絞車傳感器的檢修與故障分析

熊 正

中石化河南石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司，河南南陽 473132

0 引言

絞車傳感器是用來測量絞車運(yùn)動的角位移量，經(jīng)數(shù)學(xué)計算后轉(zhuǎn)換為大鉤運(yùn)動的上、下方向和位移量，進(jìn)而與大鉤負(fù)荷傳感器并用，用來計算鉆頭位置或井深、判斷起下鉆狀態(tài)等，它的好壞直接關(guān)系到錄井?dāng)?shù)據(jù)以及工程監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以絞車傳感器是非常重要的一個傳感器。目前由于綜合錄井任務(wù)繁重，公司絞車傳感器備件的進(jìn)貨周期較長，從而造成一線錄井隊(duì)在錄井過程中絞車傳感器相對損耗過快，得不到及時的補(bǔ)充，因此加強(qiáng)對絞車傳感器在使用過程中的的維修和保養(yǎng)，就顯得尤為重要，這不僅可以提高我們的錄井質(zhì)量，降低成本費(fèi)用，同時也可以鍛煉隊(duì)伍，提高員工素質(zhì)。2013 年度二、三季度分別從HN002 隊(duì)、HN005 隊(duì)、HN024 隊(duì)等6 支錄井隊(duì)、回收經(jīng)判斷已不能使用的絞車傳感器10 只（型號以SK-8J05G 為主，有少量的SK-8J01），維修后可以使用的有7 只，報廢的3只傳感器則拆卸后作為絞車傳感器的配合接頭使用，最大限度的廢物利用。

1 傳感器工作原理

目前絞車傳感器工作原理有兩種方式，一種是光電耦合式，一種是鄰近探頭開關(guān)式。以下就SK-8J05G 光電式絞車傳感器工作原理進(jìn)行敘述，鄰近探頭式傳感器的工作原理與光電式類似，只是產(chǎn)生脈沖的方式是電磁感應(yīng)而不是紅外光。SK-8J06的工作原理與其他型號一樣，但信號電源為9VDC，其使用范圍為SK—2000C 型CAN 總線綜合錄井儀器專用，與其他型號絞車傳感器不通用。

所有的絞車傳感器都是由一個定子部件和一個轉(zhuǎn)子部件組成。SK-8J05G 絞車傳感器定子部件為一個方形鋁合金外殼（或金屬圓盤外殼），

內(nèi)部裝有兩只馬蹄形光電開關(guān)，轉(zhuǎn)子部件為一個具有12個方齒的遮光片。在安裝傳感器時，轉(zhuǎn)子與滾筒軸被固定在一起，定子部件與導(dǎo)氣龍頭軟管固定在一起不動。

D1、D2 為發(fā)光二極管，發(fā)出紅外線，T1、T2 為光敏三極管。發(fā)光二極管和光敏三極管集成在光電耦合器感應(yīng)探頭中。其它電路都集成密封在傳感器上。當(dāng)大鉤上提下放時，滾筒轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動，遮光片隨絞車滾筒軸轉(zhuǎn)動，分別阻斷、導(dǎo)通光電耦合器中的紅外線，使絞車傳感器輸出脈沖信號。當(dāng)遮光片（光齒）阻斷紅外線時，光敏三極管的基級沒有輸入信號，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出腳A（B）輸出低電平。當(dāng)遮光片（光齒）導(dǎo)通紅外線時，紅外線照射到光敏三極管的基級，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出腳A（B）輸出高電平。兩路脈沖信號經(jīng)過絞車接口板檢測處理就可以輸出48 個脈沖信號（絞車傳感器每轉(zhuǎn)動一圈）。

2 絞車傳感器故障分析

回收10 只絞車傳感器修理后的結(jié)果：3 只完全不能修復(fù)使用，拆卸后作為配合接頭使用；1 只傳感器在探頭處信號線斷路，重新焊接后修好；1 只傳感器信號線過氧化斷路，更換信號線后修好；1 只傳感器探頭報廢，更換探頭后修好；4 只傳感器打開后清理污物，清洗重新安裝后修好。分析這10 只絞車傳感器的檢查維修情況，將絞車傳感器的故障原因分析如下：

1）絞車傳感器軸承損壞：此種損壞原因是由于大鉤長期頻繁的快速上下運(yùn)動，造成傳感器軸承磨損嚴(yán)重，測量信號時有時無。這種故障無法修復(fù)只有更換傳感器；

2）傳感器信號電纜斷或接觸不良：此種故障現(xiàn)象表現(xiàn)為傳感器輸出只有一個信號燈閃亮或兩個信號燈全無信號；

3）傳感器接頭短路：傳感器接頭暴露在振動大、油水污物較多的惡劣環(huán)境下，當(dāng)只有一個信號燈閃亮，而傳感器信號電纜經(jīng)檢查完好時，應(yīng)首先考慮此處是否有短路發(fā)生，如接頭處發(fā)生氧化、積水短路，打開傳感器接頭進(jìn)行清理即可；

4）傳感器內(nèi)混進(jìn)油水等污物：以上故障原因都排除后仍查不出原因，則應(yīng)考慮是傳感器內(nèi)部進(jìn)油、水等污物了，一般從外觀也可看出是水還是油污進(jìn)入了傳感器。這種故障的維修首先是更換一只好的傳感器保證正常的綜合錄井工作，然后將換下的傳感器拆開，用干凈的棉紗帶蘸上無水酒精清洗傳感器內(nèi)部齒輪片和光電探頭（不能用棉花，因棉花易產(chǎn)生棉屑堵住傳感器光電元件探頭），小心地清理傳感器光電元件探頭，接好電纜線檢查是否清理干凈，安裝傳感器外殼并用密封膠密封螺絲孔以便防水；

5）探頭損壞：以上原因都排除后則檢查是否絞車傳感器的光電耦合探頭損壞，給傳感器接上+5V 直流電源，然后用一遮光片分別遮擋或打開光電探頭的光路，用萬用表的直流電壓檔檢查相應(yīng)的探頭輸出是否有高低電平的變化，若沒有則探頭損壞，更換上一只新的就可以了。

3 效益評價

此次回收的十只絞車傳感器，修好了7 只，軸承磨損輕微，按每只2000 元計算，節(jié)約成本一萬四千多元，報廢的3 只傳感器拆卸成為配合接頭，節(jié)省了加工配合接頭的費(fèi)用，又間接保護(hù)新安裝的絞車傳感器，延長了絞車傳感器的使用壽命。在以后的錄井工作中，錄井隊(duì)伍中的工程師做好對絞車傳感器的維護(hù)和保養(yǎng)，并自己動手維修傳感器，積少成多，將會給公司帶來更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論及建議

1）絞車傳感器安裝好后，要將導(dǎo)氣龍頭護(hù)罩裝上，如果護(hù)罩長度尺寸小于絞車傳感器安裝后的長度，建議將護(hù)罩外移或用電焊割開一個小口；

2）由于鉆井現(xiàn)場使用環(huán)境較差，盡管傳感器本身采取了一定密封措施，但長期暴露使用仍有可能對傳感器接插件及傳感器金屬本體產(chǎn)生腐蝕，建議加強(qiáng)傳感器外部的防濺措施以提高其壽命和可靠性；

3）架接傳感器加長電纜時應(yīng)注意鋪設(shè)的電纜不妨礙現(xiàn)場工作人員的現(xiàn)場操作，并且避開易被砸、碰和磨損的位置，電纜鋪設(shè)在鉆機(jī)底座的部分盡量懸空避免摩擦，電纜線要固定安全、可靠；

4）絞車傳感器在日常使用中應(yīng)加強(qiáng)保養(yǎng)，保持接頭干燥，保持傳感器本體的干凈清潔，傳感器接頭最少每個月活動一次，避免接頭因氧化造成短路；

5）由此次對10 只絞車傳感器的回收維修可以看出，雖然在現(xiàn)場使用中經(jīng)過分析已經(jīng)確定是傳感器本身的故障引起的絞車信號出錯，但是絞車傳感器仍然不一定是完全損壞，其中大部分經(jīng)過拆卸檢查維修后可以恢復(fù)其功能，絞車傳感器故障的判斷按電纜、接頭、傳感器進(jìn)水、完全損壞的思維順序逐步檢查。