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一种动力钳监控系统的制作方法

文档序号:11003411
一种动力钳监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种动力钳监控系统。
【背景技术】
[0002]动力钳广泛应用于石油、地质等各行业,分为气动和液压两种。在石油行业,动力钳分为钻杆动力钳、套管动力钳和油管动力钳。为了保证石油钻杆、套管或油管上扣卸扣的安全,国际上针对不同钢级不同尺寸的材料制定了 API参数,规定了动力钳上卸扣的扭矩范围。如果上扣扭矩过大,就会损坏油套管螺纹,出现粘扣,影响螺纹连接强度和密封性。如果扭矩太小,就会导致松扣、脱扣和密封不严。因此下油套管时对动力钳扭矩的监控,是确保油井作业安全的一个重要措施。
[0003]目前对扭矩的监控有两种手段,一是间接测量,二是直接测量。间接测量的方法是通过测量液压压力,间接判断出动力钳的扭矩。这种方法简单,但是误差太大。直接测量就是通过扭矩或拉力传感器测量出动力钳的扭矩,这种方法精度高,但是安装使用不方便。
[0004]传统的监控是把各传感器连接到监控测量装置上,然后由计算机进行数据处理。但是由于实际操作场所复杂,这种方式存在以下问题:1、连接线多,不仅繁琐而且容易出错;2、油井作业范围宽,一般都在方圆几十米甚至上百米,有线连接的方式非常不方便,而且不方便携带。由于动力钳属于运动机械,连接线非常容易缠绕甚至拉断,操作人员也非常不方便。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种通过无线网络联接的动力钳监控系统,减少布线,使得操作更加简单安全。
[0006]实现本实用新型目的的技术方案是:一种动力钳监控系统,包括无线数据记录子系统,以及与无线数据记录子系统无线通信联接的一体式无线拉力/扭矩传感器、一体式无线自发电转速测量传感器、无线现场监控器和无线液压站监控子系统;所述一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测量传感器安装在动力钳上;所述无线液压站监控子系统安装在动力钳的液压站内;所述无线液压站监控子系统根据一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测量传感器采集的数据对液压站的溢流阀进行控制,并实时监控液压站电动机的电流、转速以及液压油的压力和流速。
[0007]所述一体式无线拉力/扭矩传感器由锂电池供电,包括第一单片机,以及与第一单片机电连接的应变片电桥和第一无线通信模块。
[0008]所述一体式无线拉力/扭矩传感器的第一单片机和第一无线通信模块均采用超低功耗芯片。
[0009]所述一体式无线自发电转速测量传感器包括齿轮、转子、永磁铁、三个线圈、测量电路、第二单片机和第二无线通信模块;所述齿轮安装在动力钳上,转子与齿轮啮合,永磁铁安装在转子上,三个线圈套设在永磁铁外部,三个线圈与测量电路电连接;所述测量电路和第二无线通信模块均与第二单片机电连接。
[0010]所述一体式无线自发电转速测量传感器的第二单片机和第二无线通信模块均采用超低功耗芯片。
[0011]所述无线现场监控器包括第三单片机,以及与第三单片机电连接的显示模块、声光报警模块、输入模块和第三无线通信模块。
[0012]所述无线现场监控器的第三单片机和第三无线通信模块均采用超低功耗芯片。
[0013]所述无线现场监控器采用220V供电,并设有后备蓄电池。
[0014]所述无线数据记录子系统包括计算机和无线收发器;所述无线收发器与计算机的RS232串口或者USB接口连接;所述一体式无线拉力/扭矩传感器、一体式无线自发电转速测量传感器、无线现场监控器和无线液压站监控子系统均与无线收发器无线通信联接。
[0015]采用了上述技术方案,本实用新型具有以下的有益效果:
[0016](I)本实用新型的各部分通过无线网络联接,不仅能实现高精度测量控制的要求,而且减少了大量的布线,使得操作更加简单安全。
[0017](2)本实用新型的一体式无线拉力/扭矩传感器的第一单片机和第一无线通信模块均采用超低功耗芯片,使得锂电池可以在一次充满电后应用超过半年。
[0018](3)本实用新型的一体式无线自发电转速测量传感器不需要电池供电或外接电源,使用寿命长。
[0019](4)本实用新型的无线现场监控器的声光报警模块使其具有报警功能,当扭矩达到或超过设定的API最佳扭矩时,马上产生报警声光信号,提示操作人员及时松闸;输入模块使其具有现场操作功能,如清零、上卸扣标记以及现场设定功能。
【附图说明】

[0020]为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本实用新型作进一步详细的说明,其中
[0021 ]图1为本实用新型的原理框图。
[0022]附图中的标号为:
[0023]—体式无线拉力/扭矩传感器1、一体式无线自发电转速测量传感器2、无线现场监控器3、无线液压站监控子系统4、无线数据记录子系统5。
【具体实施方式】
[0024](实施例1)
[0025]见图1,本实施例的动力钳监控系统,包括无线数据记录子系统5,以及与无线数据记录子系统5无线通信联接的一体式无线拉力/扭矩传感器1、一体式无线自发电转速测量传感器2、无线现场监控器3和无线液压站监控子系统4。
[0026]一体式无线拉力/扭矩传感器I安装在动力钳上,由锂电池供电,包括第一单片机,以及与第一单片机电连接的应变片电桥和第一无线通信模块。第一单片机和第一无线通信模块均采用超低功耗芯片。
[0027]一体式无线自发电转速测量传感器2安装在动力钳上,包括齿轮、转子、永磁铁、三个线圈、测量电路、第二单片机和第二无线通信模块。齿轮安装在动力钳上,转子与齿轮啮合,永磁铁安装在转子上,三个线圈套设在永磁铁外部,三个线圈与测量电路电连接。测量电路和第二无线通信模块均与第二单片机电连接。第二单片机和第二无线通信模块均采用超低功耗芯片。当动力钳运转时,齿轮带动转速传感器转子转动,三个线圈产生感生电动势,从而发出电流提供给测量电路供电。同时根据三个线圈的电流变化情况,可以测量出转子的转速和方向。
[0028]无线现场监控器3采用220V供电,并设有后备蓄电池,包括第三单片机,以及与第三单片机电连接的显示模块、声光报警模块、输入模块和第三无线通信模块。第三单片机和第三无线通信模块均采用超低功耗芯片。无线现场监控器3将一体式无线拉力/扭矩传感器I和一体式无线自发电转速测量传感器2采集的数据显示在显示屏上。由于不同动力钳的臂长和圈数变比不一样,显示值应该是乘以一个动力钳型号修正参数,这个参数可以本地设置,也可以由上位机远程设置。当扭矩达到或超过设定的API最佳扭矩时,无线现场监控器3马上产生报警声光信号,提示操作人员及时松闸。无线现场监控器3能通过输入模块现场操作,如清零、上卸扣标记以及现场设定功能。
[0029]无线液压站监控子系统4安装在动力钳的液压站内。无线液压站监控子系统4根据一体式无线拉力/扭矩传感器I和一体式无线自发电转速测量传感器2采集的数据对液压站的溢流阀进行控制,并实时监控液压站电动机的电流、转速以及液压油的压力和流速。溢流阀的控制参数可以本地设定,也可以由上位机远程设置。溢流阀的控制采用模糊控制方式,自动计算并判断扭矩变化趋势,产生一定的超前量,避免因为测量和阀门动作的延时产生的超调。
[0030]无线数据记录子系统5包括计算机和无线收发器。无线收发器与计算机的RS232串口或者USB接口连接。一体式无线拉力/扭矩传感器1、一体式无线自发电转速测量传感器2、无线现场监控器3和无线液压站监控子系统4均与无线收发器无线通信联接。计算机具有数据显示、记录、处理的功能,能够生成扭矩上卸扣数据列表文件和过程图片文件,可以存储和打印输出。计算机通过无线收发器可以对所有设备进行远程设置,下载动力钳型号参数、API参数等。
[0031]以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种动力钳监控系统,其特征在于:包括无线数据记录子系统(5),以及与无线数据记录子系统(5)无线通信联接的一体式无线拉力/扭矩传感器(I)、一体式无线自发电转速测量传感器(2)、无线现场监控器(3)和无线液压站监控子系统(4);所述一体式无线拉力/扭矩传感器(I)和一体式无线自发电转速测量传感器(2)安装在动力钳上;所述无线液压站监控子系统(4)安装在动力钳的液压站内;所述无线液压站监控子系统(4)根据一体式无线拉力/扭矩传感器(I)和一体式无线自发电转速测量传感器(2)采集的数据对液压站的溢流阀进行控制,并实时监控液压站电动机的电流、转速以及液压油的压力和流速。2.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述一体式无线拉力/扭矩传感器(I)由锂电池供电,包括第一单片机,以及与第一单片机电连接的应变片电桥和第一无线通信模块。3.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述一体式无线拉力/扭矩传感器(I)的第一单片机和第一无线通信模块均采用超低功耗芯片。4.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述一体式无线自发电转速测量传感器(2)包括齿轮、转子、永磁铁、三个线圈、测量电路、第二单片机和第二无线通信模块;所述齿轮安装在动力钳上,转子与齿轮啮合,永磁铁安装在转子上,三个线圈套设在永磁铁外部,三个线圈与测量电路电连接;所述测量电路和第二无线通信模块均与第二单片机电连接。5.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述一体式无线自发电转速测量传感器(2)的第二单片机和第二无线通信模块均采用超低功耗芯片。6.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述无线现场监控器(3)包括第三单片机,以及与第三单片机电连接的显示模块、声光报警模块、输入模块和第三无线通信模块。7.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述无线现场监控器(3)的第三单片机和第三无线通信模块均采用超低功耗芯片。8.根据权利要求4所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述无线现场监控器(3)采用220V供电,并设有后备蓄电池。9.根据权利要求1所述的一种动力钳监控系统,其特征在于:所述无线数据记录子系统(5)包括计算机和无线收发器;所述无线收发器与计算机的RS232串口或者USB接口连接;所述一体式无线拉力/扭矩传感器(I)、一体式无线自发电转速测量传感器(2)、无线现场监控器(3)和无线液压站监控子系统(4)均与无线收发器无线通信联接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种动力钳监控系统,包括无线数据记录子系统,以及与无线数据记录子系统无线通信联接的一体式无线拉力/扭矩传感器、一体式无线自发电转速测量传感器、无线现场监控器和无线液压站监控子系统;所述一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测量传感器安装在动力钳上;所述无线液压站监控子系统安装在动力钳的液压站内;所述无线液压站监控子系统根据一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测量传感器采集的数据对液压站的溢流阀进行控制,并实时监控液压站电动机的电流、转速以及液压油的压力和流速。本实用新型不仅能实现高精度测量控制的要求,而且减少了大量的布线,使得操作更加简单安全。
【IPC分类】E21B19/16, G08B21/24, G05B19/042, G08C17/02
【公开号】CN205387916
【申请号】CN201620231133
【发明人】朱峰
【申请人】太仓汉翔智能科技有限企业
【公开日】2016年7月20日
【申请日】2016年3月24日
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