，它的好坏直接关系到录井数据以及工程监测数据的准确性，所以绞车传感器是非常重要的一个传感器。目前由于综合录井任务繁重，公司绞车传感器备件的进货周期较长，从而造成一线录井队在录井过程中绞车传感器相对损耗过快，得不到及时的补充，因此加强对绞车传感器在使用过程中的的维修和保养，就显得尤为重要，这不仅可以提高我们的录井质量，降低成本费用，同时也可以锻炼队伍，提高员工素质。2013 年度二、三季度分别从HN002 队、HN005 队、HN024 队等6 支录井队、回收经判断已不能使用的绞车传感器10 只（型号以SK-8J05G 为主，有少量的SK-8J01），维修后可以使用的有7 只，报废的3只传感器则拆卸后作为绞车传感器的配合接头使用，最大限度的废物利用。

1 传感器工作原理

目前绞车传感器工作原理有两种方式，一种是光电耦合式，一种是邻近探头开关式。以下就SK-8J05G 光电式绞车传感器工作原理进行叙述，邻近探头式传感器的工作原理与光电式类似，只是产生脉冲的方式是电磁感应而不是红外光。SK-8J06的工作原理与其他型号一样，但信号电源为9VDC，其使用范围为SK—2000C 型CAN 总线综合录井仪器专用，与其他型号绞车传感器不通用。

所有的绞车传感器都是由一个定子部件和一个转子部件组成。SK-8J05G 绞车传感器定子部件为一个方形铝合金外壳（或金属圆盘外壳），

内部装有两只马蹄形光电开关，转子部件为一个具有12个方齿的遮光片。在安装传感器时，转子与滚筒轴被固定在一起，定子部件与导气龙头软管固定在一起不动。

D1、D2 为发光二极管，发出红外线，T1、T2 为光敏三极管。发光二极管和光敏三极管集成在光电耦合器感应探头中。其它电路都集成密封在传感器上。当大钩上提下放时，滚筒转动，转子随之转动，遮光片随绞车滚筒轴转动，分别阻断、导通光电耦合器中的红外线，使绞车传感器输出脉冲信号。当遮光片（光齿）阻断红外线时，光敏三极管的基级没有输入信号，三极管处于截止状态，输出脚A（B）输出低电平。当遮光片（光齿）导通红外线时，红外线照射到光敏三极管的基级，三极管处于导通状态，输出脚A（B）输出高电平。两路脉冲信号经过绞车接口板检测处理就可以输出48 个脉冲信号（绞车传感器每转动一圈）。

2 绞车传感器故障分析

回收10 只绞车传感器修理后的结果：3 只完全不能修复使用，拆卸后作为配合接头使用；1 只传感器在探头处信号线断路，重新焊接后修好；1 只传感器信号线过氧化断路，更换信号线后修好；1 只传感器探头报废，更换探头后修好；4 只传感器打开后清理污物，清洗重新安装后修好。分析这10 只绞车传感器的检查维修情况，将绞车传感器的故障原因分析如下：

1）绞车传感器轴承损坏：此种损坏原因是由于大钩长期频繁的快速上下运动，造成传感器轴承磨损严重，测量信号时有时无。这种故障无法修复只有更换传感器；

2）传感器信号电缆断或接触不良：此种故障现象表现为传感器输出只有一个信号灯闪亮或两个信号灯全无信号；

3）传感器接头短路：传感器接头暴露在振动大、油水污物较多的恶劣环境下，当只有一个信号灯闪亮，而传感器信号电缆经检查完好时，应首先考虑此处是否有短路发生，如接头处发生氧化、积水短路，打开传感器接头进行清理即可；

4）传感器内混进油水等污物：以上故障原因都排除后仍查不出原因，则应考虑是传感器内部进油、水等污物了，一般从外观也可看出是水还是油污进入了传感器。这种故障的维修首先是更换一只好的传感器保证正常的综合录井工作，然后将换下的传感器拆开，用干净的棉纱带蘸上无水酒精清洗传感器内部齿轮片和光电探头（不能用棉花，因棉花易产生棉屑堵住传感器光电元件探头），小心地清理传感器光电元件探头，接好电缆线检查是否清理干净，安装传感器外壳并用密封胶密封螺丝孔以便防水；

5）探头损坏：以上原因都排除后则检查是否绞车传感器的光电耦合探头损坏，给传感器接上+5V 直流电源，然后用一遮光片分别遮挡或打开光电探头的光路，用万用表的直流电压档检查相应的探头输出是否有高低电平的变化，若没有则探头损坏，更换上一只新的就可以了。

3 效益评价

此次回收的十只绞车传感器，修好了7 只，轴承磨损轻微，按每只2000 元计算，节约成本一万四千多元，报废的3 只传感器拆卸成为配合接头，节省了加工配合接头的费用，又间接保护新安装的绞车传感器，延长了绞车传感器的使用寿命。在以后的录井工作中，录井队伍中的工程师做好对绞车传感器的维护和保养，并自己动手维修传感器，积少成多，将会给公司带来更加可观的经济效益。

4 结论及建议

1）绞车传感器安装好后，要将导气龙头护罩装上，如果护罩长度尺寸小于绞车传感器安装后的长度，建议将护罩外移或用电焊割开一个小口；

2）由于钻井现场使用环境较差，尽管传感器本身采取了一定密封措施，但长期暴露使用仍有可能对传感器接插件及传感器金属本体产生腐蚀，建议加强传感器外部的防溅措施以提高其寿命和可靠性；

3）架接传感器加长电缆时应注意铺设的电缆不妨碍现场工作人员的现场操作，并且避开易被砸、碰和磨损的位置，电缆铺设在钻机底座的部分尽量悬空避免摩擦，电缆线要固定安全、可靠；

4）绞车传感器在日常使用中应加强保养，保持接头干燥，保持传感器本体的干净清洁，传感器接头最少每个月活动一次，避免接头因氧化造成短路；

5）由此次对10 只绞车传感器的回收维修可以看出，虽然在现场使用中经过分析已经确定是传感器本身的故障引起的绞车信号出错，但是绞车传感器仍然不一定是完全损坏，其中大部分经过拆卸检查维修后可以恢复其功能，绞车传感器故障的判断按电缆、接头、传感器进水、完全损坏的思维顺序逐步检查。