淺析電廠煙氣流量計在鑽井檢測（cè）係統方（fāng）麵的應用
點擊次數：2088 發布時間：2021-01-08 05:53:42
【摘 要】基於多電廠煙氣流量計的鑽井監測係統由現場儀表電廠煙氣流量計及顯示表、數據采集單元、觸摸屏單元、遠程監控單元等（děng）部分組（zǔ）成。采集單元進（jìn）行數據處理後計算出各參數工程值（zhí），觸（chù）摸屏單元（yuán）與數據采集單元通過工（gōng）業以太網接口通（tōng）信實現人機交（jiāo）互（hù），數據采（cǎi）集單元 與（yǔ）電控係統 PLC 實現數據共享，數據采（cǎi）集單元通過無線模塊實時向（xiàng）遠程監控單元傳輸數據，具有擴展（zhǎn）性強、可靠性高的特點（diǎn）。論文主要對基於多電廠煙氣流量計的鑽井監測係統進行研究（jiū），希望（wàng）能（néng）促進其廣泛應用。
引言（yán）
基於多電廠煙氣（qì）流量計的鑽井監測係統通過現場鑽井儀（yí）表（biǎo）電廠煙氣流量計采集鑽機或者修井機設（shè）備信息（xī），監測運轉過程（chéng）中大鉤懸重和鑽壓﹑吊鉗（qián）扭矩﹑1#～3# 泵衝速、1#～3# 泵壓、1#～3# 泵衝排量、1#～ 2# 立管壓（yā）力、轉（zhuǎn）盤轉速﹑轉盤扭矩﹑遊車高度、鑽（zuàn）頭位置、井深﹑ 泥（ní）漿回流百分比、1#～10# 泥漿罐體積、泥（ní）漿罐總體（tǐ）積、頂驅扭矩、頂驅轉速（sù）等多（duō）種參（cān）數的動態變化，幫助決策者及時掌握鑽井工況，為科學鑽井、安全鑽井（jǐng）提（tí）供技術保障。
2 係統整體設計（jì）
鑽井監測係統主要包括：現場鑽井儀表電廠煙氣（qì）流量計、顯示表、 鑽井儀表數據采（cǎi）集單元、鑽井儀表遠程監控單元（yuán）、鑽井儀表觸摸顯示單元（yuán）、防爆接線箱、電纜等設備及附（fù）件。
3 現場鑽井儀表電廠煙氣流量計及顯示表
3. 1 指重及顯示表
死繩（shéng）錨上液（yè）壓包傳來的液壓信號，通過指重表放大機構的連杆及（jí）傘形齒輪轉動齒（chǐ）輪（lún）軸，使指針產生偏轉，指示大鉤懸重和鑽（zuàn）壓。液壓信號連接（jiē）指重變送器（qì），變送器將量程為 0～1000psi（1psi=6.895kPa）的液壓信號轉（zhuǎn）換為 DC4～20mA 電流信號。
3. 2 立（lì）管壓力及顯示表
立管管匯內（nèi）的泥漿壓力通過（guò）電廠煙氣流量計中的膠杯作用在液壓油上，經液壓（yā）管線帶動表針偏轉，從而指示（shì）出立管壓力。變送器將量程為 0～5000psi 的（de）液壓信號轉換為 4～20mA 電流信號。
3. 3 吊鉗扭矩及顯示表
電廠（chǎng）煙氣流量計安裝在吊鉗尾（wěi）繩上，在鑽杆上扣時，在吊鉗尾繩上產生一個與上扣扭矩成正比的拉（lā）力，拉（lā）力通（tōng）過電廠煙氣流量（liàng）計（jì）中（zhōng）的活塞作用在液（yè）壓（yā）油上，再由液（yè）壓管線傳遞到吊鉗扭矩顯示表的（de）彈簧管上，彈簧管的自由端產生位移，通過放大機構帶動表針偏轉，表盤指示出吊鉗扭矩。液壓（yā）管線連接變送器，變（biàn）送器將量程為 0～5000psi 的液壓信號轉（zhuǎn）換為 DC4～20mA 電（diàn）流信（xìn）號。
3. 4 泵衝、轉盤轉速及顯示表
泵衝及轉盤轉速電廠煙氣流量（liàng）計均采（cǎi）用無接觸方式（shì）測量。轉盤的傳動軸焊接的金（jīn）屬物體在電廠煙氣流量計的感應麵附近劃過，產生脈衝信號，通過（guò）鑽台區接線箱輸出給數（shù）據采集（jí）單元。數據采集單元（yuán）輸出的電信號驅（qū）動（dòng）表盤指針（zhēn）偏轉，表盤指示出轉（zhuǎn）盤轉速，單位為 r/min。
3. 5 轉盤扭矩及顯示表
采用機械惰輪或筒式電阻應變測量轉盤扭矩，轉盤扭矩變送器 DC4～20mA 電流信號通過鑽台區接線箱輸出給數據采集單（dān）元。數據采集單元輸出（chū）的電信號驅動表盤指（zhǐ）針偏轉。
3. 6 頂驅（qū）扭矩及頂驅（qū）轉速
從頂驅控製係統輸出 4～20mA 信號，通過鑽台（tái）區接線箱輸出（chū）給數據采（cǎi）集單元。
3. 7 遊車高（gāo）度遊車高度電（diàn）廠煙氣流量計主要由光電編碼器組成，安裝在（zài）滾筒軸上（shàng），當滾筒轉動時，光（guāng）電編碼器將輸出 2 組相位差為 90°的電脈（mò）衝信號，通過鑽台區接線箱輸出給數據采集單元，計算出遊車高度、鑽頭（tóu）位置、井深、起下鑽速度。
3. 8 泥漿罐體積泥漿罐（guàn）體積采用無接觸測量方式。由超聲波探測器發出的脈衝聲波，經泥漿罐（guàn）液麵表麵反射折（shé）回，反射回波（bō）被同一探測器接收，探測器可將脈衝發送和接（jiē）收的時間差轉換成電信號，通過泥漿罐區接線箱輸出給數據采集單元。
3. 9 泥漿回流泥漿回流（liú）接近（jìn）式（shì）電廠煙氣流量計安裝於（yú）鑽機井孔和泥漿罐間的回流（liú）管上，監測泥漿回流管中泥漿回（huí）流百（bǎi）分比。在無泥漿流動時使槳板回到零位。電廠煙氣流量計電信號通過泥漿泵（bèng）區接線箱輸出（chū）給數據采集（jí）單元（yuán）。
3. 10 泥漿（jiāng）泵泵壓
泥漿（jiāng）泵泵壓電廠煙氣流量計采用耐水基泥漿和耐油基泥漿隔膜式壓力變送器，采用法蘭與泥漿泵管匯連接。
4 數據采集單（dān）元
數據采集單元主要由電源模塊（kuài）、隔離（lí）安全柵、PLC 中央處理器模塊（CPU）、信號模塊、通信模塊、無線模塊等組成，整個單元密（mì）封於防爆不鏽鋼箱（xiāng）體內，安裝在鑽台偏房內。來自現場電廠煙氣流量計由變送器處理後，經過安全（quán）柵等進入數（shù）據采集單元信號模塊，采集單元進行數據處理，計算出各（gè）參數工程值（zhí）。采集單元（yuán）監測到工程值（zhí）達到預警值時驅動聲光報警器，提醒工程技術（shù）人員注意鑽井安全。數據采集單元與觸（chù）摸屏單元（yuán）通過（guò）以太網接口通訊，采集單元通過無線模塊將數據送往遠程監測單元進行顯示記錄。采集單元通過工業以太網絡實現與電控係統 PLC 數據之間的雙向傳輸（shū）。
5 觸摸屏單（dān）元
觸摸屏單元實現人機交互，包括鑽（zuàn）井監測界麵、起下鑽界麵、參數刻度界麵、參數報警等界麵，能進行各儀表參數（shù）標定， 設（shè）置（zhì）各儀表參數報警值，直觀（guān）形象地觀察各儀表參數，方便操作。顯示的數據有：大鉤懸重、鑽壓、大鉤速度、1# 立管（guǎn）壓力、2#立管壓力、吊鉗扭（niǔ）矩、轉盤轉速、轉盤扭矩、頂驅轉速、頂驅扭矩、遊（yóu）車高度、鑽頭位置、井（jǐng）深、泥漿罐體積、泥（ní）漿增（zēng）益、泥漿回流、1# 泥漿泵泵衝泵壓、2# 泥漿泵泵衝泵壓、3# 泥（ní）漿泵泵衝泵 壓、泥（ní）漿泵總泵衝、噸千米指示/設定等。
6 遠（yuǎn）程監控單元
包括無線模塊（kuài）、穩（wěn）壓電源（yuán）、服務器、監視器、鑽（zuàn）井監測（cè）軟（ruǎn）件、彩色打（dǎ）印機、以太網（wǎng）轉換器（qì）等。鑽井遠程監控單元在線生成彩色圖（tú）譜，所有的（de）信（xìn）息自動存儲在服務器，數據按時間順序存儲，現場技（jì）術人（rén）員能夠選擇時間或鑽井深度調出數據記錄並能曲線（xiàn）顯示。鑽井遠程支持（chí）中心生產和決策（cè）人員可通過網絡瀏覽現場服務器鑽井信息。
7 結語
本文提出基於多（duō）電廠煙氣（qì）流（liú）量計的（de）鑽井監測係統，具有擴展性強、 可靠性高的特點。係統中還可以增加多電廠煙氣流（liú）量計信息融合，結合（hé）鑽井區域地層結構，實現鑽前預（yù）測，為保障鑽井安全，科學鑽井提供有力保障。
管道煙氣（qì）流量計 電（diàn）廠（chǎng）煙氣流量計 脫硝煙氣流量計,電廠煙氣流量計 脫硝煙氣流量計,不（bú）鏽鋼煙氣流量計 靶式煙氣流量計,脫硝煙氣（qì）流量計 測煙氣流（liú）量計,脫硝煙氣流量計 鍋爐煙氣流量計在測量飽（bǎo）和蒸（zhēng）汽中對於生產效率的提升 電廠（chǎng）煙氣流量計,管道煙氣流量計 脫硝煙氣流量計在測量（liàng）蒸汽時產生誤（wù）差的來源及解決 電廠煙氣流量計,測量煙氣的流量計 有效增加火（huǒ）電廠煙氣流量計使用壽命的日常維護方法（fǎ）說明（míng） 管（guǎn）道煙氣流量計在氣田生產中使用情況與計量問題分析 煙氣流量計在測量飽（bǎo）和蒸汽中對於生產效率的提升 煙氣流（liú）量計在電廠脫硝（xiāo）係統蒸（zhēng）汽耗量（liàng）過大問題中的分析（xī） 工程設計中插入式（shì）煙氣流量計插入深度的選擇 淺談煙氣流量計在工業行業的應用 煙氣流量計的信號組成及處理與係統實現 對煙氣流（liú）量（liàng）計製造過程進行優化設計 淺析電廠煙氣流量計在鑽井檢測係統（tǒng）方麵（miàn）的應用 淺析高溫煙氣流量（liàng）計安全係統的開發與應用 關於熱式煙氣（qì）流量計的抗幹擾（rǎo）與電磁兼容特性分析 脫硝煙氣流量計的原理選用及安（ān）裝維護與故障處理 脫（tuō）硫煙氣流量計在電廠脫硝係統蒸汽耗量過大的問題分析 鍋爐（lú）煙氣（qì）流量計（jì）的信號組（zǔ）成及處理與係統試驗分析 關於管道煙氣流量計在汽輪（lún）機改造中的應用及安裝調試 電廠煙氣流量計（jì）的（de）原理工作流（liú）程與運行參數及常（cháng）見問題處理 高溫煙氣流量計 高（gāo）溫煙氣流（liú）量（liàng）計選型 脫硫煙氣流（liú）量計,高溫煙氣流量計 不鏽鋼煙氣流量計,測煙氣流量用什麽流量計
引言（yán）
基於多電廠煙氣（qì）流量計的鑽井監測係統通過現場鑽井儀（yí）表（biǎo）電廠煙氣流量計采集鑽機或者修井機設（shè）備信息（xī），監測運轉過程（chéng）中大鉤懸重和鑽壓﹑吊鉗（qián）扭矩﹑1#～3# 泵衝速、1#～3# 泵壓、1#～3# 泵衝排量、1#～ 2# 立管壓（yā）力、轉（zhuǎn）盤轉速﹑轉盤扭矩﹑遊車高度、鑽（zuàn）頭位置、井深﹑ 泥（ní）漿回流百分比、1#～10# 泥漿罐體積、泥（ní）漿罐總體（tǐ）積、頂驅扭矩、頂驅轉速（sù）等多（duō）種參（cān）數的動態變化，幫助決策者及時掌握鑽井工況，為科學鑽井、安全鑽井（jǐng）提（tí）供技術保障。
2 係統整體設計（jì）
鑽井監測係統主要包括：現場鑽井儀表電廠煙氣（qì）流量計、顯示表、 鑽井儀表數據采（cǎi）集單元、鑽井儀表遠程監控單元（yuán）、鑽井儀表觸摸顯示單元（yuán）、防爆接線箱、電纜等設備及附（fù）件。
3 現場鑽井儀表電廠煙氣流量計及顯示表
3. 1 指重及顯示表
死繩（shéng）錨上液（yè）壓包傳來的液壓信號，通過指重表放大機構的連杆及（jí）傘形齒輪轉動齒（chǐ）輪（lún）軸，使指針產生偏轉，指示大鉤懸重和鑽（zuàn）壓。液壓信號連接（jiē）指重變送器（qì），變送器將量程為 0～1000psi（1psi=6.895kPa）的液壓信號轉（zhuǎn）換為 DC4～20mA 電流信號。
3. 2 立（lì）管壓力及顯示表
立管管匯內（nèi）的泥漿壓力通過（guò）電廠煙氣流量計中的膠杯作用在液壓油上，經液壓（yā）管線帶動表針偏轉，從而指示（shì）出立管壓力。變送器將量程為 0～5000psi 的（de）液壓信號轉換為 4～20mA 電流信號。
3. 3 吊鉗扭矩及顯示表
電廠（chǎng）煙氣流量計安裝在吊鉗尾（wěi）繩上，在鑽杆上扣時，在吊鉗尾繩上產生一個與上扣扭矩成正比的拉（lā）力，拉（lā）力通（tōng）過電廠煙氣流量（liàng）計（jì）中（zhōng）的活塞作用在液（yè）壓（yā）油上，再由液（yè）壓管線傳遞到吊鉗扭矩顯示表的（de）彈簧管上，彈簧管的自由端產生位移，通過放大機構帶動表針偏轉，表盤指示出吊鉗扭矩。液壓（yā）管線連接變送器，變（biàn）送器將量程為 0～5000psi 的液壓信號轉（zhuǎn）換為 DC4～20mA 電（diàn）流信（xìn）號。
3. 4 泵衝、轉盤轉速及顯示表
泵衝及轉盤轉速電廠煙氣流量（liàng）計均采（cǎi）用無接觸方式（shì）測量。轉盤的傳動軸焊接的金（jīn）屬物體在電廠煙氣流量計的感應麵附近劃過，產生脈衝信號，通過（guò）鑽台區接線箱輸出給數（shù）據采集（jí）單元。數據采集單元（yuán）輸出的電信號驅（qū）動（dòng）表盤指針（zhēn）偏轉，表盤指示出轉（zhuǎn）盤轉速，單位為 r/min。
3. 5 轉盤扭矩及顯示表
采用機械惰輪或筒式電阻應變測量轉盤扭矩，轉盤扭矩變送器 DC4～20mA 電流信號通過鑽台區接線箱輸出給數據采集單（dān）元。數據采集單元輸出（chū）的電信號驅動表盤指（zhǐ）針偏轉。
3. 6 頂驅（qū）扭矩及頂驅（qū）轉速
從頂驅控製係統輸出 4～20mA 信號，通過鑽台（tái）區接線箱輸出（chū）給數據采（cǎi）集單元。
3. 7 遊車高（gāo）度遊車高度電（diàn）廠煙氣流量計主要由光電編碼器組成，安裝在（zài）滾筒軸上（shàng），當滾筒轉動時，光（guāng）電編碼器將輸出 2 組相位差為 90°的電脈（mò）衝信號，通過鑽台區接線箱輸出給數據采集單元，計算出遊車高度、鑽頭（tóu）位置、井深、起下鑽速度。
3. 8 泥漿罐體積泥漿罐（guàn）體積采用無接觸測量方式。由超聲波探測器發出的脈衝聲波，經泥漿罐（guàn）液麵表麵反射折（shé）回，反射回波（bō）被同一探測器接收，探測器可將脈衝發送和接（jiē）收的時間差轉換成電信號，通過泥漿罐區接線箱輸出給數據采集單元。
3. 9 泥漿回流泥漿回流（liú）接近（jìn）式（shì）電廠煙氣流量計安裝於（yú）鑽機井孔和泥漿罐間的回流（liú）管上，監測泥漿回流管中泥漿回（huí）流百（bǎi）分比。在無泥漿流動時使槳板回到零位。電廠煙氣流量計電信號通過泥漿泵（bèng）區接線箱輸出（chū）給數據采集（jí）單元（yuán）。
3. 10 泥漿（jiāng）泵泵壓
泥漿（jiāng）泵泵壓電廠煙氣流量計采用耐水基泥漿和耐油基泥漿隔膜式壓力變送器，采用法蘭與泥漿泵管匯連接。
4 數據采集單（dān）元
數據采集單元主要由電源模塊（kuài）、隔離（lí）安全柵、PLC 中央處理器模塊（CPU）、信號模塊、通信模塊、無線模塊等組成，整個單元密（mì）封於防爆不鏽鋼箱（xiāng）體內，安裝在鑽台偏房內。來自現場電廠煙氣流量計由變送器處理後，經過安全（quán）柵等進入數（shù）據采集單元信號模塊，采集單元進行數據處理，計算出各（gè）參數工程值（zhí）。采集單元（yuán）監測到工程值（zhí）達到預警值時驅動聲光報警器，提醒工程技術（shù）人員注意鑽井安全。數據采集單元與觸（chù）摸屏單元（yuán）通過（guò）以太網接口通訊，采集單元通過無線模塊將數據送往遠程監測單元進行顯示記錄。采集單元通過工業以太網絡實現與電控係統 PLC 數據之間的雙向傳輸（shū）。
5 觸摸屏單（dān）元
觸摸屏單元實現人機交互，包括鑽（zuàn）井監測界麵、起下鑽界麵、參數刻度界麵、參數報警等界麵，能進行各儀表參數（shù）標定， 設（shè）置（zhì）各儀表參數報警值，直觀（guān）形象地觀察各儀表參數，方便操作。顯示的數據有：大鉤懸重、鑽壓、大鉤速度、1# 立管（guǎn）壓力、2#立管壓力、吊鉗扭（niǔ）矩、轉盤轉速、轉盤扭矩、頂驅轉速、頂驅扭矩、遊（yóu）車高度、鑽頭位置、井（jǐng）深、泥漿罐體積、泥（ní）漿增（zēng）益、泥漿回流、1# 泥漿泵泵衝泵壓、2# 泥漿泵泵衝泵壓、3# 泥（ní）漿泵泵衝泵 壓、泥（ní）漿泵總泵衝、噸千米指示/設定等。
6 遠（yuǎn）程監控單元
包括無線模塊（kuài）、穩（wěn）壓電源（yuán）、服務器、監視器、鑽（zuàn）井監測（cè）軟（ruǎn）件、彩色打（dǎ）印機、以太網（wǎng）轉換器（qì）等。鑽井遠程監控單元在線生成彩色圖（tú）譜，所有的（de）信（xìn）息自動存儲在服務器，數據按時間順序存儲，現場技（jì）術人（rén）員能夠選擇時間或鑽井深度調出數據記錄並能曲線（xiàn）顯示。鑽井遠程支持（chí）中心生產和決策（cè）人員可通過網絡瀏覽現場服務器鑽井信息。
7 結語
本文提出基於多（duō）電廠煙氣（qì）流（liú）量計的（de）鑽井監測係統，具有擴展性強、 可靠性高的特點。係統中還可以增加多電廠煙氣流（liú）量計信息融合，結合（hé）鑽井區域地層結構，實現鑽前預（yù）測，為保障鑽井安全，科學鑽井提供有力保障。
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