修井旋轉(zhuǎn)實驗臺的研制

韓正偉++韓兵奇++王發(fā)元++高棟梁++仁榮亭

摘 要：闡述了旋轉(zhuǎn)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)要求，對其控制系統(tǒng)進行了電氣設(shè)計，并進行了試驗。結(jié)果表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、定位準確、觸點少、安全可靠、成本低、操作方便。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)實驗臺 傳動系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 定位

中圖分類號：TM3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

現(xiàn)代石油技術(shù)正朝著高效、安全、節(jié)能的方向發(fā)展，石油企業(yè)對石油類人才的要求也趨向于復(fù)合化，對人才的實踐能力十分看中。因此，學(xué)校對學(xué)生的培養(yǎng)必須注重理論與實踐的緊密結(jié)合，除加強現(xiàn)場實踐教學(xué)外，更多的應(yīng)以本校的實踐基地為主，加強學(xué)生的實踐認知過程，培養(yǎng)其動手、動腦及創(chuàng)新能力。日前，我校在石油工業(yè)訓(xùn)練中心設(shè)立了修井實訓(xùn)室，以修井實驗臺為中心，設(shè)計了六套實驗系統(tǒng)，分別對修井過程中出現(xiàn)的復(fù)雜情況進行實驗及實踐訓(xùn)練。

1 結(jié)構(gòu)原理

本實驗臺為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，主要包括實驗臺、實驗井筒、電動機、修井機、定位傳感器等（圖1）。實驗井筒安裝在旋轉(zhuǎn)實驗臺上，隨實驗臺一同旋轉(zhuǎn)，更換操作實驗。定位傳感器安裝在井筒周圍，用以定位實驗井筒相對修井機的位置，選擇實驗井筒。電動機和減速機構(gòu)設(shè)在實驗臺的底部中心軸上，為實驗臺的旋轉(zhuǎn)提供動力。修井機為修井實驗的主要系統(tǒng)，實現(xiàn)修井實踐訓(xùn)練的全部操作。

本系統(tǒng)以實驗臺中心為圓心，以三相異步電動機為動力，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)減速后驅(qū)動實驗臺旋轉(zhuǎn)，并快速對正所選擇的實驗井筒，實現(xiàn)修井機與油井井眼的對中，進行修井教學(xué)實訓(xùn)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

額定電壓：380 V

額定功率：1.1 kW

額定轉(zhuǎn)速：910 r/min

減速比：1∶30

實驗臺旋轉(zhuǎn)直徑：750 mm

實驗井筒數(shù)：6

3 控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)為實驗室教學(xué)系統(tǒng)，要求安全可靠，運行平穩(wěn)，噪音小，井筒能迅速準確的定位（誤差不超過±1 mm），且造價低。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)易知，定位傳感器處旋轉(zhuǎn)實驗臺的線速度為v=0.19 m/s，其速度較快，因此，控制系統(tǒng)以反應(yīng)速度較快的光電傳感器定位，且設(shè)置電機剎車系統(tǒng)。其原理如圖2所示。

由圖2可知，旋轉(zhuǎn)實驗臺控制系統(tǒng)由主電路和控制電路兩部分組成，其中控制電路的功能主要包括井筒選擇定位和電機剎車兩部分。井筒選擇定位系統(tǒng)以光電傳感器OMRON EE-XS770為主控元件，配合選擇按鈕開關(guān)實現(xiàn)井筒選擇定位功能。為了克服旋轉(zhuǎn)實驗臺的慣性，實現(xiàn)井筒的準確定位，必須設(shè)計電機剎車電路，此處選用了比較典型的“單向啟動能耗制動自動控制線路”。

3.3 系統(tǒng)原理

合上與選定井筒相對應(yīng)的定位開關(guān)Sn（n=1，2，……，6），按下啟動按鈕SB1后，交流接觸器KM1得電，其常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)。待井筒旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的定位傳感器時，繼電器KA得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，接觸器KM1斷電，主觸點和自鎖觸點斷開，接觸器KM2和延時繼電器KT得電，電機處于半波能耗制動狀態(tài)。待延時時間到，其常閉觸點斷開，接觸器KM2斷電，電機停轉(zhuǎn)。如欲在某時刻停車，亦可隨時按下停止按鈕SB2即可使回路斷電，電機剎車，停轉(zhuǎn)。

4 操作步驟與注意事項

（1）首次操作，通電后按下啟動按鈕SB1或SB2即可使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

（2）運行過程中，如遇緊急情況，按下停止按鈕SB3即可迅速停車。

（3）限位片通過光電開關(guān)時電機停轉(zhuǎn)，但井筒與修井機對齊不理想，此時先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位后，再按下反轉(zhuǎn)按鈕，使電機反轉(zhuǎn)再次對正即可。

（4）電機在正常情況下自動停車后，必須先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位，然后才能再次啟動，否則，啟動無效。

5 結(jié)論

該控制系統(tǒng)在實驗室內(nèi)進行了試驗，首次通電對正誤差為±2.12～2.60 mm，再次反轉(zhuǎn)調(diào)整后，誤差可控制在±0.36～0.74 mm，這完全滿足實驗臺的工作要求。且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作按鈕少，觸點少，無焊接點，安全可靠，成本低，操作簡單方便，是實驗教學(xué)的好幫手。

參考文獻

[1] 鄧星鐘，周祖德，鄧堅.機電傳動控制[M].華中理工大學(xué)出版社，1998.endprint

摘 要：闡述了旋轉(zhuǎn)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)要求，對其控制系統(tǒng)進行了電氣設(shè)計，并進行了試驗。結(jié)果表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、定位準確、觸點少、安全可靠、成本低、操作方便。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)實驗臺 傳動系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 定位

中圖分類號：TM3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

現(xiàn)代石油技術(shù)正朝著高效、安全、節(jié)能的方向發(fā)展，石油企業(yè)對石油類人才的要求也趨向于復(fù)合化，對人才的實踐能力十分看中。因此，學(xué)校對學(xué)生的培養(yǎng)必須注重理論與實踐的緊密結(jié)合，除加強現(xiàn)場實踐教學(xué)外，更多的應(yīng)以本校的實踐基地為主，加強學(xué)生的實踐認知過程，培養(yǎng)其動手、動腦及創(chuàng)新能力。日前，我校在石油工業(yè)訓(xùn)練中心設(shè)立了修井實訓(xùn)室，以修井實驗臺為中心，設(shè)計了六套實驗系統(tǒng)，分別對修井過程中出現(xiàn)的復(fù)雜情況進行實驗及實踐訓(xùn)練。

1 結(jié)構(gòu)原理

本實驗臺為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，主要包括實驗臺、實驗井筒、電動機、修井機、定位傳感器等（圖1）。實驗井筒安裝在旋轉(zhuǎn)實驗臺上，隨實驗臺一同旋轉(zhuǎn)，更換操作實驗。定位傳感器安裝在井筒周圍，用以定位實驗井筒相對修井機的位置，選擇實驗井筒。電動機和減速機構(gòu)設(shè)在實驗臺的底部中心軸上，為實驗臺的旋轉(zhuǎn)提供動力。修井機為修井實驗的主要系統(tǒng)，實現(xiàn)修井實踐訓(xùn)練的全部操作。

本系統(tǒng)以實驗臺中心為圓心，以三相異步電動機為動力，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)減速后驅(qū)動實驗臺旋轉(zhuǎn)，并快速對正所選擇的實驗井筒，實現(xiàn)修井機與油井井眼的對中，進行修井教學(xué)實訓(xùn)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

額定電壓：380 V

額定功率：1.1 kW

額定轉(zhuǎn)速：910 r/min

減速比：1∶30

實驗臺旋轉(zhuǎn)直徑：750 mm

實驗井筒數(shù)：6

3 控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)為實驗室教學(xué)系統(tǒng)，要求安全可靠，運行平穩(wěn)，噪音小，井筒能迅速準確的定位（誤差不超過±1 mm），且造價低。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)易知，定位傳感器處旋轉(zhuǎn)實驗臺的線速度為v=0.19 m/s，其速度較快，因此，控制系統(tǒng)以反應(yīng)速度較快的光電傳感器定位，且設(shè)置電機剎車系統(tǒng)。其原理如圖2所示。

由圖2可知，旋轉(zhuǎn)實驗臺控制系統(tǒng)由主電路和控制電路兩部分組成，其中控制電路的功能主要包括井筒選擇定位和電機剎車兩部分。井筒選擇定位系統(tǒng)以光電傳感器OMRON EE-XS770為主控元件，配合選擇按鈕開關(guān)實現(xiàn)井筒選擇定位功能。為了克服旋轉(zhuǎn)實驗臺的慣性，實現(xiàn)井筒的準確定位，必須設(shè)計電機剎車電路，此處選用了比較典型的“單向啟動能耗制動自動控制線路”。

3.3 系統(tǒng)原理

合上與選定井筒相對應(yīng)的定位開關(guān)Sn（n=1，2，……，6），按下啟動按鈕SB1后，交流接觸器KM1得電，其常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)。待井筒旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的定位傳感器時，繼電器KA得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，接觸器KM1斷電，主觸點和自鎖觸點斷開，接觸器KM2和延時繼電器KT得電，電機處于半波能耗制動狀態(tài)。待延時時間到，其常閉觸點斷開，接觸器KM2斷電，電機停轉(zhuǎn)。如欲在某時刻停車，亦可隨時按下停止按鈕SB2即可使回路斷電，電機剎車，停轉(zhuǎn)。

4 操作步驟與注意事項

（1）首次操作，通電后按下啟動按鈕SB1或SB2即可使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

（2）運行過程中，如遇緊急情況，按下停止按鈕SB3即可迅速停車。

（3）限位片通過光電開關(guān)時電機停轉(zhuǎn)，但井筒與修井機對齊不理想，此時先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位后，再按下反轉(zhuǎn)按鈕，使電機反轉(zhuǎn)再次對正即可。

（4）電機在正常情況下自動停車后，必須先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位，然后才能再次啟動，否則，啟動無效。

5 結(jié)論

該控制系統(tǒng)在實驗室內(nèi)進行了試驗，首次通電對正誤差為±2.12～2.60 mm，再次反轉(zhuǎn)調(diào)整后，誤差可控制在±0.36～0.74 mm，這完全滿足實驗臺的工作要求。且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作按鈕少，觸點少，無焊接點，安全可靠，成本低，操作簡單方便，是實驗教學(xué)的好幫手。

參考文獻

[1] 鄧星鐘，周祖德，鄧堅.機電傳動控制[M].華中理工大學(xué)出版社，1998.endprint

摘 要：闡述了旋轉(zhuǎn)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)要求，對其控制系統(tǒng)進行了電氣設(shè)計，并進行了試驗。結(jié)果表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、定位準確、觸點少、安全可靠、成本低、操作方便。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)實驗臺 傳動系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 定位

中圖分類號：TM3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

現(xiàn)代石油技術(shù)正朝著高效、安全、節(jié)能的方向發(fā)展，石油企業(yè)對石油類人才的要求也趨向于復(fù)合化，對人才的實踐能力十分看中。因此，學(xué)校對學(xué)生的培養(yǎng)必須注重理論與實踐的緊密結(jié)合，除加強現(xiàn)場實踐教學(xué)外，更多的應(yīng)以本校的實踐基地為主，加強學(xué)生的實踐認知過程，培養(yǎng)其動手、動腦及創(chuàng)新能力。日前，我校在石油工業(yè)訓(xùn)練中心設(shè)立了修井實訓(xùn)室，以修井實驗臺為中心，設(shè)計了六套實驗系統(tǒng)，分別對修井過程中出現(xiàn)的復(fù)雜情況進行實驗及實踐訓(xùn)練。

1 結(jié)構(gòu)原理

本實驗臺為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，主要包括實驗臺、實驗井筒、電動機、修井機、定位傳感器等（圖1）。實驗井筒安裝在旋轉(zhuǎn)實驗臺上，隨實驗臺一同旋轉(zhuǎn)，更換操作實驗。定位傳感器安裝在井筒周圍，用以定位實驗井筒相對修井機的位置，選擇實驗井筒。電動機和減速機構(gòu)設(shè)在實驗臺的底部中心軸上，為實驗臺的旋轉(zhuǎn)提供動力。修井機為修井實驗的主要系統(tǒng)，實現(xiàn)修井實踐訓(xùn)練的全部操作。

本系統(tǒng)以實驗臺中心為圓心，以三相異步電動機為動力，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)減速后驅(qū)動實驗臺旋轉(zhuǎn)，并快速對正所選擇的實驗井筒，實現(xiàn)修井機與油井井眼的對中，進行修井教學(xué)實訓(xùn)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

額定電壓：380 V

額定功率：1.1 kW

額定轉(zhuǎn)速：910 r/min

減速比：1∶30

實驗臺旋轉(zhuǎn)直徑：750 mm

實驗井筒數(shù)：6

3 控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)為實驗室教學(xué)系統(tǒng)，要求安全可靠，運行平穩(wěn)，噪音小，井筒能迅速準確的定位（誤差不超過±1 mm），且造價低。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)實驗臺傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)易知，定位傳感器處旋轉(zhuǎn)實驗臺的線速度為v=0.19 m/s，其速度較快，因此，控制系統(tǒng)以反應(yīng)速度較快的光電傳感器定位，且設(shè)置電機剎車系統(tǒng)。其原理如圖2所示。

由圖2可知，旋轉(zhuǎn)實驗臺控制系統(tǒng)由主電路和控制電路兩部分組成，其中控制電路的功能主要包括井筒選擇定位和電機剎車兩部分。井筒選擇定位系統(tǒng)以光電傳感器OMRON EE-XS770為主控元件，配合選擇按鈕開關(guān)實現(xiàn)井筒選擇定位功能。為了克服旋轉(zhuǎn)實驗臺的慣性，實現(xiàn)井筒的準確定位，必須設(shè)計電機剎車電路，此處選用了比較典型的“單向啟動能耗制動自動控制線路”。

3.3 系統(tǒng)原理

合上與選定井筒相對應(yīng)的定位開關(guān)Sn（n=1，2，……，6），按下啟動按鈕SB1后，交流接觸器KM1得電，其常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)。待井筒旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的定位傳感器時，繼電器KA得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，接觸器KM1斷電，主觸點和自鎖觸點斷開，接觸器KM2和延時繼電器KT得電，電機處于半波能耗制動狀態(tài)。待延時時間到，其常閉觸點斷開，接觸器KM2斷電，電機停轉(zhuǎn)。如欲在某時刻停車，亦可隨時按下停止按鈕SB2即可使回路斷電，電機剎車，停轉(zhuǎn)。

4 操作步驟與注意事項

（1）首次操作，通電后按下啟動按鈕SB1或SB2即可使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

（2）運行過程中，如遇緊急情況，按下停止按鈕SB3即可迅速停車。

（3）限位片通過光電開關(guān)時電機停轉(zhuǎn)，但井筒與修井機對齊不理想，此時先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位后，再按下反轉(zhuǎn)按鈕，使電機反轉(zhuǎn)再次對正即可。

（4）電機在正常情況下自動停車后，必須先按下停止按鈕SB3，使繼電器K復(fù)位，然后才能再次啟動，否則，啟動無效。

5 結(jié)論

該控制系統(tǒng)在實驗室內(nèi)進行了試驗，首次通電對正誤差為±2.12～2.60 mm，再次反轉(zhuǎn)調(diào)整后，誤差可控制在±0.36～0.74 mm，這完全滿足實驗臺的工作要求。且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作按鈕少，觸點少，無焊接點，安全可靠，成本低，操作簡單方便，是實驗教學(xué)的好幫手。

參考文獻

[1] 鄧星鐘，周祖德，鄧堅.機電傳動控制[M].華中理工大學(xué)出版社，1998.endprint