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1、思坦自动测调仪维修保养,仪器装备部 二零一二年十一月二十日,目 录,一,二,三,四,五,第一部分：思坦TPC-300系统介绍 从系统功能、工作原理、仪器结构、性能指标等对TPC-300系统进行介绍。,一、思坦TPC-300系统介绍,思坦TPC-300系统说明： TPC-300流量自动测调系统，采用单芯电缆下井结构，仪器在单芯电缆上采用单极性供电，实现双向ST编码数据通信。测调仪通过单芯电缆给地面控制系统发送测量数据，同时地面控制器通过发送不同的控制命令来控制测调仪，测调仪通过其下端的调节头带动同心配水器的转动，从而调节配水器的开度大小，进而对不同层位的流量进行调节以达到配注要求。这种类型的测调
2、仪采用了单电机工作，通过其独特机械结构设计，保证了调节臂的打开和收回，可调水嘴的正负调节采用了同一个电机进行控制。测调仪可以在油管内吊测，同时也可以在配水器内座测。在测量的过程中实时显示流量、压力、温度等参数。测调仪新增了状态检测功能。利用霍尔元件、磁钢以及相应的机械结构可以实时检测支撑臂的状态，对接状态，以及对接后流量调节过程中的配水器开度变化。还新增了磁定位功能，用来辅助寻找配水器和仪器坐层。,自动测调仪的连接图,一、思坦TPC-300系统介绍,思坦TPC-300工作原理： TPC-300流量自动测调系统装置当需要对目标层注水调节时，首先系统将测调仪下放到要注水的目标层上方10米处，通过箱
3、子上开臂按钮或者软件的开臂按钮打开调节臂，开臂到位后井下仪自动停止，并给上位机开臂到位状态信息。上位机软件显示开臂到位。下放仪器，完成调节臂与井下的同心配水器的对接。对接后上位机软件状态显示对接成功。此时开收臂按钮不起作用。控制箱上的正负调按钮和上位机软件的正负调按键可以进行配水器的开度调节。进行流量调节时，上位机软件实时测量温度压力和流量，并且显示可调水嘴的开度变化。开度的变化步长为3%。调节流量至要求的值或者要求的开度值后，可利用停止按钮停止本层的流量调节。此时可上提仪器，使仪器脱离对接状态。然后利用控制箱上的收臂按钮或者上位机软件上的收臂按键收回调节臂，调节臂收臂到位后井下仪自动停止收臂
4、动作并给上位机发送收臂到位的状态信息，上位机软件显示收臂到位。此层的注水调节完成，这时可对另一目标层进行调节。,一、思坦TPC-300系统介绍,思坦TPC-300系统结构框图,一、思坦TPC-300系统介绍,自动测调仪技术指标： 仪器最大外径 42mm 仪器总长 147cm(不含电缆头) 仪器工作温度范围 -17+150 仪器工作压力 80MPa 仪器工作电压 70100VDC 仪器工作电流 35600mA 调节臂电机减速机输出转矩 12 Nm 调节臂打开/收回时间 3sec/单次 单层配水调整时间 4min 可调水嘴最小控制精度 0.416m 流量测量范围 0500方/天 流量测量精度 2%
5、,一、思坦TPC-300系统介绍,自动测调仪的结构图：,一、思坦TPC-300系统介绍,第二部分：自动测调仪的拆卸 通过大量现场拆卸照片，还原仪器拆卸过程。主要介绍了仪器上端超声探头、电机及电机减速器、传动轴及开收臂凸凹轮部件、水嘴调节装置的拆卸。,第一步：先卸掉仪器上护帽，在仪器上超声流量计探头上端，有一个打了一圈圆孔的薄套。 第二步：用螺丝刀顶住图中薄套上的单孔处，由薄套内部弹簧顶出固定顶丝，将薄套向仪器上部拔至内部结构完全露出。（注意内部弹簧和固定部件顶丝飞出）,二、自动测调仪的拆卸,二、自动测调仪的拆卸,第三步：拔掉靠近开口处胶套插针，此密封胶套插针为仪器的过芯线。另一个胶套插针连接上
6、超声流量探头，不用拔。,二、自动测调仪的拆卸,第四步：旋下黄色箭头所示固定螺丝。 第五步：确保上端过芯线密封胶套插头拔出，拧开上超声流量计外护管，如左图所示。,二、自动测调仪的拆卸,第六步：上超声流量计外护管旋下后，直接推滑出扶正外壳套。,二、同心测调仪的拆卸,第七步：旋转带窗口的外套筒，使三个密封胶套插头完全露出，用尖嘴钳拔下三个密封胶套，注意不要把导线夹破皮。,第八步：卸掉超声流量计部分。在拔掉密封胶套之前，应该做好胶套与插针之间的一一对应，这三根过线中，一根为上端接下来的过芯线，一根为上超声探头与电路板间连线，一根为下超声探头与电路板间连线。区别这三根线的办法是：,二、同心测调仪的拆卸,
7、第九步：旋下大螺丝挡圈。,二、同心测调仪的拆卸,第十步：旋转下电路板外面的套筒，露出电路板。,二、自动测调仪的拆卸,第十一步：将下接霍尔传感器的导线全焊断（因导线颜色都是一一对应的故无需做标记）,二、自动测调仪的拆卸,第十二步：旋下马达和电路板整体，见下图箭头所示。,二、自动测调仪的拆卸,第十三步：先在图中找到马达线ST-和ST+焊下ST-和ST+，旋下骨架上的螺丝.,二、同心测调仪的拆卸,二、自动测调仪的拆卸,第十四步：先把马达线从变压器中心孔拉过来，然后旋转马达套筒，使马达套筒与变压器部分分离，这时可将马达抽出来。,第十五步：旋下箭头所示部件,二、自动测调仪的拆卸,自此，仪器上超声探头，电
8、机、传动轴、开收臂凸凹轮机械件、水嘴调节装置就全部拆卸完毕。,二、自动测调仪的拆卸,第三部分：水嘴调节装置的实现原理 本节主要介绍水嘴调节装置的开收臂实现原理、水嘴调节原理、水嘴调节装置状态实时采集原理。,水嘴调节装置开收臂原理：水嘴调节装置的开收臂主要靠传动轴上的开收臂凸凹轮机械件，由于凸凹轮的椭圆切面，当椭圆的长直径位于水嘴调节装置正副臂之间时，水嘴调节装置处于收臂状态，反之，当椭圆的短直径位于水嘴调节装置正副臂之间时，水嘴调节装置处于开臂状态。,三、水嘴调节装置的实现原理,水嘴调节装置开臂状态,水嘴调节装置收臂状态,三、水嘴调节装置的实现原理,水嘴调节装置开收臂原理：水嘴调节装置的开收臂
9、和水嘴大小的调节都使用了同一个传动轴实现。为了避免在交接水嘴的过程中出现开收臂的想象。厂家设计了像汽车离合器类似的凸凹轮机械件。当水嘴调节装置与水嘴对接成功，水嘴调节装置将被向仪器上端推动一小段距离这段距离正好使得凸凹轮与传动轴分离。也就是一旦水嘴对接成功，凸凹轮被向上挤压一段后，传动轴旋转时，凸凹轮不动，也就不再开收臂。转动轴只是通过万向节旋转调节对接成功的水嘴。,三、水嘴调节装置的实现原理,水嘴调节装置调节水嘴原理：水嘴调节装置与水嘴对接成功后，开收臂凸凹轮机械件不再随传动轴旋转。转动轴的旋转带动水嘴调节装置上的万向节旋转，按要求调节水嘴，增大或者减小水嘴的注入配水量。,三、水嘴调节装置的
10、实现原理,这三类状态分别由四个霍尔元件组成：开臂霍尔、收臂霍尔、对接霍尔和开度霍尔。它们分别安装在仪器骨架上，安装霍尔元器件的骨架使用透磁的铜材料。由于开收臂是凸凹轮旋转90度相位，故开收臂霍尔安装成90度角。对接霍尔安装靠近仪器上端，只有当水嘴调节装置推动凸凹轮机械件向上移动一定距离后对接霍尔采集到对接成功的信号。开度霍尔在对接成功后感知旋转的圈数来确定开度大小。,水嘴调节装置实时状态原理：水嘴调节装置有三类状态实时跟踪显示：开收臂状态（开臂到位、收臂到位、中间状态）、对接状态（对接成功、未对接）、开度状态（增大水量、减小水量）。,三、水嘴调节装置的实现原理,第四部分：自动测调仪的电路讲解
11、本节主要对仪器的电路走线，探头分布以及电路的原理进行介绍。,电路外管的拆卸： 首先，找到水嘴调节装置下端打有一圈圆孔的薄套。然后，用工具将薄套内部弹簧和固定顶针按下去，并将薄套旋转180度，取出弹簧和顶针。最后，卸开电路外护管，电路外护管下端是定位导向装置和下超声探头。,四、自动测调仪的电路讲解,该电路板为模拟信号处理板：主要功能包括控制超声流量计探头的发射和接受并处理，温度传感器探头的采样处理、压力传感器探头的采样处理。在模拟信号处理板的旁边骨架上固定的是DC/DC低压开关电源模块。为整个电路提供+15V、-15V和5V供电。,四、自动测调仪的电路讲解,四、自动测调仪的电路讲解,模拟信号处理
12、板连线说明：模拟电路板一端连线如图，最左端蓝色和桔色的线（DOWN1 、UP1）是上超声探头的下和上发射接收。两根紧挨的黄色线（T1、T2）是温度传感器连接线。其他四根线（IN+、0+、IN-、0-）是压力传感器连接线。,四、自动测调仪的电路讲解,模拟信号处理板连线说明：模拟电路板另一端连线如图，最右端封装的铁块是DC/DC低压开关电源模块，当输入电压3060V时，输出电压+15V、-15V和5V。电路板右端的接线（UP2、GND、GND、DOWN2）是下超声探头连线。,四、自动测调仪的电路讲解,该电路板为数字信号处理板：主要功能包括单片机控制电路、模拟磁定位采集电路、电机控制电路、水嘴调节装
13、置状态采集、信号合成放大驱动电路。,四、自动测调仪的电路讲解,四、自动测调仪的电路讲解,数字信号处理板连线说明：数字电路板一端的连线如图，最左端的连线（S+、S-、VCC、GND）接电机。连线（ZHB、SHB、KD、DJ）分别连接开臂霍尔、收臂霍尔、开度霍尔和对接霍尔。,四、自动测调仪的电路讲解,数字信号处理板连线说明：数字电路板另一端的连线如图，最右端的连线（LXC）接过芯线连接电缆。连线（CCL1、CCL2）连接模拟磁定位线圈。其他三根连线（+15V、-15V、GND）是从开关电源模块引来的电源连接线。,四、自动测调仪的电路讲解,压力和温度探头位置说明： 左上图将薄套环取掉就能看见压力探头
14、进压孔。压力传感器探头就拧在骨架内部。 左下图两根黄色连线引进去的就是井温传感器探头。井温传感器探头（热敏电阻）就插在这个孔内部,四、自动测调仪的电路讲解,磁定位电路说明：磁定位由两块磁钢和一个磁激励线圈组成。磁定位电路主要由AD8552（零漂移单供电运算放大器）和AD7441（压频转换器）组成，将磁激励线圈产生的信号经过放大压频转换后输入单片机计数。 目前地面显示的磁定位曲线只是做了简单的模拟判断。,四、自动测调仪的电路讲解,第五部分：使用维护注意事项 本节依照流量自动测调仪的原理结构，对使用和维护时应该注意的事项提出一些要求和建议。,1、仪器外壳薄弱环节：仪器上接头处有一薄套环，仪器连接时
15、严禁使用管钳等工具夹咬，一旦夹咬变形薄套环将无法拆卸，甚至必须切开重新跟换新的薄套环。,五、使用维护注意事项,2、仪器内部薄弱环节：仪器水嘴调节装置骨架内部有多根金属过线护管，拆卸仪器或者连接仪器时严禁使用任何工具撬拨，避免金属过线护管损伤导致仪器密封失效进水。仪器维护保养时应该及时清洁保养金属护管，保证清洁防腐蚀。,五、使用维护注意事项,3、仪器关键部位：仪器水嘴调节装置拆卸安装时严禁野蛮操作，如果传动轴与水嘴调节装置分离后，无法将水嘴调节装置取出，应该先将副臂偏出一点卸掉副臂。安装时反过来，将正副臂放置如图所示位置再连接销子。,五、使用维护注意事项,4、拆卸时关键过程：仪器拆卸时，当拆下上超声探头之前，应做好三根连线的对应标识，三根连线分别是过芯线和上超声流量计上下探头连线。如果弄混了，可以拆开电路板对应上。,五、使用维护注意事项,5、测井前重要检查：仪器测井前应该对仪器的超声探头进行检查，保证超声探头上面没有沾污油泥或者覆盖油膜。避免因为探头不干净造成测量的偏差。超声流量计还要进行压力矫正，因为不同的压力对超声探头膜会产生不同的影响，从而导致相位差影响准确性。,五、使用维护注意事项,