便攜式絞車傳感器測試系統(tǒng)的研究與分析

吳春梅，劉開緒，趙勇，李瑞英

（1.大慶師范學院機電工程學院，黑龍江大慶，163712; 2.大慶油田電力集團供電二公司，黑龍江大慶，163712）

1　研究的意義

隨著傳感技術、計算機技術和通訊技術的飛速發(fā)展，對設備的檢定顯得尤為重要。項目主要針對鉆井所用絞車傳感器進行現(xiàn)場檢測來展開研究，大慶油田在鉆井行業(yè)對現(xiàn)場使用中的傳感器進行檢定并給出結(jié)果的檢測設備還沒有。本文提出一種新型的便攜式的復合脈沖變送器對絞車傳感器進行現(xiàn)場檢測，該結(jié)構不需要攜帶許多機械設備去進行現(xiàn)場檢定，快速便捷，檢測后直接給出結(jié)果，這樣既節(jié)省了很多人力物力又提高檢測效率，降低運輸成本，對于降低鉆井成本是非常有利的。在檢測中如果發(fā)現(xiàn)絞車傳感器檢測不準確，有脈沖的丟失，則在現(xiàn)場直接對其進行更換，同時將檢測信息錄入系統(tǒng)便于下次檢測時調(diào)用查看。

2　絞車傳感器測試硬件系統(tǒng)結(jié)構

如圖2所示由伺服電機帶動復合碼盤旋轉(zhuǎn)，當遮光片(光齒)導通紅外線時，紅外線照射到光敏三極管的基級,三極管處于導通狀態(tài)，輸出腳A(B)輸出高電平。由于絞車傳感器單圈產(chǎn)生12和20脈沖，這樣監(jiān)測裝置也需要設計成這種復合碼盤，其結(jié)構為12和20齒復合交錯結(jié)構，結(jié)構示意圖如圖2所示，這樣，兩種根據(jù)遮光齒結(jié)構對光電耦合器感應探頭的安裝位置進行設計和調(diào)節(jié)，可以使輸出相位差為90°。由光電傳感器實時監(jiān)測高低電位并輸出。

圖1　絞車傳感器檢定裝置圖

3　測試系統(tǒng)工作原理

測試系統(tǒng)工作原理如圖3所示通過單片機輸出控制信號，驅(qū)動伺服電機旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)機構和碼盤進行旋轉(zhuǎn)，兩者的轉(zhuǎn)速信息相同，被檢測絞車傳感器與旋轉(zhuǎn)機構相連，通過旋轉(zhuǎn)機構帶動絞車傳感器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖信號，絞車傳感器的脈沖信號分成A相、B相輸出，檢測A相、B相信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化形成標準電壓信號輸出，為了便于判定是否誤碼，A、B相顯示屏顯示為脈沖信號的數(shù)量。伺服電機帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，光電傳感器檢測旋轉(zhuǎn)碼盤并輸出為標準脈沖源信號，在顯示屏上顯示是標準脈沖信號的數(shù)量。所有信號通過485集線器傳輸給單片機，單片機將標準信號傳遞通過透傳模塊發(fā)送給上位機，通過上位機設定絞車傳感器在快速轉(zhuǎn)動情況下的技術指標，然后通過比較標準源與A、B相顯示屏顯示數(shù)量來判定絞車傳感器是否有計數(shù)不準或脈沖丟失，上位機根據(jù)結(jié)果自動出檢定報告。

圖2　復合碼盤結(jié)構示意圖

圖3　檢定設備檢定原理圖

4　絞車傳感器檢定軟件工作界面

如圖4所示為鉆井平臺常用的傳感器，打開該對話框之后，連接對應的檢定裝置，啟動電源就會顯示設備連接成功，整個連接都是采用無線WIFI模塊連接。

5　測試結(jié)果

表1是設置測試輸出點為3個點的時候輸出結(jié)果，從結(jié)果看出不論電機轉(zhuǎn)速低還是轉(zhuǎn)速高的時候，系統(tǒng)輸出結(jié)果都比較穩(wěn)定，符合檢測要求。

圖4　絞車傳感器檢定軟件界面圖

圖5　測試結(jié)果圖

6　誤差分析

圖6　測試誤差分析圖

從測試誤差分析圖可以看出系統(tǒng)測試精度高，A相脈沖和理論值完全一致，沒有誤差，B相測試結(jié)果滯后，這說明絞車檢測系統(tǒng)的電機是反傳，否則正轉(zhuǎn)。

表1　絞車測試結(jié)果輸出表

7　結(jié)論

從軟件測試結(jié)果可以看出這套檢測系統(tǒng)檢測速度快，精度高，能夠滿足現(xiàn)場檢測的需要。同時，為了適應現(xiàn)場測試的需要，即系統(tǒng)硬件電路及連接電腦必須抗震效果好，同時在檢測時能夠?qū)崿F(xiàn)快速便捷，經(jīng)過運行及測試得出這套檢定裝置能夠用來進行現(xiàn)場檢測，檢測結(jié)果顯示檢定準確。