2. Микропроцессорный блок контроля, индикации и сигнализации параметров перемещения грузонесущих тросов Постановка задачи

Разработать МП-блок контроля, индикации и сигнализации параметров перемещения грузонесущих тросов: величины и скорости перемещения, натяжения и коррекции измеренной длины по магнитным меткам (ММ).

Данная задача в нефтяной промышленности широко распространена и актуальна при геофизических исследованиях, при капитальном ремонте скважин и в бурении.

Рассмотрим решение данной задачи на примере аппаратуры контроля наземных параметров каротажа «КОНПАК»

Комплекс по контролю параметров каротажа «КОНПАК» (в дальнейшем - комплекс) предназначен для измерения глубины спуска скважинного прибора, натяжения каротажного кабеля и скорости его движения. Кроме того, комплекс обеспечивает на выходном разъёме сигналы: магнитной метки (ММ), шага квантования по глубине вниз (+ШК) и вверх (-ШК) и усилителя датчика натяжения кабеля (УДН) для использования другими регистрирующими системами каротажной лаборатории. Область применения комплекса - каротажные подъёмники, оборудованные кабелеукладчиком.

Исходные данные

1. Диапазон контроля величины перемещения, м – 0-10000

2. Диапазон контроля натяжения, кгc – 0-10000

3. Диапазон контроля скорости перемещения, м/ч – 0-10000

4. Интервал ожидания ММ, м. – 9,5-10,5

5. Интервал коррекции перемещения по ММ, м. – +/-0,5

Должны быть предусмотрены:

1.Установка граничных значений контролируемых параметров;

2.Световая и звуковая сигнализация прихода магнитной метки, выхода контролируемых параметров за установленные границы;

3.Компенсация внешних магнитных полей в месте установки датчика магнитных меток глубины;

4.Ручной ввод любого значения глубины и текущего значения количества квантов глубины (обычно 1см), приходящихся на интервал между соседними магнитными метками (обычно 10м).

Комплекс, рис.1 и рис.2, состоит из следующих частей:

-первичного преобразователя ПП со смонтированными на нём формирователем тактов глубины (ФТГ), датчиком магнитных меток (ДММ), датчиком натяжения (ДН), узлом связи с водильником лебёдки (УСВ) в двух вариантах крепления: на кабелеукладчике (рис.1) и на выносной штанге (Рис.2);

-индикатора параметров каротажа (ИПК1);

-соединительных кабелей, обеспечивающих связь индикатора с первичным

преобразователем, регистрирующими системами каротажных лабораторий и бортовым источником питания.

Комплекс позволяет проводить работу по стандартной технологии с предварительно размеченным кабелем. При этом ИПК1 индицирует глубину, скорость и натяжение геофизического кабеля. Одновременно производится коррекция глубины по магнитным меткам с индикацией интервала коррекции, прихода магнитной метки и результата коррекции (состоялась коррекция или нет).

Для управления регистрирующими системами каротажных лабораторий комплекс формирует на выходном разъёме:

- через каждый 1 см. спуска кабеля сигнал +ШК;

- через каждый 1 см. подъёма кабеля сигнал - ШК;

- через каждые 10 м. спуска или подъёма кабеля сигнал ММ;

- непрерывно сигнал с выхода усилителя датчика натяжения УДН.

- Предел регистрации глубин, м. 9999,9

- Цена одного шага квантования, см. 1

- Предел измерения скорости перемещения кабеля, м/ч 9999

- Предел измерения натяжения кабеля, кг. 10000

- Потребляемая мощность, Вт 15

- Основная абсолютная погрешность измерения 1 км

длины кабеля (100 магнитных меток), см 20

- Основная относительная погрешность измерения скорости перемещения геофизического кабеля, %, не более 5

Комплекс “КОНПАК” размещается в любом каротажном подъёмнике.

Узел связи с водильником УСВ крепится на основании водильника, а к узлу связи крепится первичный преобразователь ПП (рис.1). При наличии в подъемнике кулачкового соединения с узлом связи – схема крепления должна соответствовать рис.2.

Для заправки каротажного кабеля необходимо:

- отвернуть гайку крепления оси среднего ролика, вынуть ее и опустить ролик вместе с тягой от водильника вниз;

- отвернуть гайку планок поддержки кабеля у ДММ, вынуть ось и втулку поддержки;

- заправить каротажный кабель между двумя направляющими роликами и планками поддержки кабеля у ДММ;

- поставить втулку поддержки между планками так, чтобы кабель опирался на нее, вставить ось и закрепить её гайкой;

- установить средний ролик между щеками так, чтобы кабель опирался на него, поднять тягу, вставить ось и закрепить ее гайкой.

ИПК1 комплекса устанавливается на пульте управления подъёмника либо вместо штатной панели контроля глубины и натяжения, либо в удобном для машиниста месте.

Соединение ИПК1 с первичным преобразователем осуществляется жгутом из 3-х кабелей: от ФТГ, ДММ и ДН. Схема соединений приведена на Рис.1 и рис.2.

Устройство комплекса «КОНПАК»

Комплекс «КОНПАК» состоит из 3-х частей: первичного преобразователя ПП (датчики ДПК2), вторичного прибора ИПК1, узла связи с лебедкой подъемника в двух вариантах – либо с использованием водильника, либо с использованием кулачкового соединения, и комплекта кабелей подключения.

ДПК2 представляет из себя несущую силоизмерительную балку, на которой размещены:

• три ролика, два крайних - направляющие и средний – силозадающий;

• датчик глубины (ФТГ) с разъемом подключения;

• датчик магнитных меток (ДММ) с разъемом подключения;

• датчик натяжения (ДН) в виде наклеенных с обеих сторон балки тензорезисторов;

• разъем подключения датчика натяжения;

• узел создания дополнительной механической деформации балки;

• узел связи с водильником.

Для установки необходимого перегиба кабеля между средним и направляющими роликами следует:

• ослабить крепление щек среднего ролика к балке, отвернув два болта;

• создать натяжение кабеля порядка 5 – 15 кН. (0.5 – 1.5Т.);

• вращая регулировочный болт узла создания дополнительной деформации балки по часовой стрелке, добиться начала изменения показаний по индикатору натяжения;

- начиная от найденного выше положения регулировочного болта, завернуть его еще на один оборот – это положение соответствует заводской установке шкалы натяжения (индикатор покажет при этом величину установленного выше натяжения в единицах шкалы).

- затянуть болты крепления щек среднего ролика.

ДПК2 устанавливается на водильнике лебедки с помощью двух тяг, для крепления которых необходимо отвернуть по два болта сверху и снизу направляющих валиков и с их помощью закрепить на водильнике тяги ДПК2.

ИПК1 реализован в виде блока, устанавливаемого в пульте машиниста и подключаемого к датчикам натяжения, шагов квантования по глубине и магнитных меток, а также к бортовой сети постоянного тока и каротажному регистратору.

На передней панели ИПК1 (Рис.3) расположены:

- переключатель «Б.сеть», для включения и выключения ИПК1;

- индикатор скорости, для индикации скорости движения кабеля в м/с «Скорость»;

- индикатор глубины, для индикации глубины нахождения скважинного прибора в м.- «Глубина»;

- индикатор натяжения, для индикации натяжения геофизического кабеля в кгс.- «Натяжение»;

- светодиод «метка», для визуализации прихода ММ;

- ручка «компенсация», для регулировки чувствительности сигнала ММ;

- переключатель «работа» и «установка», для функционирования ИПК1 в основном режиме, либо в режиме установки допустимых границ параметров глубины и цены одного шага квантования;

- светодиоды «макс.» и «мин.», для индикации состояний: в режиме «установка»-светодиод «макс.» указывает, что устанавливается верхняя допустимая граница выбранного параметра, а светодиод «мин.» - нижняя допустимая граница;

- в режиме «работа» свечение обоих светодиодов говорит о входе в интервал коррекции глубины по ММ (+ - 0,5м. - интервал ожидания прихода ММ, т.е. от 9,5м. до 10,5м.), после прихода ММ и при выходе из интервала ожидания светодиод «мин.» гаснет, светодиод «макс.» гаснет при выходе из интервала ожидания только в случае прихода ММ, в противном случае светодиод продолжает гореть, сигнализируя о том, что в данном 10-ти метровом интервале ММ не пришла;

- <M> и <0> – шлицы подстроечных сопротивлений для настройки диапазона измерения натяжения («0» - нуль шкалы и «М» - верхняя граница шкалы) – сопротивления находятся на плате УДН;

- кнопка «параметр», в режиме «установка» для выбора типа установок из следующего набора:

1. установка Начальной Глубины ( Новой Глубины ), при этом на левом индикаторе высвечиваются символы «Н.Г.», средний индикатор предназначен для установки нового значения, а правый индикатор не используется;

2. установка Пределов Глубины, при этом на левом индикаторе высвечиваются символы «Г. ПР.», средний индикатор служит для индикации вводимой нижней границы глубины (сопровождается свечением светодиода «мин.»), а правый – для индикации вводимой верхней границы глубины (сопровождается свечением светодиода «макс.»);

3. установка Новой Разметки геофизического кабеля (цены одного шага квантования по глубине), при этом на левом индикаторе высвечиваются символы «Н.Р.», на среднем индикаторе индицируются целые значения, сопровождаемые свечением светодиода «мин.», а на правом – дробная часть значения, сопровождаемая свечением светодиода «макс.», цены одного шага квантования по глубине;

4. установка Пределов Натяжения, при этом на левом индикаторе появляются символы «Н. ПР.», средний индикатор служит для установки нижней допустимой границы натяжения кабеля (подсвечивается светодиодом «мин.» и «точкой» на этом индикаторе ), а правый – для установки верхней допустимой границы ( подсвечивается светодиодом «макс.» и «точкой» на этом индикаторе);

- кнопка «граница», для указания индикатора (подсвеченной «точкой») и вида задаваемой граничной информации: верхняя граница (максимальное значение) - горит светодиод «макс.» и нижняя граница (минимальное значение) – горит светодиод «мин.»;

- кнопка «разряд», в режиме «установка» для перемещения точки внутри выбранного индикатора (параметра), которая показывает, что данную цифру можно изменить;

- кнопка «значение», в режиме «установка» для изменения значения выбранного разряда.

На вертикальной стенке, установленной у левого края передней панели ИПК1 размещены пять разъёмов:

Х3 – для подключения каротажного регистратора (например, «Гектора»);

Х4 – для подключения датчика шагов квантования по глубине ФТГ;

Х5 – для подключения датчика магнитных меток ДММ;

Х6 – для подключения бортового источника питания 12в.;

Х7 – для подключения датчика натяжения геофизического кабеля.

С внутренней стороны передней панели размещены:

- плата светодиода ММ;

- плата светодиодов «макс.» и «мин.»;

- плата формирования и обработки сигнала ФОС-1;

- плата источника питания ИП;

- плата усилителя датчика натяжения УДН;

- тумблер переключения напряжения бортовой сети «12в.» и «24в.»;

- транзистор параллельного стабилизатора КТ827В;

- стабилитрон параллельного стабилизатора КС515А.

Для извлечения передней панели из каркаса достаточно отвернуть четыре специальных невыпадающих винта и вынуть панель из каркаса вместе с боковыми разъемами.