鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 06:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，單片機(jī)根據(jù)信號的頻率可得到滾筒的角位移，用該角位移乘以滾筒和鋼絲繩的直徑和既可得到鉆桿被提升的高度，用此高度乘以鉆桿的橫截面積即得到鉆具的排代量，即應(yīng)該灌入的灌漿液量，同時用鉆桿被提升的高度除以每根鉆桿的長度即可得到已起出的立柱數(shù)；液位傳感器安裝在灌漿液罐15內(nèi)，它可以檢測到灌漿罐內(nèi)的液位，輸出電信號給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)灌漿液罐的橫截面積，計算出灌入井筒的灌漿液量；用排代量減去已灌入量得出灌漿差值，單片機(jī)顯示累計灌漿量、起鉆立柱數(shù)、灌漿量差值，如果灌漿量差值小于規(guī)定范圍說明有井漏現(xiàn)象，則進(jìn)行井漏報警，如果灌漿差值大于規(guī)定范圍則說明有井涌或拔活塞現(xiàn)象，則進(jìn)行井涌或拔活塞報警；可以通過按鍵進(jìn)行累計灌漿量、起鉆立柱數(shù)的復(fù)位，也可以通過鍵盤面板設(shè)定如下參數(shù)：灌漿液罐橫截面積、傳動裝置的傳動比、滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長度。 電路總體框圖整個裝置主要分為五個部分：（1）信息采集模塊：主要包括安裝在絞車軸端的游車高度傳感器來檢測被起出的鉆桿的高度信號；在泥漿罐內(nèi)安裝液位傳感器，它將檢測出的灌漿罐內(nèi)的液位信號。（2）鍵盤面板：裝置設(shè)計了按鍵，可以通過按鍵進(jìn)行累計灌漿量、起鉆立柱數(shù)的復(fù)位，也可以通過鍵盤面板設(shè)定如下參數(shù)：灌漿液罐橫截面積、傳動裝置的傳動比、滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長度。（3）實(shí)時報警器：語音提示，聲光報警功能，充分利用了SPCE061A單片機(jī)強(qiáng)大的語音功能。如果灌漿量差值不在規(guī)定范圍內(nèi)，則進(jìn)行井漏、井涌或拔活塞報警；會發(fā)出聲光報警語音提示，及時向用戶發(fā)布信息，及時維護(hù)。（4）LED顯示：單片機(jī)將采集的信息處理之后，通過LED顯示累計灌漿量、起鉆立柱數(shù)、灌漿量差值，為現(xiàn)場技術(shù)人員提供實(shí)時數(shù)據(jù)。（5）控制系統(tǒng)：用SPCE061A單片機(jī)作為該系統(tǒng)的核心，電量的充足是該系統(tǒng)正常工作的前提，為此該系統(tǒng)加入了低電壓檢測裝置，確保單片機(jī)的電壓保持正常。第三章 邏輯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 需要解決的關(guān)鍵問題 控制器選擇在給邏輯控制系統(tǒng)選用控制CPU時，采用單片機(jī)作為控制器。我們選擇了凌陽公司的SPCE061A[5]，它是16位微處理器，具有體積小、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強(qiáng)，指令周期短、運(yùn)算速度快、低電壓、可編程音頻處理，易于編寫和調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)等特點(diǎn)，內(nèi)嵌32k字閃存FLASH，處理速度高，尤其適用于數(shù)字語音播報和識別等應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過比較，本科題決定選擇它。 液位傳感器的選擇及其與單片機(jī)的接口（1）浮球式傳感器：與浮球閥有一樣的結(jié)構(gòu)，他前面有一個杠桿，有一個浮球，然后有一個固定機(jī)構(gòu)固定著，他杠桿的另一端是一個彈簧，上邊通常有1個磁鐵，這樣在密閉的一個感應(yīng)器里有一個霍爾位置傳感器，磁鐵的上下運(yùn)動，傳感器感應(yīng)到的強(qiáng)度不同，自然就會發(fā)生變化。這樣就感應(yīng)到液位高度了。（2）光纖液位傳感器：發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透過，而其余的光被反射回來。當(dāng)敏感元件與液體相接觸時，與空氣接觸相比，球面部的光透射量增大，而反射量減少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測定物質(zhì)的折射率。被測物質(zhì)的折射率越大，反射光量越小。來自敏感元件的反射光，通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出。（3）超聲波傳感器：超聲波傳感器噴[3]采用非接觸探測，辨別精度達(dá)幾毫米級。它的原理是：超聲波接近開關(guān)發(fā)出超聲波脈沖，通過接收反射波計算出距離并轉(zhuǎn)換輸出信號，并只需很少的維護(hù)。對于惡劣的工業(yè)環(huán)境中常見的灰塵和污物，其性能不受影響。對于液體的探測精度與固體顆?；蚍勰┫嗤虼顺暡▊鞲衅鬟m用范圍很廣，可用于液面、定位、限位或堆垛探測控制。（4）液位開關(guān)：基本上都是干簧管結(jié)構(gòu)，在外面有一個可以活動的浮球，球內(nèi)有磁鐵。當(dāng)磁鐵受浮力靠近干簧管的時候，干簧管內(nèi)的觸頭就接通或者斷開。干簧管的原理是同磁極相排斥，異磁極相吸。液位開關(guān)內(nèi)干簧管的開關(guān)控制相應(yīng)的操作機(jī)構(gòu)，就構(gòu)成了完整的一套電路。由于本系統(tǒng)對灌漿液位測量精度要求較高，需要準(zhǔn)確測出灌漿液的高度或高度的變化量，信號處理后輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)化為體積或體積的變化量。同時，超聲波傳感器為非接觸式，精度高，受鉆井液性能的影響小，因此該裝置選擇超聲波傳感器。本系統(tǒng)需要該種傳感器一個，需+5V電源。信號端與IOA00相連。 游車高度傳感器的設(shè)計及其與單片機(jī)的接口如圖4所示[6]，紅外光電開關(guān)由發(fā)端的調(diào)制脈沖產(chǎn)生器和驅(qū)動紅外線發(fā)送器及收端的紅外接收、整形放大和解調(diào)器組成。雙時基電路556的一半接成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它輸出周期脈沖觸發(fā)接成單穩(wěn)模式的另一半556，產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)VT1
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