钻井平台所用到的传感器及维护保养.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,传感器的使用及维护保养,主讲人：,传感器,一,、传感器概述,二、传感器种类,三、传感器的应用及维护,一、传感器测量技术概述,（一）直接测量,1,、直接比较测量法,2,、为差测量法,3,、零位测量法,（二）间接测量,传感器的概述,广义的说，传感器是指能感知某一物理量、化学量或生物量等的信息，并能将之转化为可以利用的信息的装置,。人的五官就可以广义的看做传感器,狭义的说，就是指感受被测量，并按一定规律转化为同种或别种性质的输出信号的装置。,由于电信号易于保存、放大、计算、传输，是计算机唯一能够直接处理的信号，所以，传感器的输出一般是电信号，如电流、电压、电阻、电感、电容、频率等。,二、传感器的分类,由于传感器的快速发展，其品种已达数万,（一）按被测量（或传感器的用途）分类,如被测量为温度、压力、流量、位移、速度等时，则感应的传感器分别称为温度传感器等,还有热量、比热容，压差、力、力矩、应力、质量、振幅、频率、加速度、噪声、浓度、粘度、密度、相对密度、酸碱度、颜色、透明度等等，其相应的传感器一般以被测量命名。,二、传感器分类,（二）按工作原理分类,传感器的工作原理主要是基于电磁原理和固体物理学理论。,可分为,电阻式,、电感式、电容式、电抗式、,磁电,式、,热电式,、,压电式,、,光电式,（包括红外线式和光导纤维式）、谐振式、霍尔式、,超声式,、同位素式、电话学式、微波式等。,二、传感器分类,（三）、按输出信号的性质分类,可将其分为,模拟传感器和数字传感器两大类,前者输出模拟信号，如果要与计算机连接，则需要引入模,/,数转换环节，而后者则不需要。数字传感器一般将被测量转换成脉冲、频率或二进制数码输出，抗干扰能力强。,三、传感器原理及应用,电阻式传感器：,是一种能把非物理量（如位移、力、压力、加速度、扭矩等）转换成与之有确定对应关系的电阻值，再经过测量电桥转换成便于传送和记录的电压（电流）信号的一种装置。,它具有结构简单、输出精度高、线性和稳定性好等特点。,它种类较多，主要有变阻器式、电阻应变式和固态压阻式等三种。前两种采用的敏感元件是弹性敏感元件，传感器元件分别是电位器和电阻应变片,；而压阻式传感器的敏感元件和传感元件均为半导体（如硅）。,（一）变阻器式传感器结构简单，输出信号功率大、被测量与转换量间容易实现线性或其他所需要的函数关系。,三、传感器的原理及应用,（二）,应变式传感器,目前用于测量力、力矩、压力、加速度、质量等参数，是使用最广泛的传感器之一。,应变效应：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为应变效应,。用来产生应变效应的细导体称为应变丝（敏感栅）,应用在称重与测力领域，一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。,三、传感器的原理及应用,（三）压阻式传感器,利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器,，具有敏感度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等特点，获得广泛使用，且发展非常迅速。,（,1,）压阻系数与压阻效应,在半导体材料上施加一作用力时，其电阻率将发生明显变化，这种现象称为压阻效应。能产生明显的压阻效应的半导体材料很多，其中半导体单晶硅的性能最为优良。通过扩散杂质使其形成四个,P,型电阻，并形成电桥。当膜片受力后，由于半导体的压阻效应，电阻值发生变化，使电桥有相应的输出。,三、传感器的原理及应用,纵向压阻系数和横向压阻系数，大小由所扩散电阻的晶向来决定。,纵向应力和横向应力（切向应力），其状态由扩散电阻所处位置决定。,对扩散硅压力传感器，敏感元件通常都是周边固定的圆膜片。如果膜片下部受均匀分布的压力作用时，在膜片上扩散电阻，,4,个电阻都利用纵向应力。只要其中两个电阻,R2,、,R3,处于中心位置（,r0.635r,。,),使其受压应力。,4,个应变电阻排成直线，沿着硅杯膜片的,110,晶向（法线方向）扩散而成，只要位置合适，可满足公式。这样就可以组成差动效果，通过测量电路，获得最大的电压输出灵敏度。,三、传感器的原理及应用,压阻式传感器的应用,（,1,）应用与液位的测量，投入式液位传感器安装方便，适用于几米到几十米混有大量污物、杂质水的液位测量。,（,2,）应用与压力的测量,三、传感器的原理及应用,（四）热电式传感器,热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特征，对温度和与温度有关的参量进行测量的装置。,（,1,）,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。,（,2,）,将温度变化转化为电阻变化的称为热电阻传感器。,（,3,）金属热电阻式传感器简称为热电阻，,半导体热电阻式传感器简称为热敏电阻。,三、传感器的原理及用途,A,、热电偶温度传感器将被测温度转化为,mV,级热电势信号输出。通过连接导线与显示仪表连接组成测温系统，实现远距离温度自动测量、显示或记录、报警及温度控制等。,B,、,热电偶温度传感器属于自发电型传感器，它的测温范围为,-270+1800,摄氏度，是广泛应用的温度检测系统。,三、传感器的原理及应用,C,、组成：,热电偶由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接而成。两根导体或半导体称为热电极；焊接的一端称为热电偶的热端，又称测量端、工作端；与导线连接的一端称为热电偶的冷端，又称参考端、自由端。,热电偶的热端要插入测温的生产设备中，冷端置于生产设备外，如果两端所处温度不同，则测温回路中会产生热电势,Eo,，在冷端温度,to,保持不变的情况下，用显示仪表测得,E,的数值后，便可知道被测温度的大小。,三、传感器的原理及应用,（五）热电阻式传感器,热电阻测温原理：,热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性来测量温度的。温度升高，金属内部原子晶格的震动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，总电阻值增加。,目前国内常用的铂电阻有两种，分度号,Pt100,和,Pt10,，最常用的是,Pt100,，,R(0,摄氏度）,=100.00,三、传感器原理及应用,PT100,应用在钻井平台,监测发电机三相绕组温度,监测顶驱电机、齿轮箱、水龙头、液压油温度起到高温保的作用。,三、传感器的原理及应用,（五）压力、差压变送器,（,1,）、变送器的基本原理：凡是能直接感受非电的被测变量并将其转换成标准信号的传感转换装置。,（,2,）分类,有电容式压力、压差变送器，扩散硅式压力、压差变送器,三、传感器的原理及应用,（,1,）电容式压力、压差变送器,是依据变电容原理工作的压力检测仪表。它利用弹性元件受压变形来改变电容可变电容器的电容量，从而实现压力,-,电容的转换。,它具有结构简单、体积小、动态性能好、电容相对变化较大、灵敏度高等特点，获得广泛的应用。如,1151,系列、,1751,系列、,3051,系列美国（,ROSEMOUNT),智能变送器。压力范围,01.25KPA42MPA,，压差测量范围,01.25KPA7MPA,传感器的维护保养,1,、指重表传感器（以马丁,TW583,表为例）,1,）、每日检查传感器,测压元件间隙空钩,16MM,，清楚冰、泥浆等碎片。,2,）、每周保养润滑固定传感器轴承、死绳惰轮槽，检查底座及传感器螺丝保养紧固。,间隙不能低于,13MM,，否则再重注系统油或检查修理已坏的元件，表针不能触及表盘和玻璃。,3,）、每月检查定滑轮槽和死绳一定要对正，不能有摩擦和阻碍，否则灵敏度和精度将降低。缓冲器拉到,70,80POUNDS,确保拉紧防止大绳滑动。,2,、泥浆压力表传感器（以马丁,TW548 GM6A,泵压表和,GM4,压力表为例）,压力表的主要保养内容就是在系统缺油时注油，注油时传感器高度一定比表高（,为什么、因安装情况而定,），关闭阻尼器，松开阻尼器本体上的塞子，安装,YA2,注油泵到传感器单向阀上（不要上紧），向油池加油，,保持油位为池的一半,，泵油，当泵出油中无气泡产生时上紧注油泵和单向阀连接。注油到使胶囊内部稍有接触，拆下手动泵，上紧单向阀帽。上紧传感器本体在立管上，,打开阻尼器两圈，调整阻尼器的灵敏度，如果表针过于灵敏，顺时针转动,1/4-1/2,圈。反之亦然。直到合适。,传感器的维护保养,2,、泥浆压力表传感器（以马丁,TW548 GM6A,泵压表和,GM4,压力表为例）,压力表的主要保养内容就是在系统缺油时注油，注油时传感器高度一定比表高（,为什么、因安装情况,而定），关闭阻尼器，松开阻尼器本体上的塞子，安装,YA2,注油泵到传感器单向阀上（不要上紧），向油池加油，保持油位为池的一半，泵油，当泵出油中无气泡产生时上紧注油泵和单向阀连接。注油到使胶囊内部稍有接触，拆下手动泵，上紧单向阀帽。上紧传感器本体在立管上，打开阻尼器两圈，调整阻尼器的灵敏度，如果表针过于灵敏，顺时针转动,1/4-1/2,圈。反之亦然。直到合适。,传感器的维护保养,3,、大钳拉力和扭矩指示传感器,每日注意检查保养各个接头有无漏油，液压缸传感器间隙（对,P10012A,和,P10017A,）,为,25MM,，如许要再次充油则间隙为,44MM,。液压缸活动自由。,当再次充油时，注意液压缸传感器的位置必须比表高以排尽空气,（为什么,），关闭阻尼器，在检查阀处安装手压泵（,YA2,）并加,W15,/W16,液压油于油池，为确保空气不进入系统，油池油位不低于,1/2,满池，在缸体处松开管塞或放气螺丝，泵进液压油同时排尽系统内部空气（排气口处以不出现气泡为止），上紧管塞或放气螺丝，继续泵入液压油以使稍微有超量油充入（此时允许活塞完全的进入液压缸），拆下手压泵，更换并上紧检查阀帽，打开并调整阻尼器。,传感器的维护保养,4,、泥浆体积超声波传感器,每周清洁超声波传感器的反射面，避免任何物质污染、遮蔽反射面。检查传感器本体和底座固定牢固，确保传感器的反射面始终与液面保持垂直。每月检查传感器的接线状况确保电缆的连接有效正确。,5,、检查各传感器的密封盖、电缆填料函、是否上紧，应防止水气进入传感器内。传感器应固定牢固，以保证传感器的正常运行。,传感器的检修,1,、指重表传感器（以马丁,TW583,表为例，修理前确保系统是空载不受力）,表针移动迟缓：原因和处理；阻尼器设置不对调整阻尼器。表针触及玻璃和表盘清理拉直。充油排出空气（排气位置在阻尼器处）,。,表指示不对。原因和处理；死绳粘连，清理重排；死绳滑轮槽不能自由移动，润滑滑轮槽，清洁和润滑轴承；清理传感器；充油过量排出；油量过少重新注入,W15,（红）液压油并放气，充油（泵型号,YA2,）时,在检查阀（,F350 CHECK VALVE,）处充油，充油泵油池油位不低于,1/2,满,充满油量要稍高，然后放气调整传感器间隙到,16MM,。,传感器的检修,2,、泥浆压力表传感器（以马丁,TW548 GM6A,泵压表和,GM4,压力表为例）,如果在阻尼器杆四周有油漏出，则看,3/6,铜管线连接情况或更换,0,型环。如更换,O,型环，泄掉压力取出阻尼器的调节杆，然后取出,O,型环并用玻璃胶润滑新的,O,型环，,O,型环放入并使尾端放进台肩的沟槽上，上紧调节干，注意此时不要二次伤害,O,型环。,更换胶囊，（当移去传感器时注意释放压力），拆下管线并卸下传感器总成，当移去,J79,支撑帽时，,使用,M/D,钳,T589,，移出胶囊清理内部，放新的,E40,胶囊进入内部并,使尾端压在台阶上，用玻璃胶润滑,J79,司扣并上紧，注意不要过紧以防伤坏胶囊。,传感器的检修,3,、,大钳拉力和扭矩指示传感器,好多故障都是由不正确的安装引起。,A,表针活动缓慢，检查是否阻尼器需调整。是否系统内部有空气，充油排气。,B,，表指示不正确，检查是否过量充油，放一下油在排气阀处。检查是否漏油，检查漏点处理，重新注油排气。,C,，表没有指示，系统内没有液压油，需重新注油。管线堵住，需清理或更换管线。检查阻尼器是否关闭，重新调整。,传感器的检修,4,、泥浆体积超声波传感器,泥浆体积指示不准或无指示：传感器表面赃需清理；超声波的路径上有障碍物需要清理；是否传感器底座变形使光线和液面不垂直，改变液位反应速度；是否指示在盲区重新调整；液体表面是否有泡沫；是否安装底座振动不牢固。,传感器的检修,泵冲传感器,钻井仪表装置的定期检定周期,钻井平台钻井仪表的检定,周期一般不超过一年,。如果对仪器的检测数据有怀疑或仪器更换了主要部件及修理后应及时送检。,钻井仪表的校验应符合计量检定规程要求，,海总检验单位应有国家安全生产监督管理总局颁发的资质证书，地方计量检定局的证书也可以。,检定人员应给出完整、详细、有效的完工报告。,检查、校验和测试应做好记录，并妥善保管，,保存期至少一年。,Click to edit title style,