基于现场便携式绞车传感器检定装置的研究

吴春梅，刘开绪，赵勇，马骏驰，杨桂花

（1.大庆师范学院机电工程学院，黑龙江大庆，163712；2.大庆油田电力集团供电二公司，黑龙江大庆，163712）

1 研究的意义

随着传感技术、计算机技术和通讯技术的飞速发展，对设备的检定显得尤为重要。项目主要针对钻井所用绞车传感器进行现场检测来展开研究，大庆油田在钻井行业对现场使用中的传感器进行检定并给出结果的检测设备还没有。本文提出一种新型的便携式的复合脉冲变送器对绞车传感器进行现场检测，该结构不需要携带许多机械设备去进行现场检定，快速便捷，检测后直接给出结果，这样既节省了很多人力物力又提高检测效率，降低运输成本，对于降低钻井成本是非常有利的。在检测中如果发现绞车传感器检测不准确，有脉冲的丢失，则在现场直接对其进行更换，同时将检测信息录入系统便于下次检测时调用查看。

2 检定原理

检定原理如图1所示通过单片机输出控制信号，驱动伺服电机旋转，从而带动旋转机构和码盘进行旋转，两者的转速信息相同，被检测绞车传感器与旋转机构相连，通过旋转机构带动绞车传感器旋转产生脉冲信号，绞车传感器的脉冲信号分成A相、B相输出，检测A相、B相信号经过转化形成标准电压信号输出，为了便于判定是否误码，A、B相显示屏显示为脉冲信号的数量。伺服电机带动码盘旋转，光电传感器检测旋转码盘并输出为标准脉冲源信号，在显示屏上显示是标准脉冲信号的数量。所有信号通过485集线器传输给单片机，单片机将标准信号传递通过透传模块发送给上位机，通过上位机设定绞车传感器在快速转动情况下的技术指标，然后通过比较标准源与A、B相显示屏显示数量来判定绞车传感器是否有计数不准或脉冲丢失，上位机根据结果自动出检定报告。

从面板上A、B相的读数能够看出伺服电机是正传还是翻转，同时该绞车传感器单圈产生12和20脉冲两种，为了同时能够检测这两种脉冲，需要标准码盘也是这种复合码盘，进而更精确地测量输出信号。

图1 检定设备检定原理图

3 绞车传感器检定装置结构方案示意图

为了便于现场检定拆装，设计了免工具安装的机械结构，主要结构包括以下三部分：固定绞车传感器部分、连接绞车传感器与电机部分的中间短联接件结构以及其与电机连接的传动联轴器结构。

■3.1 中间连接短接件的结构

这个结构由三部分组成，分别是，这个短联接件分为上下两部分，其中2加工的螺纹必须与绞车传感器能够匹配，相互旋合在一起，达到同时工作的效果。3加工成内六角结构与电机上的外六角结构向配合，这种结构具有两种功能，其一能够起到固定作用，是的电机与绞车传感器同步同心运动；其二能够不用其他大型的手工工具就可以完成紧固作用，实现快速连接同时拆卸方便。

■3.2 传动联轴器结构

该结构主要作用是用来连接电机和中间连接短接件，具体工作原理是通过1与图2的中间联接件相连，通过键槽与电机相连，在其上加工了3个M3的螺纹孔，深度达到25mm，用来固定码盘，码盘在外圈加工20个孔，内圈加工12个孔，目的是为了配合采集绞车传感器输出20个脉冲和12个脉冲，这样当电机旋转时，传动联接轴带动码盘做同步运动，然后与绞车传感器发出的脉冲数进行对比来判定绞车传感器的精确度，经过这样的联接能够达到传动平稳、拆装快速、检测精确。

图2 中间联接件结构图

图3 传动联接件结构图

■3.3 绞车传感器固定装置

在测试的过程中发现绞车传感器晃动，还有可能飞出，为了固定该传感器，同时还必须保证快速拆装，设计了这套结构，底座固定在实验台上，在其中间开一个孔，保证中间联接件能够与绞车传感器顺利联接，然后在其两段用围板固定，为了拆装方便快捷，在围板的上端安装两个合页，在合页的其中一端安装拉钩，在另一端安装弹簧拉钩，这样保证绞车传感器只能在水平方向上较小范围晃动，避免绞车传感器飞出。该结构示意图如4图所示。

■3.4 复合码盘设计结构

码盘直径为66mm，圆形安装孔的直径为14mm，键槽的尺寸为5mm×2.5mm，固定孔的中心距为11.5mm，固定孔的直径为3mm，内圈12栅格的两端分别距圆形安装孔中心为17mm和23mm，外圈20栅格的内端距离内圈12外端2mm，外圈20栅格的外端距离码盘的外端2mm，内圈12栅格和外圈20栅格的高度都为6mm。

图4 绞车传感器固定装置

4 测试结果显示

图6 测试结果图

从图5中可以看出标准源输出与绞车传感器输出一致，说明该绞车传感器测试精确，另外从A、B相脉冲计数可以知道电机旋转是正转还是反转。经实验发现当A相计数小于B相计数则电机正传，当A相计数大于B相计数则电机反转。

5 结论

在野外现场检测中，为了保证设备精度，必须保证在运输时减震平稳，同时在检测时能够实现快速便捷，本次设计的绞车传感器检定装置具有以上特点，首先通过设计绞车传感器固定装置保证其平稳运行，不会出现飞出现象，设计的快速连接装置能够不用任何工具轻松安装保证测试正常运行。另外，经过实验验证分析这个检定装置能够用来进行现场检测，检测结果显示检定准确。

* [1]陆黄生.综合录井在钻井工程中的应用现状与发展思考[J].石油钻探技术，2011, 39 (4) 1—6.

* [2]张卫，郑春山，张新华.国外录井技术新进展及发展方向[J].录井工程，2012, 23 (1) : l—4.

* [3]PENG L. The development of modern comprehensive log—ging instrument and integrated applications of logging infor—mation[C].IEEE conference anthology, 2013,1:1—3.

* [4]WANG D, HE R, HAN J,et al.Sensor network based oilwell health monitoring and intelligent control[J].IEEE Sensors Journal,2012,12 (5):1326—1339.

* [5]E1 K A,ALMAAITAH A, HASSANEIN H, et al. Monitoring oper ational mining equipment using Sprouts Wireless Sensor Net work platform[C].IEEE Wireless Communications and Mobi le Computing Conference(IWCMC)，2013 9th International,2013:1388—1393.