深井勘探中震源主动安全解卡装置的研制
本文关键词: 主动安全解卡 无刷直流电动机 传动系统 控制系统 实验研究 出处:《西京学院》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:本文分析与研究了国内外现有的震源解卡装置,结合我国目前测井作业的现状,针对脉冲式井下震源系统勘探回收过程中,可能出现的推靠装置不能正常收臂造成卡井的情况,研制了一套深井勘探中震源主动安全解卡装置。当检测到推靠部分发生故障时,主动启动安全解卡装置通过推断连杆安全销使仪器推靠部分与井壁松脱,从而达到安全起井的目的,以降低测井公司和油田不必要的经济损失。首先,根据震源主动安全解卡装置高温环境下工作的要求,本文从功率电子开关电路和电枢绕组形式,永磁无刷直流电动机本体,转子励磁结构以及电路和转子位置传感器等几个方面确定了解卡装置用无刷直流电动机的设计方案,通过分析研究永磁无刷直流电动机的结构和原理,依据永磁无刷直流电动机的设计方法,依次对电机主要尺寸、永磁体尺寸以及磁路进行了计算,采用耐高温的永磁材料和电磁材料设计出了符合实际生产需求的无刷直流电动机。其次,本文分析了解卡装置传动系统的设计要点和难点,结合力学与机械设计等方面的知识,综合考虑了作业的安全性、运行的稳定性以及连接方式等方面,提出了解卡装置传动系统的设计方案,并对解卡装置传动系统的主要部件—减速装置、联轴器以及滚珠丝杠进行了设计与选择。再次,针对震源主动安全解卡装置工作环境温度高的特点,通过对单片机HT83C51控制部分、转子的位置信号检测与处理电路、开关主电路及栅极驱动电路设计、PWM占空比给定电路及软起动电路以及限流电路及保护电路的设计,完成了解卡装置控制电路硬件及其可靠性的设计,实现了解卡装置的起/停控制、解卡装置的推出/回缩以及电动机的稳速控制。最后,对解卡装置样机进行了实验研究,验证了所设计的深井勘探中震源主动安全解卡装置的可行性与可操作性,经过努力工作,该装置符合有关的技术指标要求,可以实现震源仪器的主动安全解卡。
[Abstract]:This paper analyzes and studies the existing seismic source unlocking devices at home and abroad, combined with the current situation of logging operations in China, in view of the pulse downhole seismic source system exploration and recovery process. A set of active safety release device for seismic source in deep well exploration has been developed. By deducing that the safety pin of the connecting rod can release the pushing part of the tool from the shaft wall, the safe lifting device can be used to reduce the unnecessary economic loss of the logging company and the oil field. According to the requirements of the active safety de-card device working in the high temperature environment, in this paper, from the power electronic switch circuit and armature winding form, permanent magnet brushless DC motor body. Rotor excitation structure, circuit and rotor position sensor, etc., to determine the design scheme of brushless DC motor for card device, through the analysis and study of the structure and principle of permanent magnet brushless DC motor. According to the design method of permanent magnet brushless DC motor, the main dimensions of motor, permanent magnet size and magnetic circuit are calculated in turn. The brushless DC motor is designed with high temperature resistant permanent magnet material and electromagnetic material. Secondly, this paper analyzes the key points and difficulties in the design of the transmission system of the card device. Combined with the knowledge of mechanics and mechanical design, the paper considers the safety of operation, the stability of operation and the way of connection, and puts forward the design scheme of the transmission system of card device. And the main components of the driving system of the card unlocking device-deceleration device, coupling and ball screw are designed and selected. Thirdly, aiming at the characteristics of high temperature in the working environment of the active safety unlocking device of the seismic source. Through the single chip microcomputer HT83C51 control part, the rotor position signal detection and processing circuit, the switch main circuit and the gate drive circuit design. The design of PWM duty cycle given circuit, soft start circuit, current limiting circuit and protection circuit, complete the design of the hardware and reliability of the card device control circuit, realize the start / stop control of the card device. The ejection / retraction of the card unlocking device and the steady speed control of the motor. Finally, the experimental research on the prototype of the card unlocking device is carried out. The feasibility and maneuverability of the designed active safety card unlocking device for seismic source in deep well exploration are verified. Through hard work, the device meets the relevant technical requirements and can realize the active safety card release of the seismic source instrument.
【学位授予单位】:西京学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P631.437
【参考文献】
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,本文编号:1482430
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