一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]動力鉗廣泛應用于石油、地質(zhì)等各行業(yè)，分為氣動和液壓兩種。在石油行業(yè)，動力鉗分為鉆桿動力鉗、套管動力鉗和油管動力鉗。為了保證石油鉆桿、套管或油管上扣卸扣的安全，國際上針對不同鋼級不同尺寸的材料制定了 API參數(shù)，規(guī)定了動力鉗上卸扣的扭矩范圍。如果上扣扭矩過大，就會損壞油套管螺紋，出現(xiàn)粘扣，影響螺紋連接強度和密封性。如果扭矩太小，就會導致松扣、脫扣和密封不嚴。因此下油套管時對動力鉗扭矩的監(jiān)控，是確保油井作業(yè)安全的一個重要措施。
[0003]目前對扭矩的監(jiān)控有兩種手段，一是間接測量，二是直接測量。間接測量的方法是通過測量液壓壓力，間接判斷出動力鉗的扭矩。這種方法簡單，但是誤差太大。直接測量就是通過扭矩或拉力傳感器測量出動力鉗的扭矩，這種方法精度高，但是安裝使用不方便。
[0004]傳統(tǒng)的監(jiān)控是把各傳感器連接到監(jiān)控測量裝置上，然后由計算機進行數(shù)據(jù)處理。但是由于實際操作場所復雜，這種方式存在以下問題:1、連接線多，不僅繁瑣而且容易出錯;2、油井作業(yè)范圍寬，一般都在方圓幾十米甚至上百米，有線連接的方式非常不方便，而且不方便攜帶。由于動力鉗屬于運動機械，連接線非常容易纏繞甚至拉斷，操作人員也非常不方便。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種通過無線網(wǎng)絡聯(lián)接的動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，減少布線，使得操作更加簡單安全。
[0006]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是:一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)，以及與無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)無線通信聯(lián)接的一體式無線拉力/扭矩傳感器、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器、無線現(xiàn)場監(jiān)控器和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng);所述一體式無線拉力/扭矩傳感器和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器安裝在動力鉗上;所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)安裝在動力鉗的液壓站內(nèi)；所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)一體式無線拉力/扭矩傳感器和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器采集的數(shù)據(jù)對液壓站的溢流閥進行控制，并實時監(jiān)控液壓站電動機的電流、轉(zhuǎn)速以及液壓油的壓力和流速。
[0007]所述一體式無線拉力/扭矩傳感器由鋰電池供電，包括第一單片機，以及與第一單片機電連接的應變片電橋和第一無線通信模塊。
[0008]所述一體式無線拉力/扭矩傳感器的第一單片機和第一無線通信模塊均采用超低功耗芯片。
[0009]所述一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器包括齒輪、轉(zhuǎn)子、永磁鐵、三個線圈、測量電路、第二單片機和第二無線通信模塊;所述齒輪安裝在動力鉗上，轉(zhuǎn)子與齒輪嚙合，永磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上，三個線圈套設在永磁鐵外部，三個線圈與測量電路電連接;所述測量電路和第二無線通信模塊均與第二單片機電連接。
[0010]所述一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器的第二單片機和第二無線通信模塊均采用超低功耗芯片。
[0011]所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器包括第三單片機，以及與第三單片機電連接的顯示模塊、聲光報警模塊、輸入模塊和第三無線通信模塊。
[0012]所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器的第三單片機和第三無線通信模塊均采用超低功耗芯片。
[0013]所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器采用220V供電，并設有后備蓄電池。
[0014]所述無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)包括計算機和無線收發(fā)器;所述無線收發(fā)器與計算機的RS232串口或者USB接口連接;所述一體式無線拉力/扭矩傳感器、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器、無線現(xiàn)場監(jiān)控器和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)均與無線收發(fā)器無線通信聯(lián)接。
[0015]采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下的有益效果:
[0016](I)本實用新型的各部分通過無線網(wǎng)絡聯(lián)接，不僅能實現(xiàn)高精度測量控制的要求，而且減少了大量的布線，使得操作更加簡單安全。
[0017](2)本實用新型的一體式無線拉力/扭矩傳感器的第一單片機和第一無線通信模塊均采用超低功耗芯片，使得鋰電池可以在一次充滿電后應用超過半年。
[0018](3)本實用新型的一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器不需要電池供電或外接電源，使用壽命長。
[0019](4)本實用新型的無線現(xiàn)場監(jiān)控器的聲光報警模塊使其具有報警功能，當扭矩達到或超過設定的API最佳扭矩時，立即產(chǎn)生報警聲光信號，提示操作人員及時松閘；輸入模塊使其具有現(xiàn)場操作功能，如清零、上卸扣標記以及現(xiàn)場設定功能。
【附圖說明】

[0020]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0021 ]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0022]附圖中的標號為:
[0023]—體式無線拉力/扭矩傳感器1、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2、無線現(xiàn)場監(jiān)控器3、無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)4、無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)5。
【具體實施方式】
[0024](實施例1)
[0025]見圖1，本實施例的動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)5，以及與無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)5無線通信聯(lián)接的一體式無線拉力/扭矩傳感器1、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2、無線現(xiàn)場監(jiān)控器3和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)4。
[0026]一體式無線拉力/扭矩傳感器I安裝在動力鉗上，由鋰電池供電，包括第一單片機，以及與第一單片機電連接的應變片電橋和第一無線通信模塊。第一單片機和第一無線通信模塊均采用超低功耗芯片。
[0027]一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2安裝在動力鉗上，包括齒輪、轉(zhuǎn)子、永磁鐵、三個線圈、測量電路、第二單片機和第二無線通信模塊。齒輪安裝在動力鉗上，轉(zhuǎn)子與齒輪嚙合，永磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上，三個線圈套設在永磁鐵外部，三個線圈與測量電路電連接。測量電路和第二無線通信模塊均與第二單片機電連接。第二單片機和第二無線通信模塊均采用超低功耗芯片。當動力鉗運轉(zhuǎn)時，齒輪帶動轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，三個線圈產(chǎn)生感生電動勢，從而發(fā)出電流提供給測量電路供電。同時根據(jù)三個線圈的電流變化情況，可以測量出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和方向。
[0028]無線現(xiàn)場監(jiān)控器3采用220V供電，并設有后備蓄電池，包括第三單片機，以及與第三單片機電連接的顯示模塊、聲光報警模塊、輸入模塊和第三無線通信模塊。第三單片機和第三無線通信模塊均采用超低功耗芯片。無線現(xiàn)場監(jiān)控器3將一體式無線拉力/扭矩傳感器I和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2采集的數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上。由于不同動力鉗的臂長和圈數(shù)變比不一樣，顯示值應該是乘以一個動力鉗型號修正參數(shù)，這個參數(shù)可以本地設置，也可以由上位機遠程設置。當扭矩達到或超過設定的API最佳扭矩時，無線現(xiàn)場監(jiān)控器3立即產(chǎn)生報警聲光信號，提示操作人員及時松閘。無線現(xiàn)場監(jiān)控器3能通過輸入模塊現(xiàn)場操作，如清零、上卸扣標記以及現(xiàn)場設定功能。
[0029]無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)4安裝在動力鉗的液壓站內(nèi)。無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)4根據(jù)一體式無線拉力/扭矩傳感器I和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2采集的數(shù)據(jù)對液壓站的溢流閥進行控制，并實時監(jiān)控液壓站電動機的電流、轉(zhuǎn)速以及液壓油的壓力和流速。溢流閥的控制參數(shù)可以本地設定，也可以由上位機遠程設置。溢流閥的控制采用模糊控制方式，自動計算并判斷扭矩變化趨勢，產(chǎn)生一定的超前量，避免因為測量和閥門動作的延時產(chǎn)生的超調(diào)。
[0030]無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)5包括計算機和無線收發(fā)器。無線收發(fā)器與計算機的RS232串口或者USB接口連接。一體式無線拉力/扭矩傳感器1、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器2、無線現(xiàn)場監(jiān)控器3和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)4均與無線收發(fā)器無線通信聯(lián)接。計算機具有數(shù)據(jù)顯示、記錄、處理的功能，能夠生成扭矩上卸扣數(shù)據(jù)列表文件和過程圖片文件，可以存儲和打印輸出。計算機通過無線收發(fā)器可以對所有設備進行遠程設置，下載動力鉗型號參數(shù)、API參數(shù)等。
[0031]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)(5)，以及與無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)(5)無線通信聯(lián)接的一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)、無線現(xiàn)場監(jiān)控器(3)和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)(4);所述一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)安裝在動力鉗上;所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)(4)安裝在動力鉗的液壓站內(nèi)；所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)(4)根據(jù)一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)采集的數(shù)據(jù)對液壓站的溢流閥進行控制，并實時監(jiān)控液壓站電動機的電流、轉(zhuǎn)速以及液壓油的壓力和流速。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)由鋰電池供電，包括第一單片機，以及與第一單片機電連接的應變片電橋和第一無線通信模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)的第一單片機和第一無線通信模塊均采用超低功耗芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)包括齒輪、轉(zhuǎn)子、永磁鐵、三個線圈、測量電路、第二單片機和第二無線通信模塊;所述齒輪安裝在動力鉗上，轉(zhuǎn)子與齒輪嚙合，永磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上，三個線圈套設在永磁鐵外部，三個線圈與測量電路電連接;所述測量電路和第二無線通信模塊均與第二單片機電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)的第二單片機和第二無線通信模塊均采用超低功耗芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器(3)包括第三單片機，以及與第三單片機電連接的顯示模塊、聲光報警模塊、輸入模塊和第三無線通信模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器(3)的第三單片機和第三無線通信模塊均采用超低功耗芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無線現(xiàn)場監(jiān)控器(3)采用220V供電，并設有后備蓄電池。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)(5)包括計算機和無線收發(fā)器;所述無線收發(fā)器與計算機的RS232串口或者USB接口連接;所述一體式無線拉力/扭矩傳感器(I)、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器(2)、無線現(xiàn)場監(jiān)控器(3)和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)(4)均與無線收發(fā)器無線通信聯(lián)接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種動力鉗監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)，以及與無線數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)無線通信聯(lián)接的一體式無線拉力/扭矩傳感器、一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器、無線現(xiàn)場監(jiān)控器和無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)；所述一體式無線拉力/扭矩傳感器和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器安裝在動力鉗上；所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)安裝在動力鉗的液壓站內(nèi)；所述無線液壓站監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)一體式無線拉力/扭矩傳感器和一體式無線自發(fā)電轉(zhuǎn)速測量傳感器采集的數(shù)據(jù)對液壓站的溢流閥進行控制，并實時監(jiān)控液壓站電動機的電流、轉(zhuǎn)速以及液壓油的壓力和流速。本實用新型不僅能實現(xiàn)高精度測量控制的要求，而且減少了大量的布線，使得操作更加簡單安全。
【IPC分類】E21B19/16, G08B21/24, G05B19/042, G08C17/02
【公開號】CN205387916
【申請?zhí)枴緾N201620231133
【發(fā)明人】朱峰
【申請人】太倉漢翔智能科技有限公司
【公開日】2016年7月20日
【申請日】2016年3月24日