驻极体在海上油气田的应用电路设计

林谋

摘要：监控器以STC89C52为主控芯片，通过驻极体采集到油气田井口控制盘气动泵启动时产生的声波信号，由电路处理为脉冲信号，芯片通过检测该信号进行累计后与设定值比较，判断为频率过高则输出报警信号到中控室。

关键词：STC89C52;驻极体;井口控制盘;气动泵

1 引言

在海上油气田的井口控制盘系统中，液压油作为驱动井上、井下安全阀的动力来源，其在逻辑中有一个液位低报警，但是在实际过程中触发液位低报警时液压油已不多，若不能及时解决故障，无液压油作为动力的安全阀将会关闭，造成故障停井，损坏电潜泵。且气动泵的长时间运转会造成气动泵故障及大量液压油的浪费。

根据这一现状设计一套气动泵的监控器，通过检测在1分钟内气泵启动打压次数来判断是否存在非正常运转，当其次数超过设定值，则以中控界面上声光报警的方式告知值守人员井口控制盘的情况，维修人员可立即对故障进行处理，保证生产。

2 原理

2.1 原理框图介绍

本监控器主要包括主控模块、输入模块、显示模块及输出报警模块，输入模块检测到声波信号送入处理模块进行信号的放大及处理，转换为数字信号送入主控模块中进行计数及判断处理。最后根据主控新片处理的结果显示出当前启泵次数，并在触发报警时通过输出模块将报警信号远传至控制室。系统结构框图如图2-1所示。

2.2 声波处理介绍

声波信号处理模块主要进行的是驻极体采集的声波信号放大和处理，驻极体在外界声波变化情况下电流最大变化为0.1～1mA，R5=3K，故电压变化为V=IR=0.3～3V。但因环境约束，实际电压变化只有几十mV，对其放大后约为2～4V，再通过LM339比较器的比较输出，得出方波的脈冲信号，可调电阻R8既为参考电压调节电阻。电路图如图2-2所示。

3 软件设计

3.1 程序流程图

该系统以C语言进行编写，其程序流程图如图3-1所示，

3.2 数据保存

本监控器利用STC89C52内部的EEPROM进行数据存储，每次修改完成后，设定值都被存入内存中，在每次复位后重新读取，可以防止数据丢失。

3.3 显示控制

监控器通过计时器定时10S，若10S内无任何按键按下，则数码管不显示，减少数码管亮起时间，延长其使用寿命。有任何一个按键按下后，数码管亮起，正常显示数值。

4 现场调试

监控器已在海上平台完成调试，将设备放入井口控制盘内，柜外声音对设备无任何影响，在气动泵启动的时候能够正确计数，当次数达到设定值时，报警信号准确传入中控室，并在操作站上做出显示和报警提示。现场手动复位后，报警消失。设备工作正常。

结论

监控器能够代替人工对井口控制盘气动泵的运行状态进行监控，可避免因井口控制盘而导致的生产关停或设备损坏。

监控器只需要在PCS中占用一个DI点和服务器软点，而且报警系统独立于其他控制逻辑，加入后不会对原来控制产生任何影响。

参考文献：

[1] 李沧浦.驻极体及其应用[J].电声技术，1981，01卷：26-28.

[2] 曹一江;孙志斌;刘晓为;尹亮.驻极体传感器信号采集系统研究[J].传感器与微系统，2006.10期：17-18