傳感器工作原理及故障推斷方法概述術，借助器進展各種石油地質(zhì)、鉆井工程及其它隨鉆信息的采集〔收集、分析處理，進而到達覺察油氣層、評價油氣層和實時鉆井監(jiān)控目的的一項隨鉆石油勘探技術。應用綜合錄井技術可以為石油自然氣勘探開發(fā)供給齊全、準確的第一性資料，是油氣勘探開發(fā)技術系列的重要組成局部。及隨鉆錄井信息的處理和應用。資料處理速度快、應用靈敏、效勞范圍廣等。目前國際國內(nèi)先進的綜合錄井儀參數(shù)的檢測精度上有了大幅度的提高，也擴展了計算機系統(tǒng)功能，形成了隨鉆計算機實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)綜合處理網(wǎng)絡，局部綜合錄井儀還配套了隨鉆隨測(MWD)系統(tǒng)，增加1。氣體檢測儀氣體檢測儀輸出設備各類傳感器數(shù)據(jù)采集接口計算機處理系統(tǒng)其它信號源圖1：綜合錄井儀根本構造圖1、傳感器入信號為待測物理量，如溫度、密度、壓力、電阻率、距離等，輸出信號為可以被二次儀表或計算機接收的物理量，如電流、電壓、電阻等。傳感器是綜合錄井儀的最根底局部，其工作性能的好壞直接影響著錄井質(zhì)量。2、氣體檢測儀氣體檢測儀主要包括烴類檢測儀、非烴組分檢測儀〔或二氧化碳檢測儀〕等氣體檢測設備，以及脫氣器、氫氣發(fā)生器、空氣壓縮機等關心設備。烴類檢測儀主要是利用FID技術測量鉆井液中的烴類氣體含量；非烴組分檢測儀是利用熱導池鑒定器測量鉆井液中CO、2H23、計算機系統(tǒng)擔負著參數(shù)的采集、處理、存儲和輸出的任務。其存儲的資料還可以依據(jù)用戶的要求，應用其它專用軟件進展進一步處理，以完成地質(zhì)勘探、鉆井監(jiān)控及其它錄井目的。同時其聯(lián)機系統(tǒng)已形成多用戶的網(wǎng)絡化計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)多用戶、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)治理，具有攜帶近程或遠程工作站的功能，以便于大型應用軟件的使用和數(shù)據(jù)資源的共享。4、輸出設備其用途是將計算機采集、處理的信息通過直觀的方式呈現(xiàn)給用戶以進展進一步的應用。本文將從氣體檢測儀、傳感器與接口系統(tǒng)等方面介紹綜合錄井儀的調(diào)校方法。傳感器一、絞車傳感器該傳感器被安裝在鉆機滾筒軸上，通過測量鉆機大繩收放時滾筒的角運動來監(jiān)測大鉤垂向運動，計算大鉤的位置變化，計算鉆頭位置以及井深等參數(shù)的變化。具體工作方式是當滾筒產(chǎn)生角位移時，傳感器的轉(zhuǎn)子隨之產(chǎn)生位移，傳感器輸出一種相位差為90°的脈沖。該脈沖在數(shù)據(jù)接口或計算機的處理下，轉(zhuǎn)變?yōu)榇筱^的位移變化。因此現(xiàn)場一般狀況下要收集輸入大繩、滾筒的相關參數(shù)：絞車傳感器是由一個定子部件和一個轉(zhuǎn)子部件組成。定子部件為一個金屬圓盤外殼，其上并排安裝有兩個馬蹄形鄰近探測頭；轉(zhuǎn)子部件為一個具有12個方齒的齒輪。在安裝傳感器時，轉(zhuǎn)子與滾筒軸被固定在一起，定子部件固定不動，當大鉤上提下放時，滾筒〔圖2。圖2接近絞車傳感器內(nèi)部構造圖1、工作原理器?！玻薄彻怆婑詈鲜浇g車傳感器3：3：絞車傳感器電路原理圖圖中DD1 2

T、T1 2

為光敏三極管，二者集成在光電耦合器感應探頭中。圖中的其它電路都集成密封在傳感器上。當使絞車傳感器輸出脈沖信號?！补恺X〕阻斷紅外線時，光敏三極管的基級沒有輸入信號，A〔B〕輸出低電平。〔光齒〕導通紅外線時，紅外線照耀到光敏三極管的基級，A〔B〕輸出高電平。遮光片〔光齒〕承受圓盤狀十二齒穿插構造，依據(jù)光齒構造將光電耦A、B90o44：絞車傳感器輸出脈沖信號圖兩路脈沖信號經(jīng)過絞車板電路觸發(fā)、鑒相、倍頻處理后，就可以輸出48〔絞車傳感器每轉(zhuǎn)動一圈。〔２〕鄰近探頭式絞車傳感器線圈感應面的前方產(chǎn)生一個交變電磁場。當有金屬片接近振蕩線圈時，探測頭四周的高頻磁場在金屬片中感應出渦流，造成較大的能量損失，輸出一個低電壓信號；當有金屬片遠離振蕩線圈時，探測頭四周的高頻磁場的能量損失較小，此時輸出的電壓近似于傳感器振蕩線路供電電壓，因此輸出一個高電壓信號。間空交替地通過探測頭前方，使探測頭電路輸出一系列高電壓與低電壓相間的脈沖信號，這些脈沖信號被送到信號處理放大器和單穩(wěn)線路中加高電壓〕低電壓〕的脈沖信號。圖５鄰近探頭式絞車傳感器２、絞車傳感器的主要技術指標絞車傳感器在正常工作狀況下，主要有以下技術指標：①工作電壓：～15VDC5V〔DC〕供電。②輸出脈沖信號電平：高電平≥4.3V；低電平≤0.5V(5V③動作響應時間：150us。④靈敏度：7.5o/脈沖〔48。⑤準確度：±1〔傳感器轉(zhuǎn)動一周。３、安裝使用方法及留意事項傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié)，安裝性能的好壞打算了傳感器的安裝及留意事項：〔１〕安裝位置的角位移，測量、計算鉆頭所在的井深?！玻病嘲惭b步驟卸下滾筒軸端面的護罩及氣管線接頭，先將傳感器安裝結實，再把氣管線接頭裝上，用絞車皮帶將傳感器的外殼固定結實后，裝上護罩。同時污染傳感器內(nèi)部電路及探頭。〔３〕電纜線的鋪設要以安全、牢靠且不影響井場工作人員現(xiàn)場操作為原則?！玻础硞鞲衅髋c加長電纜的連接光電耦合式絞車傳感器的四芯線定義：腳〔紅：工作電源V；腳〔黃；腳〔黑V；腳〔蘭A光電耦合式絞車傳感器的四芯線定義：1#腳空； ３#腳：輸出脈沖信號Ａ；腳：工作電源５V〔８Ｖ； 腳：輸出脈沖信號Ｂ絕緣措施。從兩種傳感器的電纜線的定義可以看出，當傳感器類型不同時，傳感的型號，線的定義，然后才能依據(jù)加長電纜線的定義一一對應連接?！玻怠硨鞲衅饕獙嵭蟹浪?、防污染措施由于現(xiàn)場工業(yè)用水一般水質(zhì)較差，含雜質(zhì)較多，導電力氣較強。盡管物污染了，將會影響測量效果。４、故障推斷及排解方法井深不跟蹤；井深誤差較大等故障現(xiàn)象。主要故障點為〔１〕傳感器探頭局部故障：損壞、污染、位置變動；〔２〕傳感器內(nèi)部電路損壞〔光電耦合式；連接線故障。短路、斷路、接觸不良、連接線過長電壓衰減大等。依據(jù)現(xiàn)場閱歷，可以從以下幾個方面進展檢測：〔１〕傳感器初步檢查傳感器傳感器電源-黑表筆信號A紅表筆表信號B數(shù)字萬用圖６傳感器與萬用表連接示意圖當用萬用表的電阻檔測量輸出信號線的電阻時，從圖３ 可以看出：只有傳感器的信號Ａ〔Ｂ〕與０Ｖ〔地〕之間的電阻比較小，電源與０Ｖ式不同時，是變化的，電源與信號線之間的電阻比較大?！玻病彻╇姍z查135V。假設變化較大，依據(jù)上面的或更換探頭及電路板，再進一步推斷故障點。〔３〕傳感器輸出信號檢查在絞車傳感器隨滾筒軸轉(zhuǎn)動過程中，井深面板兩個指示燈應當交替閃耀；傳感器兩個脈沖信號輸出端輸出凹凸電平：高電平約為4.3V，低電V以下幾個方面檢查：首先檢查與傳感器相連的加長電纜線是否短路或斷路：可以先用萬用〔13#腳之間以及傳感器的信號輸出電壓##腳之間，然后在儀器房內(nèi)部測量絞接在儀器房內(nèi)部，確定故障是否在加長電纜線上。其次檢查傳感器的輸出電壓：在絞車傳感器隨滾筒軸轉(zhuǎn)動過程中，斷開2#腳、4#腳與電纜線的連接，電纜線的1#腳、3#腳仍連接著，用萬用表測量傳感器的信號輸出電壓〔2#腳與3#腳；4#腳與3#腳之間〕應分別有4.3V和0.5V路脈沖信號消滅了故障，即傳感器的感應探頭消滅了故障。此時可以將傳并對傳感器進展保養(yǎng)，然后進一步測試傳感器的故障點，在確定傳感器故障后，將傳感器更換。另外，由于傳感器隨滾動軸轉(zhuǎn)動的速度不愿定適合測量〔速度太快，萬用表反響速度慢，無法準確測量，速度太慢，鋪張時間，此時可以將傳感器拆卸下來，人工轉(zhuǎn)動傳感器進展檢測，可以得到較好的測量效果。傳感器電源-傳感器電源--信號A儀板器面信號B黑表筆表數(shù)字萬用紅表筆圖７傳感器檢驗連線示意圖〔４〕傳感器技術性能指標測試絞車傳感器的技術性能指標不好主要會引起井深測量不準、誤差較大面板指示燈的閃耀變化狀況〔絞車面板指示燈應當交替閃耀。同時記錄〔計算機〕采集記錄的脈沖數(shù)，二者進展比較：依據(jù)絞車傳感器每轉(zhuǎn)動一圈，絞車面板〔計算機〕采集記錄48個脈沖數(shù)的比例計算。一般狀況下承受正、反轉(zhuǎn)動絞車傳感器各20圈，絞〔計算機96020假設誤差較大，則說明傳感器技術性能指標較差，可考慮更換傳感器?！玻怠硻C械故障推斷轉(zhuǎn)動絞車傳感器，在轉(zhuǎn)動過程中假設有軋動聲或轉(zhuǎn)軸卡滯，視為傳感器有機械故障。此時應拆卸開傳感器的密封蓋，檢查12轉(zhuǎn)齒是否變形，是否與探頭間發(fā)生摩擦；檢查軸承是否有破損故障。準時保養(yǎng)排解傳感器的機械故障，避開損壞傳感器的探頭及電路。６、傳感器室內(nèi)檢驗〔1〕計量標準器的配置見表1。1檢驗用計量標準器一覽表序號序號設備名稱準確度測量范圍數(shù)量1標準轉(zhuǎn)速儀0.032r/min～600r/min12數(shù)字萬用表41/20V～1000V12。2檢驗用關心設備一覽表序號設備名稱主要技術指標數(shù)量1穩(wěn)壓電源24VDC12計算機1檢驗工程傳感器的檢驗工程見表3。3檢驗工程一覽表號1外觀檢查+++2內(nèi)部電路檢查+++3高、低電壓檢驗+++4誤碼率檢驗+++5鑒別力[閾]檢驗+-+序校序校準項目制造使用中修理后外觀檢查觀應完好。內(nèi)部電路檢查用數(shù)字萬用表的電阻檔檢查傳感器的內(nèi)部線路應無短路、斷路。高、低電平檢驗用數(shù)字萬用表測量傳感器的信號AB傳感器技術指標的要求。誤碼率檢驗以不同的速度轉(zhuǎn)動傳感器〔最大500r/min感器從啟動到停頓所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，并同時從計算機上讀取其脈沖示值。然后計算傳感器的誤碼率。鑒別力〔閾〕檢驗7.5°，從計算機上觀看傳感器輸出脈沖的示值變化。每米最大理論誤差的計算：離為：α=1/200=0.005m每米絞車傳感器需要轉(zhuǎn)動圈數(shù)：N=200/48≈4.2周假設每周的誤差為±1脈沖，這樣平均每米的脈沖誤差數(shù)為：β=±4.2個脈沖。平均每米的誤差為：Δ=α×β=±4.2×0.005=±0.021m2cm50020960，傳感器的5二、泵沖傳感器1、工作原理泵沖速指單位時間內(nèi)泥漿泵作用的次數(shù)。單位：沖/min。它是計算鉆立管壓力等參數(shù)綜合分析可以推斷井下鉆具事故等。圖9 傳感器電路圖泵沖速傳感器也是一種鄰近傳感器。由一個長柱形外殼及鄰近探測頭組成。鄰近探測頭實際上是一個無觸點開關，它由一個振蕩器組成。在振蕩線圈感應面的前方產(chǎn)生一個交變電磁場。當有金屬片接近振蕩線圈時，探測頭四周的高頻磁場在金屬片中感應出渦流，造成較大的能量損失，輸出一個低電壓信號；當有金屬片遠離振蕩線圈時，探測頭四周的高頻磁場的能量損失較小，此時輸出的電壓近似于傳感器振蕩線路供電電壓，因此輸出一個高電壓信號。這些脈沖信號被送到信號處理放大器和單穩(wěn)線路中加以處理，從而得出〔高電壓〕〔低電壓〕的脈沖信號。傳感器內(nèi)部電路圖如圖14。目前綜合錄井儀的泵沖〔轉(zhuǎn)速〕傳感器供電有+8V、+24V下，高電平和低電平的范圍如下：正常的高電平值：G＝U×〔90±5〕%正常的低電壓值：L＝U×〔20±5〕%其中U現(xiàn)場可以用萬用表測量傳感器的輸出電壓值。目前GEO6000綜合錄井儀的泵沖〔轉(zhuǎn)速〕傳感器供電為+8V，一般23V4V2〔a〕高電平低電平高電平低電平低電平負電平圖a 圖b圖13 傳感器輸出信號2、安裝使用方法及留意事項傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié)，安裝性能的好壞打算了傳感器的安裝及留意事項：〔2〕安裝位置一般的說明書都介紹泵沖傳感器安裝在泥漿泵活塞的拉桿上，但由于的轉(zhuǎn)軸上?；蛘哌x擇適當?shù)臏y量位置，焊好金屬探頭，用支架將泵沖傳感器固定好。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器一般利用支架安裝在靠近轉(zhuǎn)盤主軸的適當部位，在轉(zhuǎn)安全且便利以后檢修、更換，同時不影響工程人員現(xiàn)場操作。安裝步驟〔400的轉(zhuǎn)軸上焊上金屬探頭，再將泵沖傳感器固定在支架上。支架，將金屬探頭焊接在轉(zhuǎn)盤主軸或焊接在在驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的動力源的軸面上。然后將傳感器固定好。安裝時應留意以下問題：12mm。探頭感應面與傳感器的端面要盡量保持平行。〔m。器誤動作。用壽命。、損壞且架設安全、牢靠為原則。特別是在鉆臺上電纜線確定要鋪設較為隱蔽的地方。留意人身安全。傳感器與加長電纜的連接與調(diào)試泵沖〔轉(zhuǎn)速〕傳感器的三芯線定義：腳〔棕〔V腳〔紅腳〔橙出信號。上述三芯線的定義為標準定義，也可以翻開傳感器自己定義。依據(jù)三措施。一般電纜線連接正確后，傳感器指示燈亮〔現(xiàn)已消滅另一種泵沖傳感器，其工作狀態(tài)正好相反，但工作原理和輸出信號相像，當有金屬物體〔計算機〕無采集電壓。此時傳感器輸出信號如圖2〔b〕所示，是一組負脈沖信號，因此面板〔計算機〕采集不到電壓。在傳感器連接好后，可以用萬用表測量傳感器1、3腳的電壓，一般輸出電壓為V〔V供電，或〔V供電。由于儀器〕采集的是輸出電壓的上升沿，因此輸出電壓有一個足夠大的變化范圍即可。傳感器的標定由于傳感器安裝的位置不同，傳感器所測量的脈沖數(shù)也不一樣，例如泵的轉(zhuǎn)軸處和泵的活塞拉桿處的脈沖數(shù)就不一樣。因此在現(xiàn)場錄井過程〔轉(zhuǎn)速〔轉(zhuǎn)速〕數(shù)對傳感器進展標定。一般承受兩點標定，即零脈沖和實際測量的脈沖。假設有條件可以承受多點標定。3、故障推斷及排解方法轉(zhuǎn)速〕傳感器在使用過程中，故障主要表現(xiàn)為：傳感器無輸出信號。依據(jù)現(xiàn)場閱歷，可以從以下幾個方面進展檢測：供電檢查泵沖〔轉(zhuǎn)速〕傳感器在使用過程中，一般的工作電壓為8V或24V，現(xiàn)場可依據(jù)實際狀況推斷是短路、斷路或者接觸不良導致信號衰減過大。連接傳感器后，再用萬用表測量傳感器的1#腳與3#腳的電壓應接近8V依據(jù)實際狀況推斷是否有進水的可能性，同時將傳感器拆卸下來，翻開傳感器的密封蓋，再進一步推斷故障點。傳感器輸出信號檢查傳感器在工作中，無信號輸出時，首先要觀看傳感器上的指示燈是否路?！簿€是斷路或者接觸不良。此時應更換加長電纜線，然后進一步推斷是否有其它故障點。其次是檢查傳感器是否有故障，可以將傳感器拆卸下來直接接在儀器滅的動作。否則可以推斷傳感器損壞。更換的傳感器。狀態(tài)良好。下，可依據(jù)圖3的連接方式連接測試傳感器。由于穩(wěn)壓電源輸出的電壓為圖3 穩(wěn)定的〔V，假設直接將感器連接到電源上傳感器可以正常工作但傳感器兩端的輸出電壓永遠為穩(wěn)壓電源輸出電壓。因此必需在電路中串聯(lián)一個1K的電阻作為分壓〔探頭〕遠離時，可用萬用表測量傳感器兩端輸出低電〔探頭〕靠近時，可用萬用表測量傳感器兩端4 傳感器室內(nèi)檢驗〔1〕檢驗設備計量標準器的配置見下表序號序號設備名稱準確度測量范圍數(shù)量1標準轉(zhuǎn)速儀±0.06％20r/min～6000r/min12數(shù)字繁用表41/20V～1000V13通用計數(shù)器±2.4％0kHz～1000kHz14鋼卷尺1mm0m～1m1關心設備的配置見下表序號序號設備名稱主要技術指標數(shù)量1穩(wěn)壓電源24VDC12計算機1〔2〕檢驗內(nèi)容傳感器的校準工程見下表。序號序號校準項目制造使用中修理后1外觀檢查+++2內(nèi)部電路檢查+++3高、低電平校準+++4誤碼率校準+++5感應距離校準+++6鑒別力[閾]校準+-+表示可不校準工程。表示可不校準工程。目測檢查傳感器的外觀。３.2內(nèi)部電路檢查用數(shù)字萬用表的電阻檔檢查傳感器的內(nèi)部線路。３.3高、低電平校準將傳感器與穩(wěn)壓電源和數(shù)字繁用表連接在一起。轉(zhuǎn)動探頭，從數(shù)字萬用表上讀取傳感器輸出的高、低電壓示值數(shù)字繁用表數(shù)字繁用表+紅黑+傳1kΩ電阻感--穩(wěn)壓電源器1傳感器校準連線示意圖３.4誤碼率檢驗按圖2將傳感器與標準轉(zhuǎn)速儀、穩(wěn)壓電源、電阻、通用計數(shù)器連接在一起。依據(jù)不同轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動探頭，從標準轉(zhuǎn)速儀上分別讀取傳感器各校準點正、反轉(zhuǎn)從啟動到停頓所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，并同時從通用計數(shù)器上分別讀取其脈沖示值。計算誤碼率。標準轉(zhuǎn)速儀探標準轉(zhuǎn)速儀探頭通用計數(shù)器+-1kΩ電阻傳感器穩(wěn)壓電源2傳感器校準連線示意圖測量距離校準漸漸拉大傳感器端面與金屬探頭感應面之間的距離，從數(shù)字萬用表上觀看傳感器輸出電壓的示值變化。當傳感器的輸出電壓從低電平突變到高電尋常，用鋼卷尺測量傳感器端面與金屬探頭感應面之間的距離。三、壓力傳感器１、工作原理四種傳感器。如圖8，傳感器的壓力感應局部是一個集成壓敏元件組4～20mA安裝時應留意的問題：a、安裝時確定要在無壓力狀態(tài)下，這樣才能保證快鎖接頭良好連接，壓力良好地傳遞。b、由于管線內(nèi)壓力大，各處接點要實行密封措施。c、傳感器安裝的地方多水、泥漿和其它污染物，傳感器和連接線點要實行保護措施。d、傳感器的電纜線要安放在比較隱蔽的地方，避開被上面掉下的物體損壞。調(diào)校方法依據(jù)傳感器的量程和傳感器輸出電流的對應關系，按式〔5〕計算出傳感器輸出電流的理論值。I＝〔16/M〕×P+4………〔5〕式中：I——傳感器輸出電流的理論值單位為毫〔mA； 圖壓力傳感器內(nèi)部電路圖M——傳感器的量程，單位為兆帕〔MPa；P——傳感器承受的壓力示值，單位為兆帕〔MPa。傳感器輸出的電流，轉(zhuǎn)變傳感器的輸入壓力，依據(jù)式〔5〕推斷傳感器所輸出的電流值是否正確?，F(xiàn)場標定時，可以依據(jù)式〔5〕計算各種壓力傳感器的輸出電流與壓力之間的理論關系，確定傳感器理論工作曲線，然后依據(jù)理論工作曲線進展標定。數(shù)字繁用表傳+ 紅 黑 +感- 器

儀器面板9傳感器檢驗連線示意圖四、密度傳感器鉆井液密度是實現(xiàn)平衡鉆井，提高鉆井效率的一項重要的鉆井液參數(shù)，也是反映鉆井安全的重要參數(shù)。在正常狀況下，泵入井內(nèi)和從井內(nèi)返出的鉆井液密度應相等。但當有流體浸入時，返出的鉆井液密度減??；鉆入造漿地層或地層失水過大時，會引起密度增加。因此，監(jiān)測鉆井液密度的變化是準時覺察井內(nèi)特別，防止井噴、井漏等事故發(fā)生的重要手段。目前連續(xù)測量液體密度的方法大多承受微壓差原理，即利用兩個壓力敏感探頭檢測液體在兩個敏感探頭上產(chǎn)生的壓力差，然后將壓力差送到傳感器的變送器中進展數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換，再有二次儀表進展15：上下壓力敏感探頭的距離為H，當浸入液體的密度為ρ時，在兩個探頭上產(chǎn)生的壓力差為：

二 變送次儀 壓力敏感探頭表ΔP=ρgH 〔6〕 式中：ρ—鉆井液密度，Kg/m3；H—兩壓力敏感探頭間距離，m；ΔP

壓力差，N/m2；gN/Kgg=10N/Kg當ΔPKPa；ρ取單位為〔g/cm3；Hcm式〔1〕轉(zhuǎn)變?yōu)椋?0P 〔7〕H密度傳感器，硅諧振式遠傳微壓差密度傳感器，集中硅電阻型遠傳隔膜式密度傳感器。我公司的密度傳感器主要承受前兩種方式。1，電容型遠傳隔膜式壓差密度傳感器2。圖2 電容式傳感器測量原理示意圖1高壓側和低壓側的金屬片分別與中間電極組成兩個電容〔C 和12C。高壓側和低壓側腔室通過管線分別與傳感器的壓力敏感探頭相2連，管線與腔室內(nèi)部布滿硅油。當傳感器暴露在空氣中，兩個壓力敏感探頭所受壓力幾乎一樣，中間電極受力平衡，不發(fā)生移動，兩側電容相等；當傳感器浸入到液體中，由于兩個壓力敏感探頭所受壓力不相等，壓力傳遞到中間電極的兩側，在壓差的作用下，中間電極變形向低壓側偏移，形成電容差。極板式電容器理論電容值為：εSC=———— 〔3〕d0式中：ε—極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；S—兩極板正對面積；d0—兩極板間距離。當中間電極兩側的壓差ΔP為零時有：εSC=C=————=C 〔4〕1 2 d0當中間電極兩側的壓差ΔP不等于零時有：εSC=———— 〔5〕Δ1 d+ dΔ0εS2C=———— 〔6〕2d0―Δd于是有： C1―C2 ΔP————=―——— 〔7〕C+C d1 2 0由于中間電極移動的距離Δd與壓差成正比關系，即Δd=K·ΔP 〔8〕由式2〔7〔8〕可得C1―C2=K·ρ 〔9〕其中 〔C+C〕H 2CHK=―———1——≈―

〔Δd《d〕10d0

10d0由此可見，液體的密度值與電容差值成正比。同時經(jīng)過處理電路量程調(diào)整高頻振蕩器解調(diào)量程調(diào)整高頻振蕩器解調(diào)限流器初級信號零位及遷移調(diào)節(jié)恒流源圖3 電容式傳感器轉(zhuǎn)換放大電路2.硅諧振式遠傳微壓差密度傳感器單晶硅諧振式密度傳感器是近年來進展的型微壓差傳感器，傳感器的核心局部是單晶硅芯片上承受微電子機械加工技術，分別在其外表的中心和邊緣做成兩個外形、大小完全全都的“H”外形的諧振梁，而且處于微型真空中〔圖4，使其既不與充灌液接觸，又確保振動時不受空氣阻尼的影響。由機械振動學可知，任何彈性振體，均可視作一個單自由度強迫振動的二階系統(tǒng)，只要外力抑制阻力，就可以產(chǎn)生諧振。單晶硅諧振梁處于永久磁鐵 圖4 硅諧振梁示意圖供給的磁場中，與變壓器、放大器等組成一個正反響回路中〔圖當鼓舞變壓器給諧振梁供給一鼓舞電流時，處于磁場中的諧振梁產(chǎn)生電磁振蕩，檢測變壓器檢測出振蕩信號，通過放大器放大，調(diào)整信號幅值和相位，反響到鼓舞變壓器，使系統(tǒng)能牢靠穩(wěn)定地工作于閉環(huán)自激狀態(tài)，以其自身固有的振動模態(tài)持續(xù)振動。同時兩個硅諧振梁振蕩信號的頻率又分別被送到脈沖計數(shù)器，然后再將兩個頻率之差直接傳遞到CPU〔微處理器〕進展數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸入信號相對應的4~20mADCBRAIN/HART數(shù)字通訊信號。當單晶硅片的上下外表受到壓力差時硅片將產(chǎn)生形變，中心處受到壓縮力，邊緣處受到張力，因而兩個“H”外形的諧振梁分別感受不同應變作用，其結果是中心諧振梁因受到壓縮力而頻率削減，邊緣諧振梁因受到張力而頻率增加，兩個頻率差對應不同的壓力信號。其6所示。5硅諧振梁的自激振蕩原理圖圖6 由差壓形成的諧振梁的頻率變化內(nèi)置存儲器 4~20mADCP〔ΔP〕 單晶硅 特性 及數(shù)字信號諧振式 修正傳感器

微處 D/A理器D/A 手持智能終端〔BT200〕膜盒組件 智能電器轉(zhuǎn)換部件圖7 智能變送器工作原理圖在傳感器的變送器電路中設有特性修正存儲器存儲傳感器的環(huán)境溫度特性、靜壓及輸入/輸出特性修正數(shù)據(jù)，CPU的運算，可以使變/輸出特性。同時還可以通過I/O〔如手持智能終端BT200或BT275DCS中的帶I/O卡〕以數(shù)字通信方式傳遞數(shù)據(jù)，對傳感器的性能及量7。〔2〕技術指標測量范圍：0.83~33.33g/cm3〔可調(diào)輸出電流：4~20mA；測量精度：≤量程的±0.075%；線性度： 校量程的±0.5%；靈敏度： ≤0.01；穩(wěn)定性： 每十二個月漂移小于量程的0.03%；工作溫度：-20℃~80℃；電源電壓： 12~45VDC目前密度傳感器兩個壓力敏感探頭之間距離有三種，即H=30cm、H=45cm、H=60cm，依據(jù)式〔7〕計算液體密度值與壓力差值之間的對應關系見下表。液體密度值與壓力值對應關系數(shù)據(jù)表密度，g/cm30.961.411.862.312.76對應壓力，kPa2.884.235.586.938.28密度，g/cm30.961.411.862.312.76對應壓力，kPa4.326.3458.3710.39512.42密度，g/cm30.961.411.862.312.76對應壓力，kPa5.768.4611.1613.8616.56H＝30cmH＝45cmH＝60cm注：表中的H＝30cmH＝45cmH＝60cm當傳感器的測量范圍為0.96g/cm3～2.76g/cm3時，液體密度值與理論電流值之間的對應關系見式〔8。I＝〔16/M〕×〔ρ－0.96〕＋4 〔8〕式中：——傳感器輸出的理論電流值，單位為毫安〔M——傳感器的量程，單位為克每立方厘米〔g/cm3〕ρ——密度值，單位為克每立方厘米〔g/cm3。依據(jù)式〔4、式〔5〕的對應關系見下表。液體密度值、壓力值與理論電流值對應關系數(shù)據(jù)表密度，g/cm30.961.411.862.312.76H＝30cm對應壓力，kPa2.884.235.586.938.28理論電流，mA4.008.0012.0016.0020.00密度，g/cm30.961.411.862.312.76H＝45cm對應壓力，kPa4.326.3458.3710.39512.42理論電流，mA4.008.0012.0016.0020.00密度，g/cm30.961.411.862.312.76H＝30cm對應壓力，kPa5.768.4611.1613.8616.56理論電流，mA4.008.0012.0016.0020.00上述數(shù)據(jù)可以做為調(diào)校密度傳感器的依據(jù)。二、安裝使用方法及留意事項傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié)，安裝性能的好壞打算了傳感器性能的發(fā)揮，最終打算了錄井資料質(zhì)量和錄井效勞質(zhì)量。下面介紹傳感器的安裝及留意事項：1、安裝位置一般現(xiàn)場使用兩個密度傳感器，安裝在泥漿罐中，要盡量靠近泥漿的出入口，隨鉆測量鉆井液密度變化狀況。2、安裝步驟，選擇泥漿罐中液面較平穩(wěn)且沉砂較少的地方，將傳感器垂直固定結實。沉砂較多簡潔埋沒傳感器的探頭，使實際測量值偏大；傳感器傾斜，將會使實際測量值偏小。同時實行必要的措施，防止泥漿或其它液體噴濺到傳感器的變送器上，腐蝕傳感器的外殼、損壞變送器內(nèi)部電路。，傳感器的感應探頭較為敏感，安裝時要盡量使傳感器的探頭背對著泥漿流淌的方向，避開泥漿沖擊力影響傳感器的測量效果。。且安裝時，要盡量避開四周消滅銳利物體。3、傳感器加長電纜線的鋪設且實行必需的保護措施，防止現(xiàn)場工作人員的踩踏和意外砸碰。主要以安全、牢靠且不影響井場工作人員現(xiàn)場操作為原則。4、傳感器與加長電纜的連接密度傳感器的二芯線定義：2腳〔紅：工作電源V3腳〔黃：輸出信號。依據(jù)上述定義，將傳感器的二芯線與電纜線二芯線的定義相對應器的接線端。連接時最好先斷開電源，以免燒壞傳感器或面板。連接后要在連接處實行密封、絕緣措施，防止進水短路。三、故障推斷及排解方法密度傳感器在使用過程中，常見的故障具體表現(xiàn)為：密度無信號；密度值測量不準；密度測量值大幅度漂移。依據(jù)現(xiàn)場閱歷，在傳感器上可以從以下幾個方面進展檢測：1、供電檢查，密度傳感器在使用過程中，一般的工作電壓為24V。連接傳感器后，用萬用表測量傳感器的2#腳與3#腳應接近24V。假設變化較大，可以推斷傳感器內(nèi)部可能有短接故障。進展比較，推斷故障點。，同時將傳感器拆卸下來進展檢查或修理：現(xiàn)場可以依據(jù)的燒壞點。2、傳感器輸出信號檢查在密度傳感器隨鉆測量鉆井液密度過程中，傳感器輸出信號應當在4~20mADC幾個方面檢查：，檢查與傳感器相連的加長電纜線是否短路或斷路：可以先〔23#腳之間和傳感器的輸出電流〔將萬用表串聯(lián)在測量電路中傳感器的供電電壓及輸出信號，二者的測量值一樣或比較接近。否則可以推斷加長電纜線有故障，現(xiàn)場可依據(jù)實際狀況推斷是短路、斷路或者接觸不良導致信號衰減過大。很小〔大約在5。否則可依據(jù)實際測量電阻的狀況推斷加長電纜線是短路、斷路或者接觸不良。此時應更換加長電纜線，然后進一步推斷是否有其它故障點。，用其它輸出信號為4~20mADC的傳感器直接接在加長電纜線上，確定故障是否在加長電纜線上。，檢查傳感器的輸出電流：當測量系統(tǒng)消滅故障時，可以用萬用表測量傳感器的輸出信號是否在4~20mADC4mA〔應更換傳感器?！?，依據(jù)傳感器所設定的測量范圍〔一般的測量范圍為g/ml〕與輸出實際的電流信號〔4~20mADC〕的對應關系，結合實際鉆井液密的度值進展計算傳感器理論輸出的電流值，與實際測量的電流值比較，推斷傳感器的測量位置是否適宜〔如傳感器的探頭被沉砂埋沒，傳感器的探頭露出液面〕及傳感器的零位與放大倍數(shù)是否調(diào)校準確。此時應依據(jù)現(xiàn)場的實際狀況逐一的進展排解。五、電導率傳感器鉆井液電阻〔導〕率是分析評價地層流體性質(zhì)的一個重要參數(shù)，同時是檢測鉆井液中礦化度的根本方法。電解質(zhì)溶液與金屬導體一樣是電的良導體，當電流流經(jīng)電解質(zhì)溶液時，呈現(xiàn)出確定的電阻。電阻〔導〕率傳感器通常承受無電極方式，是由兩個線圈組成的16。圖16鉆井液電導率傳感器工作原理感應元件的兩個線圈，一個稱為初級線圈，一個稱為次級線圈。給初級線圈供給一個20kHz,1.5V生一個交變電磁場，在次級線圈中感應出電流。當傳感器處于空氣中時，由于空氣的導磁率很小，在次級線圈中感應出的電流很小。當傳感器放置在泥漿中，可以設想有一根導線通過兩磁環(huán)而閉合，那么初級線圈中磁通的變化會在該閉合導線中感應出電流，而該電流又會在次級線圈中感應出電信號，而且次級線圈中感應電勢的大小，取決于閉合導線中電流值。當時級線圈中所加的溝通電壓確定時，該電流值的大小又由閉合導線的電流值打算。綜上所述，次級線圈感應電勢的大小，完全取決于閉合導線的電阻值，這種狀況的等效電路如圖16所示。這兩個線圈和導線可以看做是兩個抱負變壓器。假設把初級線圈置于鉆井液中，則鉆井液就起了閉合導線的作用。在抱負狀況下，次級線圈的輸出電壓的大小與鉆井液的電阻率成反比。傳感器的溫度補償裝置，補償了由于溫度變化而產(chǎn)生的電阻率的變化。1所示。在傳感器感應探頭中有兩個平行放置的鼓舞線圈和感應線圈，變送器的振蕩電路產(chǎn)生8KHz、1.5V的鼓舞電壓，傳輸?shù)焦奈杈€圈。將感應線圈上感應的電壓不同，此感應電壓經(jīng)過相敏放大解調(diào)，再經(jīng)過直流放大及濾波，最終經(jīng)電壓、電流變換得到4—20mA輸出。傳感器的調(diào)試方法在現(xiàn)場調(diào)試電導率傳感器可以承受以下方法：將傳感器放置在空氣中，用萬用表串聯(lián)在傳感器的測量電路中，調(diào)整傳感器調(diào)零電位計，使傳感器輸出電流為4mA。用一根導線穿過傳感器內(nèi)孔，依據(jù)傳感器的實際測量范圍，當最大測量值是300ms/cm時，導線兩端接電阻〔具體阻值可依據(jù)傳感器的型號確定〕，調(diào)整傳感器的增益，使輸出電流為20mA；一般狀況下，當最大測量值是150ms/cm時，導線兩端應接6.25的電阻，當最大測量值是300ms/cm時，導線兩端應接3.12的電阻，依次類推。以下測試數(shù)據(jù)分別是0—300ms/cm〔上海陽光公司生產(chǎn)〕和0—125ms/cm〔ROSEMOUNT公司生產(chǎn)標定和調(diào)試時，可以參照此數(shù)據(jù)。圍繞電阻〔Ω〕10KΩ100502512.56.23.1輸出電流〔mA〕4.04.55.06.08.012.020.0電導率值〔ms/cm〕018.7537.575150300圍繞電阻〔Ω〕10KΩ2561286432168輸出電流〔mA〕4.04.55.06.08.012.020.0電導率〔ms/cm〕03.97.815.631.362.5125在現(xiàn)場對電導率傳感器標定時，假設知道鉆井液的實際電導率值，可以直接標定。也可以先用萬用表實際測量傳感器的輸出電流，再依據(jù)上述傳感器理論測量值與傳感器的輸出電流的對應關系，計算傳感器的測量值，進展標定。I＝〔16/M〕×δ＋4式中：——傳感器輸出的理論電流值，單位為毫安〔mA；M——傳感器的量程，單位為毫西門子每厘米〔mδ——電導率值，單位為毫西門子每厘米〔ms/cm。1/100ms/cm=1/0.1s/cm=1/0.1(Ω cm)=10×0.01Ω m=0.1Ω m1/300ms/cm=0.03Ω m六、溫度傳感器1、工作原理溫度傳感器是承受鉑絲制成的測溫電阻器，利用鉑絲的電阻值隨溫度變化而變化的原理將鉆井液溫度值轉(zhuǎn)化為鉑絲的電阻值，從而實現(xiàn)實現(xiàn)測量鉆井液溫度。溫度傳感器探頭的內(nèi)部構造示意圖如圖17所示，電阻絲固定纏繞在內(nèi)部支架上，外保護罩承受不銹鋼材料制成，長度大約有10cm。17：內(nèi)部構造示意圖R=ρ*(L/S)及電阻值〔R〕與溫度〔t〕的關系R=R〔1+0.385t〕知：t 0增加鉑絲的長度可增加鉑絲的電阻值。當鉑絲電阻增加時，R0〔鉑絲在0℃的電阻〕增大，這樣在溫度Δt時，鉑絲電阻的變化量ΔR=0.385R提高傳感器的靈敏度。

Δt0探頭長度也將會大幅度的增加，不利于傳感器的裝配和使用。因此專0R100Ω。02、傳感器的調(diào)試方法在現(xiàn)場調(diào)試溫度傳感器可以承受以下方法：〔電阻型傳感器〕，再依據(jù)環(huán)境的實際溫度及溫度與電阻之間的對應關系判定傳感器的性能，然后進展調(diào)試標定；對于電流型傳感器，可將萬用表串聯(lián)到傳感器的測量電路中測量傳感器的輸出電流，再依據(jù)環(huán)境的實際溫度及溫度與電流之間的對應關系判定傳感器的性能，然后進展調(diào)試標定。再將傳感器放置到鉆井液中〔或不同的溫度環(huán)境〕，用萬用表測量傳感器的輸出電阻〔電阻型傳感器〕，再依據(jù)鉆井液的實際溫度及溫度與電阻之間的對應關系進展調(diào)試標定；對于電流型傳感器，面是溫度與傳感器輸出信號〔電阻或電流〕的對應關系如下表：〔℃〕020406080100〔mA〕4.07.210.413.616.820.0〔Ω〕100107.7115.4123.1130.8138.53、故障推斷及排解方法號輸出、輸出信號漂移較大或者輸出信號不變。依據(jù)現(xiàn)場及傳感器檢測中的閱歷，可以從以下幾個方面進展檢測：〔一〕常規(guī)檢查〔1〕翻開傳感器的接線盒，用萬用表測量傳感器鉑絲的輸出R度環(huán)境下，依據(jù)溫度與電阻值的關系：Rt

=R〔1+0.385t〔R0

100Ω計算在溫度t℃時，鉑絲的輸出理論電阻值Rt

，將測量電阻值RRt傳感器有故障。

相比較，二者應當接近，否則可以判定〔2〕對電流型溫度傳感器，在完成〔1〕的前提下，要進展下面的檢查：供電檢查溫度傳感器在使用過程中，一般的工作電壓為24V。可以先用萬用24V器房內(nèi)部測量溫度傳感器的供電電壓，同時二者的測量值一樣或比較接近。否則可以推斷加長電纜線有故障，此時可以將加長電纜線從測量電路中斷開，一端將二芯線的頭短接，另一端用萬用表電阻檔測量加長電纜線二根線之間的電阻，線與線之間的電阻應當很小〔小于1Ω〕。致信號衰減過大，也可以依據(jù)實際狀況觀看是否有進水或其他污染物的可能。也可以更換加長電纜線后再進一步推斷故障點。連接傳感器后，再用萬用表測量傳感器的“+”和“-”之間的電壓應接近24V。如果變化較大，可以推斷傳感器內(nèi)部電路可能有短接故障。現(xiàn)場同時將傳感器拆卸下來，翻開傳感器的密封蓋，再進一步推斷故障點，也可以更換傳感器再作推斷。傳感器輸出信號檢查I然后在當時的溫度環(huán)境下〔用水銀溫度計測量〕，依據(jù)溫度與電流值的關系：It=I0+0.16t〔I04mA，計算在溫度t℃時，傳感器的輸出理論電流值It，I與傳感器的理論電流值It相比較，二者應當接近，否則在鉑絲電阻輸出準確的前提下，可以判定傳感器的變送器有故障?！捕彻收蠙z查溫度參數(shù)無信號輸出：消滅此故障時，首先，將出口與入口溫度參數(shù)對換〔其中一路參數(shù)工作正?！?，推斷溫度信號處理板是否有故障。其次，要檢查傳感器鉑絲的輸出電阻，依據(jù)當時的溫度環(huán)境推斷鉑絲的電阻值是否正常；第三，推斷傳感器的變送器是否工作正常〔對電流型傳感器〕；第四，對電阻型傳感器可以在儀器房內(nèi)用萬用表測量傳感器的輸出電阻；對電流型傳感器可以在儀器房內(nèi)用萬用表測量傳感器的輸出電流，來推斷連接電纜線是否短路、斷路或者接觸不良。溫度參數(shù)輸出信號漂移較大：消滅此故障時，首先，要檢查溫度測量線路中各接線點是否接觸良好，接線松動、連接點外表處理不干凈、接線盒內(nèi)有污物、連接點接觸不良等現(xiàn)象都可能造成輸出信號漂移。檢查方法是用萬用表逐級測量，查找信號不穩(wěn)的接點〔對電阻型傳感器測量電阻，電流型傳感器測量工作電壓〕；其次，測量傳感器的鉑絲電阻值是否穩(wěn)定，在確定的溫度環(huán)境下，鉑絲電阻值應當漸漸增大或減小；第三，對電流型傳感器要測量變送器的工作是否穩(wěn)定，測量工作電壓是否穩(wěn)定。溫度參數(shù)輸出信號不變：消滅此類故障的主要緣由是傳感器損壞或測量線路有故障。因此在檢查過程中，首先是檢查傳感器，檢查傳感器在確定的溫度環(huán)境下輸出的電阻〔電流〕值是否和理論值相符，轉(zhuǎn)變溫度環(huán)境測量傳感器輸出的電阻〔電流〕值是否產(chǎn)生相應的變化；對電阻型傳感器常常是鉑絲電阻值不變，對電流型傳感器除鉑絲電阻值不變外，還可能存在變送器故障的可能。其次是檢查測量線路是否有短路、斷路或者接觸不良故障。另外傳感器在使用過程中還有傳感器測量值與實際溫度相差較大、傳感器輸出阻值隨溫度變化性能良好等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明傳感器的技術指標有偏差，但傳感器性能良好。對電阻型傳感器訂正方法是：在傳感器標定時，轉(zhuǎn)變傳感器工作曲線，用實際的溫度與對應的信號進展標定。對電流型傳感器還可以通過變送器上零位和滿度的調(diào)節(jié)來訂正。在傳感器的變送器上標有 的電位計為調(diào)整滿度的電位計；標有 的電位計為調(diào)整滿度零位的電位計。通過對二者的調(diào)整來實現(xiàn)傳感器技術指標的調(diào)整。七、硫化氫傳感器是將硫化氫氣體轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號?jīng)電路處理后，輸出與硫化氫濃度成正比的標準電流〔4mA～20mA〕信號。為可以測量的電信號；變送器是將電信號轉(zhuǎn)換為標準電流信號。傳感器連續(xù)通電24h，且輸出電流穩(wěn)定后，從傳感器測量范圍的下限開頭，給傳感器輸入標準樣氣，并逐點增加濃度至其測量范圍的上限后，再逐點倒序減小濃度到測量下限完畢。在此過程中，應在各檢驗點輸出電流示值穩(wěn)定后，從數(shù)字萬用表上逐點讀取傳感器實際輸出電流的示值。數(shù)字繁用表數(shù)字繁用表傳感儀器面板器18傳感器檢驗連線示意圖按式〔9〕計算出傳感器各檢驗點輸出電流的標準值。I＝〔16/M〕×ρ +4 〔9〕1式中：I——傳感器各檢驗點輸出電流的標準值，單位為毫安〔mA；1M——傳感器的量程，單位為百萬分之一〔ppm10-6；ρ ——傳感器各檢驗點硫化氫濃度值，單位為百萬分之一ppm1-。八、流量傳感器圖1靶式流量計的示意圖 1—靶；2—連接桿；3—主杠桿；4—測量管靶式流量計是應用流體動壓原理測量流量的，如圖1所示。它在流體經(jīng)過的管道中，垂直于流淌方向安裝一圓盤形〔或其它外形〕的鋼片，稱為靶。當流體經(jīng)過時，流淌質(zhì)點沖擊于靶上，靶受到作用力矩與流速之間存在確定的關系。因此，通過力矩轉(zhuǎn)換的方式〔或動壓力學分析，流體作用于靶上的力由三局部組成：流體對靶正面的沖擊力，即流體的動壓力；由于靶對流體的節(jié)流作用，在靶的反面形成“死水區(qū)”和流體流經(jīng)靶時，由于流速在環(huán)形截面處流道縮小，流速增加，流體與靶的周邊產(chǎn)生粘滯摩擦力。當流量較大時，摩擦力可以無視不計，前兩種力起主導作用，這兩種力的方向全都，可視為對靶的共同作用力，可用式〔1〕表示?！?〕式中F——流體作用于靶上的力；K——比例常數(shù)，與靶的外形及雷諾數(shù)有關；A——垂直于流速的靶面積；dρ——流體的密度；υ——環(huán)形流通面積處的平均流速。依據(jù)流量的定義，流過環(huán)形面積的體積流量為：Q=Aυ 〔2〕0式中A——環(huán)形流通面積， 。0將式1〕代入式2，且將AA代入，則可得到靶式流量計0 d的根本方程，即〔3〕式中K——流量系數(shù)， 。aQ為3/hD和d均為經(jīng)換算后，可得靶式流量計的使用公式，即 〔4〕由式〔4〕可知，當被測介質(zhì)密度ρ、管道內(nèi)徑D，靶式流量計選定〔靶徑d和Ka已定〕后，作用力F和流量成平方關系，通過這就是靶式流量計的測量方式。2、靶式流量傳感器的工作原理靶式流量傳感器是依據(jù)靶式流量計的測量方式設計而成的，包括靶、主杠桿和電位計等主要部件。靶與主杠桿連接在一起，主杠桿軸通過機械傳動裝置與電位計的軸連接在一起。在測量管中液體的連續(xù)流淌對靶產(chǎn)生了一個推力，同時液體還對靶產(chǎn)生一個浮力，二者合成一個作用力，利用靶所受到的液體作用力帶動電位計的軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)變電位計的輸出電阻，馬上靶所受到的液體作用力轉(zhuǎn)換為電位計的阻值變化。將被測液體的流量大小轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿上的測量力矩，該測量力矩與靶的重力矩共同推動傳感器的靶產(chǎn)生角位移，靶的主杠桿在靶的帶動下也產(chǎn)生一樣角位移，最終通過機械傳動裝置帶動電位計的軸轉(zhuǎn)動，電位計的中間觸點的位置產(chǎn)生相應變化，電位計的輸出阻值發(fā)生了變化，實現(xiàn)液體流量變化向電位計阻值的變化的轉(zhuǎn)變。液體流量的大小表達在靶的角位移變化，靶的角位移隨著液體流量、流速和流淌液面的高度變化而變化，最終轉(zhuǎn)換為電位計的阻值變化，這樣可以得出流量和傳感器電位計輸出阻值變化的關系，通過傳感器內(nèi)部以及儀器的采集電路采集、測量輸出電阻值的大小，實現(xiàn)測量液體的流量。二、安裝方法及使用留意事項1、安裝方法及使用留意事項靶式流量傳感器構造簡潔、安裝比較便利。依據(jù)傳感器底座的尺寸，在測量管上割開一個安裝口，再將傳感器的底座焊接安裝在測量管上，然后用螺絲把傳感器固定在底座上，測量從井口流出泥漿的流量。傳感器加長電纜線的架設傳感器一般安裝在架空上，電纜線一般需要架設在空中，架設時不能用電纜線做為主力線，應用鐵絲或游絲等做主力線，同時實行必要的保護措施，防止電纜線損壞。架設時主要以安全、牢靠且不影響井場工作人員現(xiàn)場操作為原則。2、傳感器與加長電纜的連接靶式流量傳感器依據(jù)輸出信號可分為電阻型和電流型兩種，電阻型傳感器的接線盒一般有三個接線柱。電流型傳感器是在電阻型傳感器的根底上增加一個4—20mA的變送器，變送器的輸入端有三個接線柱，連接傳感器的電位計，輸出端有兩個接線柱，分別定義如下：電阻型傳感器三芯線的定義：1#腳〔紅：+5V；2腳〔蘭：信號；3#腳〔黑電流型傳感器二芯線定義：”代表電源，接儀器面板24V或5V”代表信號。義相對應連接，或者依據(jù)電纜線二芯線的定義直接將電纜線連接到傳感器的接線端。連接時最好先斷開電源，以免燒壞傳感器或面板。連接后要在傳感器的進線孔處和電纜線連接處實行必要的密封、絕緣措施，防止進水短路。由于靶式流量傳感器的最根底的輸出信號是電阻信號，所以在傳感器及加長線的連接時，要將各個接線點連接結實，同時將連接點外表處理干凈，減小連接點處的接觸電阻對傳感器測量效果的影響。3、留意事項在傳感器安裝好后，傳感器靶的高度要調(diào)整適宜，上下位置要調(diào)整適當。即調(diào)整傳感器的靶與測量管低端的距離，查找靶與測量管低端結合的臨界點，使靶與測量管低端恰好結合，即不要使傳感器的靶懸空，也不要使傳感器的靶回不到零位。由于泥漿從井口出來時，脈動性比較大，溫度比較高，使測量管內(nèi)的泥漿噴射面比較大，泥漿沖擊力比較大，水蒸汽比較大，傳感器長時間安裝在測量管上，簡潔受泥漿的腐蝕，同時水蒸汽也會漫漫地進入傳感器內(nèi)部，造成傳感器電路及機械傳動局部損壞。因此必需對傳感器的主杠桿的轉(zhuǎn)動軸要實行密封、防銹、防腐蝕等保護措施，如在主杠桿處用黃油等防腐蝕材料填充等。在使用過程中，要常常檢查傳感器的接線盒是否有積水等污物，要準時清潔傳感器內(nèi)部，保證傳感器電位計、機械傳動局部工作狀態(tài)良好，不受腐蝕。三、現(xiàn)場調(diào)校與故障排解方法1、現(xiàn)場調(diào)校方法在現(xiàn)場調(diào)試流量傳感器可以承受以下方法：〔1〕在傳感器安裝前，先用萬用表測量傳感器的輸出電阻〔電阻型傳感器〕，轉(zhuǎn)動傳感器的靶，觀看傳感器輸出電阻的變化狀況，假設傳感器電位計的總值是5.１KΩ的靶從最低位置轉(zhuǎn)動到最高位置時，一般變化幅度應大于3KΩ。否則，可以推斷傳感器可能有故障。然后將傳感器連接到儀器的測量電計算機所采集電壓值，輸入到計算機，進展標定。數(shù)字萬用表傳感+黑紅+儀器面板器--對于電流型傳感器，可將萬用表串聯(lián)到儀器的測量電路中測量數(shù)字萬用表傳感+黑紅+儀器面板器--記錄計算機或采集面板所采集的電壓值，輸入到計算機，進展標定?！?〕調(diào)校后的傳感器按 圖2傳感器連線示意圖照傳感器的安裝方法安裝在測量管上，并依據(jù)傳感器的連接方法進展連接。2、故障推斷及排解方法傳感器無信號輸出、輸出信號漂移較大或者輸出信號不變。依據(jù)現(xiàn)場及傳感器檢測中的閱歷，可以從以下幾個方面進展檢測：供電檢查與推斷測量傳感器的工作電壓是否符合要求：流量傳感器在使用過程中，一般工作電壓為24V或5V。用萬用表測量傳感器端的是否有工作電壓，假設沒有工作電壓，則要在儀器房內(nèi)部測量流量傳感器的供電電壓，假設電壓值與工作電壓相差較遠，或面板沒有工作電壓時，則可以推斷數(shù)據(jù)采集面板有故障，應修理數(shù)據(jù)采集面板；假設兩次的測量值一樣或比較接近，否則可以推斷加長電纜線有故障。此時可以將加長電纜線從測量電路中斷開，一端將電纜線的頭短接，另一端用萬用表電阻檔測量加長電纜線二根線之間的電阻，線與線之間的電阻值應當很小〔小于1Ω〕?，F(xiàn)場可依據(jù)實際測量電阻的狀況推斷是短路〔短開電纜線接頭，線與線之間的電阻值很小〕、斷路〔測量電阻值很大〕或者接觸不良〔在表筆接觸良好的前提下，測量電阻值不穩(wěn)定〕導致信號衰減過大；也可以依據(jù)現(xiàn)場實際狀況觀看傳感器是否有進水或其他污染物。當推斷是電纜線消滅故障時，可以更換電纜線，然后再進一步推斷故障點。當供電電壓和電纜線工作良好時，連接傳感器后，再用萬用表測量傳感器的“+”和“-”之間的電壓應接近傳感器的工作電壓。假設變化較大，可以推斷傳感器內(nèi)部電路可能有短路故障?，F(xiàn)場同時將傳感器拆卸下來，翻開傳感器的密封蓋或接線盒，進一步推斷、排解故障點，也可以更換傳感器。傳感器輸出信號檢查與推斷對電阻型傳感器，由于傳感器的電位計是5.1KΩ半圈電位計，可以人工轉(zhuǎn)動傳感器的靶，用萬用表測量傳感器的輸出阻值，假設傳感器輸出電阻值超出正常范圍，如輸出阻值很大或很小，則應更換電位計。在電位計工作良好的前提下，一般變化幅度應大于3KΩ。假設消滅了類似3KΩ—5.１KΩ—4KΩ的狀況，則說明電位計的軸與主杠桿的軸協(xié)作不當，要對傳感器進展調(diào)整，將傳感器靶的轉(zhuǎn)動軸與電位計的軸重組合，使傳感器的靶從低位向到高位變化時，輸出阻值依次增大。對電流型傳感器，可將萬用表串連接到傳感器的測量電路中，測一般狀況下，當靶在低位時，傳感器的輸出電流一般應接近4mA，當20mA零位與滿度，調(diào)整無效說明傳感器有故障。此時應先檢查傳感器的輸出電阻值是否正確，假設輸出電阻值正確，則說明傳感器的變送器有故障，應更換變送器；假設輸出電阻值不正確，應依據(jù)電阻型傳感器的推斷方法，排解故障。故障檢查與推斷流量參數(shù)無信號輸出：消滅此故障時，首先，對流量傳感器進展更換，推斷流量參數(shù)信號處理板是否有故障。其次，要檢查傳感器電位計的輸出電阻，依據(jù)當時的流量環(huán)境推斷電位計的電阻值是否正常；第三，在傳感器電位計輸出電阻正確的根底上，用萬用表測量傳感器的輸出電流，推斷傳感器的變送器是否工作正?！矊﹄娏餍蛡鞲衅鳌?；第四，可以將傳感器拆卸下來，對電阻型傳感器可以在儀器用更換電位計的方法排解傳感器故障；對電流型傳感器可以在儀器房內(nèi)用萬用表測量傳感器的輸出電流，在輸出電阻正確地前提下，用更換變送器來傳感器整體故障；當數(shù)據(jù)采集面板和傳感器工作正常時，可以推斷是連接電纜線存在短路、斷路或者接觸不良等故障，應更換電纜線。流量參數(shù)輸出信號漂移較大：消滅此故障時，首先，要檢查流量參數(shù)測量線路中各接線點是否接觸良好，接線松動、連接點外表處理不干凈、接線盒內(nèi)有污物、連接點接觸不良等現(xiàn)象都可能造成輸出信號漂移。檢查方法是用萬用表逐級測量〔對電阻型傳感器測量電阻，電流型傳感器測量工作電壓〕，查找信號不穩(wěn)的接點，對存在問題的接點，應通過重連接、更換接線、去除污物、處理連接點等方法排解故障；其次，測量傳感器的電位計電阻值是否穩(wěn)定，在流量變化狀況下，電阻值應當漸漸增大或減小，如消滅來回搖擺，應更換電位計；第三，對電流型傳感器要測量變送器的輸出電流是否穩(wěn)定，測量工作電壓是否穩(wěn)定，在工作電壓穩(wěn)定的前提下，如輸出電流不穩(wěn)，應更換變送器。流量參數(shù)輸出信號不變：消滅此類故障時首先檢查傳感器的機械轉(zhuǎn)動局部，觀看是否有靶卡死、靶轉(zhuǎn)動不靈敏、傳感器內(nèi)部彈性元件失效等故障，或由于傳感器內(nèi)部彈性元件的力矩設計不合理，在與流體力矩的共同作用小于靶的重力矩。當上述故障發(fā)生時，流體在靶上產(chǎn)生的作用力矩，難以抑制傳感器靶的重力矩，推動傳感器的靶通過調(diào)整靶的位置，減小重力矩的方法，或增加內(nèi)部彈性元件的彈力矩等方法使流體與彈性元件的共同力矩大于重力矩，排解故障。其次檢查傳感器是否損壞或測量線路有故障；再次是檢查測量線路是否有短路、斷路或者接觸不良故障。另外，傳感器在使用過程中，常消滅傳感器輸出阻值隨流量變化性能良好，但傳感器測量值與實際流量相差較大現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明雖