[实用新型]一种动力钳监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动力钳监控系统。

背景技术

动力钳广泛应用于石油、地质等各行业，分为气动和液压两种。在石油行业， 动力钳分为钻杆动力钳、套管动力钳和油管动力钳。为了保证石油钻杆、套管或 油管上扣卸扣的安全，国际上针对不同钢级不同尺寸的材料制定了API参数， 规定了动力钳上卸扣的扭矩范围。如果上扣扭矩过大，就会损坏油套管螺纹，出 现粘扣，影响螺纹连接强度和密封性。如果扭矩太小，就会导致松扣、脱扣和密 封不严。因此下油套管时对动力钳扭矩的监控，是确保油井作业安全的一个重要 措施。

目前对扭矩的监控有两种手段，一是间接测量，二是直接测量。间接测量的 方法是通过测量液压压力，间接判断出动力钳的扭矩。这种方法简单，但是误差 太大。直接测量就是通过扭矩或拉力传感器测量出动力钳的扭矩，这种方法精度 高，但是安装使用不方便。

传统的监控是把各传感器连接到监控测量装置上，然后由计算机进行数据处 理。但是由于实际操作场所复杂，这种方式存在以下问题：1、连接线多，不仅 繁琐而且容易出错；2、油井作业范围宽，一般都在方圆几十米甚至上百米，有 线连接的方式非常不方便，而且不方便携带。由于动力钳属于运动机械，连接线 非常容易缠绕甚至拉断，操作人员也非常不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种通过无线网络联接的动力钳监控系统，减少布 线，使得操作更加简单安全。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种动力钳监控系统，包括无线数据记 录子系统，以及与无线数据记录子系统无线通信联接的一体式无线拉力/扭矩传 感器、一体式无线自发电转速测量传感器、无线现场监控器和无线液压站监控子 系统；所述一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测量传感器安 装在动力钳上；所述无线液压站监控子系统安装在动力钳的液压站内；所述无线 液压站监控子系统根据一体式无线拉力/扭矩传感器和一体式无线自发电转速测 量传感器采集的数据对液压站的溢流阀进行控制，并实时监控液压站电动机的电 流、转速以及液压油的压力和流速。

所述一体式无线拉力/扭矩传感器由锂电池供电，包括第一单片机，以及与 第一单片机电连接的应变片电桥和第一无线通信模块。

所述一体式无线拉力/扭矩传感器的第一单片机和第一无线通信模块均采用 超低功耗芯片。

所述一体式无线自发电转速测量传感器包括齿轮、转子、永磁铁、三个线圈、 测量电路、第二单片机和第二无线通信模块；所述齿轮安装在动力钳上，转子与 齿轮啮合，永磁铁安装在转子上，三个线圈套设在永磁铁外部，三个线圈与测量 电路电连接；所述测量电路和第二无线通信模块均与第二单片机电连接。

所述一体式无线自发电转速测量传感器的第二单片机和第二无线通信模块 均采用超低功耗芯片。

所述无线现场监控器包括第三单片机，以及与第三单片机电连接的显示模 块、声光报警模块、输入模块和第三无线通信模块。

所述无线现场监控器的第三单片机和第三无线通信模块均采用超低功耗芯 片。

所述无线现场监控器采用220V供电，并设有后备蓄电池。

所述无线数据记录子系统包括计算机和无线收发器；所述无线收发器与计算 机的RS232串口或者USB接口连接；所述一体式无线拉力/扭矩传感器、一体式 无线自发电转速测量传感器、无线现场监控器和无线液压站监控子系统均与无线 收发器无线通信联接。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

(1)本实用新型的各部分通过无线网络联接，不仅能实现高精度测量控制 的要求，而且减少了大量的布线，使得操作更加简单安全。

(2)本实用新型的一体式无线拉力/扭矩传感器的第一单片机和第一无线通 信模块均采用超低功耗芯片，使得锂电池可以在一次充满电后应用超过半年。

(3)本实用新型的一体式无线自发电转速测量传感器不需要电池供电或外 接电源，使用寿命长。

(4)本实用新型的无线现场监控器的声光报警模块使其具有报警功能，当 扭矩达到或超过设定的API最佳扭矩时，立即产生报警声光信号，提示操作人 员及时松闸；输入模块使其具有现场操作功能，如清零、上卸扣标记以及现场设 定功能。

附图说明