煤田测井绞车系统控制原理及应用

　　[摘 要]测井绞车是煤田测井工作中使用的重要设备，PSCJ-3绞车设计合理，性能稳定，完全能够满足测井工作需要。本篇着重介绍PSJC-3型绞车控制器的工作原理及使用中注意事项

　　[关键词]绞车系统，绞车控制器，反馈电路，触发电路，注意事项

　　中图分类号：TN914.332 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0332-01

　　一、概述

　　在煤田测井过程中，绞车系统主要负责井下仪器的提升和下放，井下仪器的供电及信号的传输都要通过该系统来完成，该系统工作的性能稳定性直接影响到测井工作能否顺利完成。

　　测井绞车系统由：绞车控制器、绞车、变速箱、电机、电缆和滑轮等几部分组成。绞车控制器控制绞车作提升和下放运动，控制仪器提升或下放入井。绞车控制器以数字显示测井速度、电机电压、电机电流参数，绞车控制器主要作用是对绞车实行自动控制，其主要作用有如下几点：

　　① 控制直流电机转向，调节直流电机转速，并且稳定其转速。

　　② 测量并显示电缆运行速度，控制电缆以恒定速度运行。

　　③ 数字显示电缆速度、电机电压、电机电流参数。

　　④ 如果探管在井中受阻，控制器拾取电机电流信号，控制绞车自动报警停车。

　　⑤ 预置深度报警停车功能。

　　二、 绞车控制器的控制原理

　　绞车控制器由电机控制电路、井深测量显示电路、报警控制电路等几部分组成。绞车控制核心为电机控制电路，电机控制电路控制电机正反转、对电机实施调速控制和恒速控制。它由无级调速电路、触发电路、反馈电路、电缆运行速度回路和电机负载等几部分组成。电机转速变化就是电缆运行速度变化，改变触发电路产生的触发脉冲Ug的相位，使得主回路的可控硅的导通角发生变化，供给电机电枢的电压发生变化，从而达到无级调速的目的。目前煤田测井中主要使用渭南仪器厂和北京中地英捷仪器厂生产的绞车，此两种绞车的工作原理和机械结构相似，现主要分析PSJC-3型绞车，其工作原理介绍如下：

　　1.同步触发电路

　　电源由18v变压器桥式整流输出，其中一组经w7812输出0～12v供触发电路电源。另一组电源经Dw3-2cw5稳压为6.5～7.5v，供过载保护电路。R1为整流桥的负载电阻。V3基极的上限幅电平为2.1v的梯形波，经放大后使触发脉冲与可控硅导通，整流输出同步。梯形波经R1、R2分压拾取后，由v3放大，v8为恒流三极管，当绞车升降控制开关置“0”位或“停”位置，供给电位器RP3电压被短路，只有在上或下位置时，给速电位器上的电压才能加至v11的基极，当B11-Vb↑-Vc↑-BG10-Ic↑→C6电容电压很快达到v9的峰点电压，电容通过v9迅速放电，在c6上为一组锯齿波（见图一）。V8、V9、V10、V11组成一个张弛振荡器，调速电位器给定的最大电压不会超过2.1V，由V12、V13、V14、三个串联二极管决定。V9导通，在R7输出一个正脉冲，经C5耦合电容至驱动三极管的基极，放大后经变压器耦合至可控硅的控制极，可控硅在向正向触发脉冲作用下导通，整流桥有电压输出，即电动机起动。耦合变压器的作用是使低压电子电路与高压供电回路的分离。

　　可控硅导通的三个条件：①阳极加正向电压；②控制极加正向电压；③可控硅一旦导通，控制电压失灵。V5阻尼二极管对V6起到了保护作用，R15和RP2在停车和“0”位时电动机有一定的提升能力，调RP2使可控硅的触发脉冲有2～3V即可。

　　2.电压反馈与电流反馈电路

　　为了保证电动机转速稳定，在控制回路中引入电压、电流反馈电路。

　　① 电压负反馈电路

　　反馈电路从可控硅的输出端经分压R30/（R31+R30）U0拾取（最大电压为7V），当电枢上的电压升高时，反馈信号电压叠加在触发电路的输入端，使V11的基极电压下降。通过触发电路使可控硅的导通角前移，可控硅整流电路输出电压趋于稳定。U0↑→反馈电压↓→可控硅导通角↑U0↓。

　　②电流正反馈

　　电动机负载加大时，电机电流也跟着加大，但电机在运行过程有足够的负载能保持电机转速。电流反馈是通过可控硅电路的R32（0.25Ω）上拾取电压，电压极性与V11的基极极性相同，负载加大时，反馈电压使可控硅导通角增大，使U0稳定。

　　③过载保护电路

　　当井下仪器受阻时，依据电缆所承受拉力大小的不同，电路设置了七档电流过载保护。电流过载保护电路中每档之间设置相差300Ω。R12为10W0.25Ω电阻，负载加重时，流过R32的电流增大，R17与R中点V5=R/（R17+R）×12V为一定值。当过载电流增大时，通过R19的电流也同样增加，当运放6点电位高于5点电位时，运放“7”点电位为负，而运放“8”点位正，V22导通，加至触发电路的电压为零，过载停车。过载消失后，“升降控制开关”在“上”、“0”或“0”、“下”位置时，F1C在该单稳态下不会反转，此时，运放“10”脚通过R37/（R37+R38）×U分压输出的正电位高于运放“9”点电位，而保持不变。要恢复正常工作状态，须将“升降控制开关”重新置到“停”位置，此时R36不起作用，“7”点的正电位通过R35直接加在F1C的“9”脚，“8”为“0”状态。

　　三、绞车系统的使用

　　（1） 控制器部分

　　接好连接线，并检查无误；将升降开关打回停位，再将调速电位器旋到“0”位置。其他开关根据需要打到相应位置即可；打开电源，此时，参数显示器和深度显示器都亮了。调速、恒速开关打到调速上 ；过载电流选择开关选择过载停车的电缆拉力，一般选择4或5，表示电机电流达到5A或6A时，绞车自动报警停车；设定、预制停车开关打到“设定”上；用拨码开关输入起始深度值，按“置数”按钮，设置深度显示在深度显示器上。然后，把升降控制开关打到上或下，调解调速电位器，使绞车转动。予置停车开关向上搬时，予置停车功能锁闭；予置停车开关向下搬时，绞车深度与拨轮数字相同时，自动报警停车。

　　（2）注意事项

　　①测井中要注意检看电压、电流、速度、深度等参数的变化。当报警停车结束时，只有将升降控制开关打到停后再重新启动，绞车才能正常工作。

　　②绞车由提升换为下放时，一定要在中间停的位置上稍息停顿，给电机一个缓冲时间，待电机运转停止后，再提升或下放。

　　③启动绞车电源时，应把升降开关打在中间档停的位置。

　　④设备用完后，应擦洗干净，定期进行保养。

　　⑤绞车使用中要防雨，不能让绞车裸露在雨天里。

　　⑥设备应存放于通风良好、干净、防潮的地方。

　　参考文献

　　[1] 许兴培等.TYSC系列数字测井仪[M].西安：西北工业大学出版，1991.12.

　　[2] 顾德仁主编，万栋义编.脉冲与数字电路[M].北京： 高等教育出版社，1985.10.

　　作者简介

　　齐瑞刚，男，2002年毕业于河北工程大学，工程师，一直从事物探测井工作.