JDT 5A型陀螺測斜儀的工作原理與維修

王東明

[摘要]本文介紹了JDT-5A型陀螺測斜儀的組成與工作原理，并結(jié)合具體實例談了日常維修與常見故障的處理。

[關(guān)鍵詞]陀螺儀 工作原理 檢修

[中圖分類號]TF576.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0213-01

JDT-5A型陀螺測斜定向儀是專門為豎井凍結(jié)工程的凍結(jié)孔鉆孔施工以及大傾角工程孔施工定向而設(shè)計的。測斜時不用提鉆具，具有高精度測斜、高精度糾偏定向、在儀器內(nèi)部設(shè)計了兩套相互獨立的計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別對鉆孔測斜數(shù)據(jù)和定向數(shù)據(jù)進行不間斷實時的數(shù)據(jù)處理并存儲和打印出數(shù)據(jù)。測斜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，采用了適應(yīng)于凍結(jié)孔測量的動態(tài)測量傳感器和定軸性能極強的高速運轉(zhuǎn)電機，在同樣的測量情況下，與常規(guī)測斜儀相比5A型可以進行連續(xù)測量精度高，主軸動態(tài)漂移量小，測斜誤差精度在1‰以內(nèi)，能夠滿足施工要求，得到普遍使用。

一、測斜井下儀的組成與工作原理

測斜井下儀有機械部分和電器部分組成，中間通過24芯連接插頭連接。其機械部分主要有陀螺房部分、傾斜傳感器、修正電路部分。電器部分通過36伏500Hz變壓器整流輸出正負15伏及12伏直流電源、分別給修正電路[光電管、復(fù)合管、繼電器]、基準信號發(fā)生電路、傾斜信號集成放大電路供電。另外通過電容給陀螺供電及修正線圈供電、及信號輸出。

井下儀工作原理主要包括供電和信號輸出兩個方面。在地面儀和井下儀正常的工作狀態(tài)下，下放測斜井下儀在鉆桿內(nèi)或凍結(jié)管內(nèi)測斜時，傾斜傳感器根據(jù)凍結(jié)孔在施工中的傾斜角度輸出相應(yīng)的信號，幅度經(jīng)井下儀電器部分放大輸出至地面儀再經(jīng)過地面數(shù)據(jù)處理箱把從井下儀輸出的電信號通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過數(shù)碼顯示管顯示并輸出至打印機。

1、供電。從地面電源箱輸出的36伏500Hz三相交流電分別通過電解電容[50伏100微法]C1 C2 C3 C4 C5 C6輸入至變壓器B1 B2初級，B1次級分別輸出正負20伏交流正負20伏交流經(jīng)整流橋和三端穩(wěn)壓7815和7915集成穩(wěn)壓電路輸出正負15伏，分別基準方波信號發(fā)生電路741和傾斜信號集成運算放大電N741供電。B2次級輸出14伏交流電源，14伏交流電源經(jīng)整流橋和三端穩(wěn)壓7812集成穩(wěn)壓電路輸出12伏，分別給修正電路的紅外接收管3DUSI繼電器JRC-5M復(fù)合管3DK7 3DK4供電并給三端穩(wěn)壓327供電，通過317穩(wěn)壓輸出3伏直流給修正電路的紅外發(fā)射管HG412供電。另一路從耦合電容次級36伏500Hz直接到陀螺馬達線圈和修正力矩線圈。

2、信號輸出。井下儀陀螺馬達通電一段時間后[3-10分鐘]達到正常轉(zhuǎn)速，此時可以下放探管至鉆桿和凍結(jié)孔內(nèi)進行測斜。傾斜傳感器初級有方波發(fā)生器741集成電路提供27.5伏的基準信號，交流在13伏。次級x軸和y軸分別根據(jù)其擺錘的幅度輸出相應(yīng)微弱的電信號，再經(jīng)過各自對應(yīng)的放大電路741集成電路進行信號放大后，經(jīng)過電感L1 L2 L3輸出至地面儀。

二、故障判斷和檢修

根據(jù)地面儀的修正電流表和電壓表的工作狀態(tài)來判斷故障。

1、地面儀的電流表比正常工作電流小或啟動按鈕按下井下儀不啟動。電流表比正常工作電流小，電壓表比正常工作電壓高：根據(jù)故障情況判斷是陀螺馬達沒有工作，重點檢查馬達游絲是否斷路及相應(yīng)的供電線路是否開路。啟動按鈕按下井下儀不啟動：根據(jù)故障情況判斷是三相供電線路有一相斷路。重點檢查線路輸入部分。

2、地面儀的電流表比正常工作電流大。電壓表比正常工作電壓低。根據(jù)故障情況判斷：一是三相供電線路相間短路或一相對地短路。重點檢查線路輸入部分。二是陀螺馬達使用壽命要到期。[陀螺正常的使用壽命300小時]

3、正常工作時電流表顯示不修正或單邊修正。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點檢查修正電路及相應(yīng)的連線及插頭部分。如修正電路的12伏供電2.5伏的供電是否正常。紅外發(fā)射管H412是否老化開路，紅外接受管3DU51是否老化開路。繼電器JRC-5M是否損壞，復(fù)合管3DK4 3DK7是否損壞等。

4、正常工作時電流表修正回位不及時。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點檢查馬達的上下軸承和傳感器的上下軸承是否轉(zhuǎn)動正常。修正電路的繼電器開合是否正常。

三、井下儀故障維修實例

1、啟動后地面儀電流表IB中相無電流指示故障

故障分析：地面儀電流表IB中相無電流，造成此現(xiàn)象的電路有測井絞車滑環(huán)開路或測井電纜開路或井下儀內(nèi)部三相焊接板的焊點接頭開路或24芯插頭開路或電纜頭和井下儀之間的軟連開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來，拔掉電纜頭，測量電纜頭至滑環(huán)插座三相都通正常，把井下儀從探管內(nèi)取出，測量1、2、3三相正常沒有開路的。由此判斷是電纜頭和井下儀之間的軟連之間有問題。測量軟連1線不通。剝開軟連插頭的包布其線頭脫焊開路。焊好后通電井下儀啟動正常故障排除。

檢修總結(jié)：由于測井電纜頭和井下儀之間的軟連開路，三相36伏500赫茲的交流電壓缺一相。陀螺馬達啟動缺相，所以中相電流小，陀螺馬達不啟動

2、啟動后地面儀電流表指示不修正故障

故障分析：由于井下儀啟動正常，電流表不修正，這只能是修正電路的故障，重點檢查相應(yīng)的連線，紅外發(fā)射電路、紅外接收電路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來拔掉電纜頭，把井下儀從探管內(nèi)取出，安放在校驗臺上用校驗線連接，通電啟動后測量修正電路12電壓伏正常，2，5伏電壓正常。由此判斷供電正常。停電，分別測量紅外發(fā)射管H412正常紅外接收管3DUSI正常。由于是兩邊都不修正，造成此故障只能是修正電路的公共端，仔細檢查24芯插頭18 19兩線正常，17線不通，取出24心連線檢查對應(yīng)的17線，發(fā)現(xiàn)焊點開路。焊好后通電啟動修正電路正常。有修正電纜。

檢修總結(jié)：由于修正電流是兩邊都不修正，只有是修正電路的公共端才能造成此故障。應(yīng)重點檢查修正電路的公共端。

3、啟動后地面儀電流表指示修正電流大有時能恢復(fù)正常故障

故障分析：井下儀啟動后地面儀電流表指示修正電流大，造成此故障的電路有，測井絞車滑環(huán)3相之間短路，測井電N3芯之間是否短路，陀螺馬達是否老化，陀螺馬達支架上下軸承是否損壞，傳感器支架上下軸承是否損壞，修正電路繼電器工作是否斷開不及時等。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回，拔出電纜頭，卸下絞車滑環(huán)插頭，分別測量電纜頭插頭1、2、3相線之間的絕緣正常，分別測量電纜頭插頭1、2、3相線的對地絕緣正常，由此判斷測井電纜和滑環(huán)正常，接著把測斜井下儀從探管內(nèi)取出，放在校驗臺上用校驗線連接，通電啟動修正電流正常，此時檢修陷入僵局。為徹底排除故障，把井下儀模擬實際工作狀態(tài)慢慢轉(zhuǎn)動，發(fā)現(xiàn)當井下儀轉(zhuǎn)至某一方向時故障出現(xiàn)修正電流大，不及時修正回位。停電至陀螺馬達停止運轉(zhuǎn)后，用手轉(zhuǎn)動整個陀螺馬達支架，發(fā)現(xiàn)陀螺馬達支架轉(zhuǎn)到某一位置時有輕微卡，由此分析是軸承故障，由于陀螺馬達和傳感器之間是單相撥插通過上下螺絲固定，把上部傳感器螺絲松開，旋轉(zhuǎn)陀螺馬達支架，發(fā)現(xiàn)故障依舊，由此判斷是陀螺馬達支架上下的軸承有問題，拆開馬達框架取出上下軸承檢查發(fā)現(xiàn)是下軸承不好，更換軸承，故障排除。

檢修總結(jié)：由于陀螺馬達支架的下軸承輕微損壞，造成馬達支架在旋轉(zhuǎn)到損壞的位置時其修正電流所產(chǎn)生的力矩抗不過此點的阻力，所以修正電流一直存在，造成修正電流大下不來的現(xiàn)象發(fā)生。

4、啟動正常但無信號輸出故障

故障分析：井下儀啟動正常但是無信號輸出，造成此現(xiàn)象的電路有，傳感器的初級開路，方波信號發(fā)生器損壞，正負15伏電源故障。內(nèi)部傳感器焊接板的焊點接頭開路、24芯插頭對應(yīng)的傳感器初級開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來拔掉電纜頭，把井下儀從探管內(nèi)取出上校驗臺，通電測量正負15伏正常，方波信號發(fā)生器輸出的13伏交流正常，接著測量傳感器初級無電壓，由此判斷是24芯插頭至內(nèi)部傳感器焊接板的焊點接頭之間有問題，仔細檢查發(fā)現(xiàn)是內(nèi)部傳感器焊接板的焊點接頭有一根虛焊，焊好后，有信號輸出。

檢修總結(jié)：由于是傳感器初級焊點虛焊從而造成無信號輸出。