JDT 5A型陀螺測(cè)斜儀的工作原理與維修

王東明

[摘要]本文介紹了JDT-5A型陀螺測(cè)斜儀的組成與工作原理，并結(jié)合具體實(shí)例談了日常維修與常見故障的處理。

[關(guān)鍵詞]陀螺儀 工作原理 檢修

[中圖分類號(hào)]TF576.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0213-01

JDT-5A型陀螺測(cè)斜定向儀是專門為豎井凍結(jié)工程的凍結(jié)孔鉆孔施工以及大傾角工程孔施工定向而設(shè)計(jì)的。測(cè)斜時(shí)不用提鉆具，具有高精度測(cè)斜、高精度糾偏定向、在儀器內(nèi)部設(shè)計(jì)了兩套相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別對(duì)鉆孔測(cè)斜數(shù)據(jù)和定向數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理并存儲(chǔ)和打印出數(shù)據(jù)。測(cè)斜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，采用了適應(yīng)于凍結(jié)孔測(cè)量的動(dòng)態(tài)測(cè)量傳感器和定軸性能極強(qiáng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)，在同樣的測(cè)量情況下，與常規(guī)測(cè)斜儀相比5A型可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)量精度高，主軸動(dòng)態(tài)漂移量小，測(cè)斜誤差精度在1‰以內(nèi)，能夠滿足施工要求，得到普遍使用。

一、測(cè)斜井下儀的組成與工作原理

測(cè)斜井下儀有機(jī)械部分和電器部分組成，中間通過(guò)24芯連接插頭連接。其機(jī)械部分主要有陀螺房部分、傾斜傳感器、修正電路部分。電器部分通過(guò)36伏500Hz變壓器整流輸出正負(fù)15伏及12伏直流電源、分別給修正電路[光電管、復(fù)合管、繼電器]、基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生電路、傾斜信號(hào)集成放大電路供電。另外通過(guò)電容給陀螺供電及修正線圈供電、及信號(hào)輸出。

井下儀工作原理主要包括供電和信號(hào)輸出兩個(gè)方面。在地面儀和井下儀正常的工作狀態(tài)下，下放測(cè)斜井下儀在鉆桿內(nèi)或凍結(jié)管內(nèi)測(cè)斜時(shí)，傾斜傳感器根據(jù)凍結(jié)孔在施工中的傾斜角度輸出相應(yīng)的信號(hào)，幅度經(jīng)井下儀電器部分放大輸出至地面儀再經(jīng)過(guò)地面數(shù)據(jù)處理箱把從井下儀輸出的電信號(hào)通過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)碼顯示管顯示并輸出至打印機(jī)。

1、供電。從地面電源箱輸出的36伏500Hz三相交流電分別通過(guò)電解電容[50伏100微法]C1 C2 C3 C4 C5 C6輸入至變壓器B1 B2初級(jí)，B1次級(jí)分別輸出正負(fù)20伏交流正負(fù)20伏交流經(jīng)整流橋和三端穩(wěn)壓7815和7915集成穩(wěn)壓電路輸出正負(fù)15伏，分別基準(zhǔn)方波信號(hào)發(fā)生電路741和傾斜信號(hào)集成運(yùn)算放大電N741供電。B2次級(jí)輸出14伏交流電源，14伏交流電源經(jīng)整流橋和三端穩(wěn)壓7812集成穩(wěn)壓電路輸出12伏，分別給修正電路的紅外接收管3DUSI繼電器JRC-5M復(fù)合管3DK7 3DK4供電并給三端穩(wěn)壓327供電，通過(guò)317穩(wěn)壓輸出3伏直流給修正電路的紅外發(fā)射管HG412供電。另一路從耦合電容次級(jí)36伏500Hz直接到陀螺馬達(dá)線圈和修正力矩線圈。

2、信號(hào)輸出。井下儀陀螺馬達(dá)通電一段時(shí)間后[3-10分鐘]達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，此時(shí)可以下放探管至鉆桿和凍結(jié)孔內(nèi)進(jìn)行測(cè)斜。傾斜傳感器初級(jí)有方波發(fā)生器741集成電路提供27.5伏的基準(zhǔn)信號(hào)，交流在13伏。次級(jí)x軸和y軸分別根據(jù)其擺錘的幅度輸出相應(yīng)微弱的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)各自對(duì)應(yīng)的放大電路741集成電路進(jìn)行信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)電感L1 L2 L3輸出至地面儀。

二、故障判斷和檢修

根據(jù)地面儀的修正電流表和電壓表的工作狀態(tài)來(lái)判斷故障。

1、地面儀的電流表比正常工作電流小或啟動(dòng)按鈕按下井下儀不啟動(dòng)。電流表比正常工作電流小，電壓表比正常工作電壓高：根據(jù)故障情況判斷是陀螺馬達(dá)沒有工作，重點(diǎn)檢查馬達(dá)游絲是否斷路及相應(yīng)的供電線路是否開路。啟動(dòng)按鈕按下井下儀不啟動(dòng)：根據(jù)故障情況判斷是三相供電線路有一相斷路。重點(diǎn)檢查線路輸入部分。

2、地面儀的電流表比正常工作電流大。電壓表比正常工作電壓低。根據(jù)故障情況判斷：一是三相供電線路相間短路或一相對(duì)地短路。重點(diǎn)檢查線路輸入部分。二是陀螺馬達(dá)使用壽命要到期。[陀螺正常的使用壽命300小時(shí)]

3、正常工作時(shí)電流表顯示不修正或單邊修正。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點(diǎn)檢查修正電路及相應(yīng)的連線及插頭部分。如修正電路的12伏供電2.5伏的供電是否正常。紅外發(fā)射管H412是否老化開路，紅外接受管3DU51是否老化開路。繼電器JRC-5M是否損壞，復(fù)合管3DK4 3DK7是否損壞等。

4、正常工作時(shí)電流表修正回位不及時(shí)。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點(diǎn)檢查馬達(dá)的上下軸承和傳感器的上下軸承是否轉(zhuǎn)動(dòng)正常。修正電路的繼電器開合是否正常。

三、井下儀故障維修實(shí)例

1、啟動(dòng)后地面儀電流表IB中相無(wú)電流指示故障

故障分析：地面儀電流表IB中相無(wú)電流，造成此現(xiàn)象的電路有測(cè)井絞車滑環(huán)開路或測(cè)井電纜開路或井下儀內(nèi)部三相焊接板的焊點(diǎn)接頭開路或24芯插頭開路或電纜頭和井下儀之間的軟連開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來(lái)，拔掉電纜頭，測(cè)量電纜頭至滑環(huán)插座三相都通正常，把井下儀從探管內(nèi)取出，測(cè)量1、2、3三相正常沒有開路的。由此判斷是電纜頭和井下儀之間的軟連之間有問(wèn)題。測(cè)量軟連1線不通。剝開軟連插頭的包布其線頭脫焊開路。焊好后通電井下儀啟動(dòng)正常故障排除。

檢修總結(jié)：由于測(cè)井電纜頭和井下儀之間的軟連開路，三相36伏500赫茲的交流電壓缺一相。陀螺馬達(dá)啟動(dòng)缺相，所以中相電流小，陀螺馬達(dá)不啟動(dòng)

2、啟動(dòng)后地面儀電流表指示不修正故障

故障分析：由于井下儀啟動(dòng)正常，電流表不修正，這只能是修正電路的故障，重點(diǎn)檢查相應(yīng)的連線，紅外發(fā)射電路、紅外接收電路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來(lái)拔掉電纜頭，把井下儀從探管內(nèi)取出，安放在校驗(yàn)臺(tái)上用校驗(yàn)線連接，通電啟動(dòng)后測(cè)量修正電路12電壓伏正常，2，5伏電壓正常。由此判斷供電正常。停電，分別測(cè)量紅外發(fā)射管H412正常紅外接收管3DUSI正常。由于是兩邊都不修正，造成此故障只能是修正電路的公共端，仔細(xì)檢查24芯插頭18 19兩線正常，17線不通，取出24心連線檢查對(duì)應(yīng)的17線，發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)開路。焊好后通電啟動(dòng)修正電路正常。有修正電纜。

檢修總結(jié)：由于修正電流是兩邊都不修正，只有是修正電路的公共端才能造成此故障。應(yīng)重點(diǎn)檢查修正電路的公共端。

3、啟動(dòng)后地面儀電流表指示修正電流大有時(shí)能恢復(fù)正常故障

故障分析：井下儀啟動(dòng)后地面儀電流表指示修正電流大，造成此故障的電路有，測(cè)井絞車滑環(huán)3相之間短路，測(cè)井電N3芯之間是否短路，陀螺馬達(dá)是否老化，陀螺馬達(dá)支架上下軸承是否損壞，傳感器支架上下軸承是否損壞，修正電路繼電器工作是否斷開不及時(shí)等。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回，拔出電纜頭，卸下絞車滑環(huán)插頭，分別測(cè)量電纜頭插頭1、2、3相線之間的絕緣正常，分別測(cè)量電纜頭插頭1、2、3相線的對(duì)地絕緣正常，由此判斷測(cè)井電纜和滑環(huán)正常，接著把測(cè)斜井下儀從探管內(nèi)取出，放在校驗(yàn)臺(tái)上用校驗(yàn)線連接，通電啟動(dòng)修正電流正常，此時(shí)檢修陷入僵局。為徹底排除故障，把井下儀模擬實(shí)際工作狀態(tài)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)井下儀轉(zhuǎn)至某一方向時(shí)故障出現(xiàn)修正電流大，不及時(shí)修正回位。停電至陀螺馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)陀螺馬達(dá)支架，發(fā)現(xiàn)陀螺馬達(dá)支架轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)有輕微卡，由此分析是軸承故障，由于陀螺馬達(dá)和傳感器之間是單相撥插通過(guò)上下螺絲固定，把上部傳感器螺絲松開，旋轉(zhuǎn)陀螺馬達(dá)支架，發(fā)現(xiàn)故障依舊，由此判斷是陀螺馬達(dá)支架上下的軸承有問(wèn)題，拆開馬達(dá)框架取出上下軸承檢查發(fā)現(xiàn)是下軸承不好，更換軸承，故障排除。

檢修總結(jié)：由于陀螺馬達(dá)支架的下軸承輕微損壞，造成馬達(dá)支架在旋轉(zhuǎn)到損壞的位置時(shí)其修正電流所產(chǎn)生的力矩抗不過(guò)此點(diǎn)的阻力，所以修正電流一直存在，造成修正電流大下不來(lái)的現(xiàn)象發(fā)生。

4、啟動(dòng)正常但無(wú)信號(hào)輸出故障

故障分析：井下儀啟動(dòng)正常但是無(wú)信號(hào)輸出，造成此現(xiàn)象的電路有，傳感器的初級(jí)開路，方波信號(hào)發(fā)生器損壞，正負(fù)15伏電源故障。內(nèi)部傳感器焊接板的焊點(diǎn)接頭開路、24芯插頭對(duì)應(yīng)的傳感器初級(jí)開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來(lái)拔掉電纜頭，把井下儀從探管內(nèi)取出上校驗(yàn)臺(tái)，通電測(cè)量正負(fù)15伏正常，方波信號(hào)發(fā)生器輸出的13伏交流正常，接著測(cè)量傳感器初級(jí)無(wú)電壓，由此判斷是24芯插頭至內(nèi)部傳感器焊接板的焊點(diǎn)接頭之間有問(wèn)題，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)是內(nèi)部傳感器焊接板的焊點(diǎn)接頭有一根虛焊，焊好后，有信號(hào)輸出。

檢修總結(jié)：由于是傳感器初級(jí)焊點(diǎn)虛焊從而造成無(wú)信號(hào)輸出。