鉆井起鉆時(shí)的自動(dòng)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(jiǎn)介】 ，單片機(jī)根據(jù)信號(hào)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(shí)用鉆桿被提升的高度除以每根鉆桿的長(zhǎng)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(cè)到灌漿罐內(nèi)的液位，輸出電信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)灌漿液罐的橫截面積，計(jì)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(jì)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(bào)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(bào)警；可以通過按鍵進(jìn)行累計(jì)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(dòng)裝置的傳動(dòng)比、滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長(zhǎng)度。 電路總體框圖整個(gè)裝置主要分為五個(gè)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(cè)被起出的鉆桿的高度信號(hào)；在泥漿罐內(nèi)安裝液位傳感器，它將檢測(cè)出的灌漿罐內(nèi)的液位信號(hào)。（2）鍵盤面板：裝置設(shè)計(jì)了按鍵，可以通過按鍵進(jìn)行累計(jì)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(dòng)裝置的傳動(dòng)比、滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長(zhǎng)度。（3）實(shí)時(shí)報(bào)警器：語音提示，聲光報(bào)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(bào)警；會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警語音提示，及時(shí)向用戶發(fā)布信息，及時(shí)維護(hù)。（4）LED顯示：?jiǎn)纹瑱C(jī)將采集的信息處理之后，通過LED顯示累計(jì)灌漿量、起鉆立柱數(shù)、灌漿量差值，為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)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(cè)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(jì) 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(shí)，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(jiǎn)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(bào)和識(shí)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(gè)杠桿，有一個(gè)浮球，然后有一個(gè)固定機(jī)構(gòu)固定著，他杠桿的另一端是一個(gè)彈簧，上邊通常有1個(gè)磁鐵，這樣在密閉的一個(gè)感應(yīng)器里有一個(gè)霍爾位置傳感器，磁鐵的上下運(yùn)動(dòng)，傳感器感應(yīng)到的強(qiáng)度不同，自然就會(huì)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(shí)，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(cè)定物質(zhì)的折射率。被測(cè)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(cè)，辨別精度達(dá)幾毫米級(jí)。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(jì)算出距離并轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)，并只需很少的維護(hù)。對(duì)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(duì)于液體的探測(cè)精度與固體顆?；蚍勰┫嗤?，因此超聲波傳感器適用范圍很廣，可用于液面、定位、限位或堆垛探測(cè)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(gè)可以活動(dòng)的浮球，球內(nèi)有磁鐵。當(dāng)磁鐵受浮力靠近干簧管的時(shí)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(duì)灌漿液位測(cè)量精度要求較高，需要準(zhǔn)確測(cè)出灌漿液的高度或高度的變化量，信號(hào)處理后輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)化為體積或體積的變化量。同時(shí)，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(gè)，需+5V電源。信號(hào)端與IOA00相連。 游車高度傳感器的設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)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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