传感器接口部分

1、目 录第一章 传感器系统2第一节概述2第二节传感器分类2第三节 传感器介绍5第四节 传感器参数应用32第二章 Device Net (CAN Open)现场总线32第一节 现场总线的组成及连接32第二节 Device Net（CAN Open）总线型传感器的分类32第三节 CAN适配卡、总线电源35第四节 CAN总线系统接线表36第五节 CAN总线型传感器系统现场使用要点38第六节 总线接插件防护等级39第七节 CAN节点保险丝问题39第八节 注意事项39第九节 CAN节点保险丝更换说明40第三章 传感器接口故障快速排查44第一节 传感器测量的基本过程44第二节 传感器信号传输方式：44第三节

2、 电信号的传输过程45第四节 数字量传感器传输方式48第五节 传感器接口故障部位快速排查49第六节 CAN总线接口系统52第一章 传感器系统 第一节概述传感器是能感受规定的被测量（物理量，化学量，生物量等），并按照一定的规律 转换成可用输出信号（通常的电量）的器件或装置。输出信号有不同的形式，如电压、 电流、脉冲、频率等，以满足信号的传输、处理、记录、显示和控制的要求。在自动检测与控制系统中，传感器处于系统之首，其作用相当于人的五官，直接感 应外界信息。因此传感器能否正确感受信息并将其按规律转换为所需信号，对系统质量起决定性的作用。自动化程度越高，系统对传感器的依赖性越大。各个传感器除有上述

3、基本要求外，因为使用环境恶劣，对于传感器的可靠性有着更高的要求。第二节传感器分类传感器的分类有许多种方法。可以按被测量来分，也可以按输出量来分，还可以按 工作原理来分。如何分可根据具体的场合和兴趣点来确定。综合录井仪配接传感器很多，从使用者的角度来看，感兴趣的是被测量本身。按被测量来分类传感器，如表所示：传感器种类测量参数压力大钩负荷立管压力套管压力扭矩碳酸盐温度入出口温度电导率入出口电导率密度入出口密度液位（体积）1 到 4 号体积化学硫化氢流量出口流量脉冲大钩高度13 号泵冲转盘转速从仪器构造的角度来看，习惯上以输出量来区分，即分为模拟量传感器和数字量传感器。综合录井仪所配接的传感器，除了

4、大钩高度、泵冲和转盘转速是数字量传感器外， 其他参量所用传感器都是模拟量传感器。1、 传感器性能描述传感器的性能描述是以技术指标的形式表示的，它既是衡量传感器质量好坏的重要 标准，也是系统检验（或校验）的理论基础。一般来说，传感器的特性可以从静态特性和动态特性两个方面来描述。所谓静态特性，是指传感器在稳定信号的作用下所表现的输入输出关系，例如线性度、精度等指 标。所谓动态特性，是指传感器在随时间变化的信号作用下传感器的输入特性，例如响 应时间等指标。由于钻井工程的特殊性，综合录井仪所配传感器测量系统主要关心量程、 精度、分辩率、稳定性和响应时间，下面分别加以介绍。1、 量程1.1 量程是指传感

5、器预期被测量值的范围，有时又称测量范围。一般用传感器允许测量的上下极限值来表示，其中上极限值又称为满量程值（F.S.）。例如，大钩负荷传感器的测量范围是 05 MPa （04000KN）。1.2 精度 精度又称精确度，表示测量结果与被测量“真值”的接近程度。精度一般在校验或标定的过程中来确定，此时“真值”要靠其它更精度的仪器或工作基准来给出。精度可以用极限误差来表示，也可以用“极限误差”与满量程之比按百 分比数给出即：精度 = 极限误差/ F.S. * 100%精度规定了测量时最大的容许误差，因为测量的各个环节均会引入误差，在选择传 感器时其本身的精度要高于综合录井仪部颁标准所规定的指标，以保

6、证整个测量的精 度。有些时候以“误差”代替“精度”指标来规定对精度的要求。1.3 分辩率分辩率指传器所能探测的最小的输入增量。例如当钻井液入口密度由原值 1.12 g/cm3 增加 0.004 即增加到 1.124 g/cm3 时，系统检测不到变化。只有当变量增加到 0.01 g/cm3 时系统才能够测量出这种变化。即密度测量的分辩率是0.01g/cm3。分辩率反映 了测量系统对输入的敏感程度。1.4 稳定性 稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。稳定性有两个方面的内容，其一是指外加条件不变的情况下，经过一段时间输出的变化，通常用时间零漂 表示。另一方面指外加条件变化（主要是

7、环境温度）时，输出的变化，通常用温漂表示。因为综合录井仪使用环境条件的特殊性，温漂是非常主要的指标之一。1.5 响应时间 响应时间是指从输入量开始起作用到输出指示值进入规定稳定值的范围所需要的时间。它是一个动态特性指标，表征了测量系统对输入变化的反应速度。在某些参数的 测量中，响应时间是非常重要的参数。例如 H2S，若测量系统的响应时间过长，不能及时发现 H2S 超限的异常情况，后果是非常严重的。2、 电信号及其传输信号是携带了某种信息变化的波形。在数学上，信号可以表示成一个或多个变量的 函数，这个函数蕴含着输出随输入变化的规律。在综合录井仪中，信号函数均为线性变 化，即 Y=kX+b 这种形

8、式。1、 电信号在电子测量系统中传递和处理的信号都是电信号，也就是说无论信号函数的自变量 是什么，其因变量都是电特性的，通常是电压或电流。例如当我们用传感器测量大钩负 荷时，大钩负荷是自变量，而传感器的输出是因变量。如果是电压输出，大钩负荷传感 器信号就可表示为 Vo（伏特）= kf+b。 若是电流输出，那么大钩负荷信号又可表示为 Io（mA）= kf+b。输出是电压形式的信号称为电压信号。可以用万用表的电压档测量。 输出是电流形式的信号称为电流信号。在综合录井仪的传感器总线上传送的是420 mA 的电流信号，可以用万用表的电流档测量。此时，万用表要串接在回路中。电 压信号和电流信号的测量方法

9、如下图：传输线 传输线VA电压信号的测量 电流信号的测量 在实际应用中，电压和电流信号是可以相互转换的，也就是说无论是以哪种形式存在，其内涵是一致的。2、 电信号的传输传送传感器信号有两种情况，即变送器前传递和变送器后传递。综合录井仪的信号 传送均采取变送器后传送。此时又有电流信号和电压信号之区分。如为电压信号，除传 送信号的两根线外，还需两根电源线，称为四线制传送。如为电流信号，只用两根导线 就够了，因此又称为二线制。由于电压信号易受导线电阻和干扰信号的影响，因此工业 现场多采用电流信号传送，即二线制传送方式。综合录井仪均采用变送器后的二线制传送，即电流信号传送，电流传输方式所 接收的信息不

10、会受到传输线压降，杂散热电偶，接触电势和接触电阻以及电压噪声等因 素的影响，在工业现场具有独特的优点。同时可加以偏置电流以区别有无信息。因此综 合录井仪选用 420mA 电流来传送传感器信号。第三节 传感器介绍1、 泵冲转速传感器泵冲和转速的检测使用同一种传感器，型号为 LJ30A4-15-ZBM 型电感式接近开关。1、 工作原理转盘转速传感器是一种电感式接近开关，用于测量泵冲冲程或钻盘转速。 传感器内部电路由振荡、检波和输出级组成，振荡线圈在四周产生交变磁场，当有金属物体接近线圈时，磁场在金属物体中产生涡流，能量上的损失使振荡器振荡减弱以 至停振，经检波和输出级后变为高电平，指示灯亮；在没有

11、金属物体接近时振荡器起振 为低电平输出，指示灯灭。本传感器具有电压范围宽、重复定位精度高、频率响应快、 使用寿命长、耐振动、耐腐蚀、防水等特点。传感器本体有显示动作的指示灯，使用方便。传感器端引出线缆定义： 该传感器可用两线或三线传输，当使用三根线传输时，引线接法见下表第三栏；当使用两根线传输时，信号输出端从黑色线引出，见下表第二栏。线色定义棕 ：电源+黑 ：电源-兰 ：RL两线传输电源+RL三线传输电源+电源-RL543 芯航空插头定义：1：屏蔽 、2：电源 、 3：信号输出。2、 性能指标a)供电电压：8 30 V DC； 传感器固定螺母b)工作频率：200 Hz；c)动作距离：12 mm

12、；d)输出信号：Imax500 mA；e)出线和输出方式：PNP 型三线常开； 旋进螺纹f)工作环境温度：25+70 。 附图： 泵 冲 / 转 速传感器8654标号描述1引出线2指示灯3安装支架4传感头5小铁块6铁块焊接体7转盘传动轴8固定螺母1 732附图：泵冲/转速传感器安装示意3、 转盘转速传感器安装与维护转盘转速传感器在转盘静止的状态下安装，安装步骤如下：1)在转盘驱动轴上焊上一面积不小于 1.5cm2 的感应块，在转轴转动之处的上面焊上传 感器固定架；2)将传感器安装在支架上，将感应金属块固定于转轴上。调节传感器的固定螺母使感应面与感应块之间的距离为 10mm 左右，传感器尾端有指

13、示灯，当正常工作时，指示灯作闪烁状。注意： 不要让硬物撞击感应面。金属块和感应面应做平行运动。平时注意传感器感应面的清洁，不使金属屑或带有金属屑的油污粘污感应面。避免造成磁短路，使传感器误动作，安装时应避免直接日晒、雨淋，安装点应无强烈腐蚀性和爆炸性气体，以提高可靠性。 转盘转速传感器拆除： 将固定传感器的安装架上螺母拧掉，拆下安装架。将传感器从安装架中旋出。拧掉与之相连的接线箱一端的接头，收线，放置好传感器。2、 绞车传感器用于测量钻井深度参数，传感器型号：SM39 1、 工作原理绞车传感器由定子和转子组成，超小型双脉冲探头平卧在定子槽中，当转子转动时， 转盘上的磁感应器不断从探头表面扫过，

14、于是在输出端得到两组具有相位差的脉冲信 号，它们经过接口电路变为两组计数脉冲送往仪器进行处理。绞车传感器特点：1)抗震动，一体化机械结构，防溅水，安装简便；2)嵌入式检测元件，可靠性、安全性更高；3)电流传输，抗干扰能力强；4)感应式探头，不怕灰尘、油、水污染。 传感器端引出线定义：红：电源正；棕：电源负； 黑(黄)： A 输出；白：B 输出。传感器 A、B 输出端信号：A 相： B 相：'5 芯航空插头座定义：1：屏蔽、2：电源、3：A 输出、4：B 输出、5：电源地。2、 性能指标a) 供电电压： 4.5 15VDC ； b)工作电流： 1420 mA；c)负载阻抗： 800 ；d

15、)工作频率： f0 80 kHz、fmax100 kHz；e)输出信号： 2×12 脉冲圈；f) 工作环境温度：20+85。固定带转动轴G3/4管牙传感器定盘附图：绞车传感器3、 绞车传感器安装与维护传感器可安装于绞车滚筒轴的两端，但其输出相的位序相反，为正确确定转轴方向在绞车接口板上设置有位序反向开关，绞车传感器安装步骤如下：1)将滚筒的导气龙头卸下；2)将传感器 G3/4 英寸的管牙安装到滚筒轴上；3)将导气龙头安装在传感器上；4)把传感器信号电缆及定子皮带固定在滚筒轴导气龙头的进气管线上。注意，一定要将传感器信号电缆、定子皮带与气动管线卡接牢靠，否则绞车高速运转中容易造成传感器

16、断线。注意转轴的维护：安装前清除转轴附着物，安装应平稳可靠；避免沙土进入传感器内部，磨损内部轴承。12标号定义1绞车传感器2导气龙头3导气管线4绞车滚筒轴5绞车滚筒453附图:绞车传感器安装示意3、 压力传感器型号：SCY 系列应变式相对压力传感器。SCY-1 用于测量大钩悬重压力，SCY-2用于测量立管压力和套管压力。1、 工作原理采用离子束溅射和刻蚀工艺，采用高温材料将应变电桥直接制做在金属测压膜片 上。在压力作用下膜片产生应变，应变电桥感受此应变而导致其电阻变化，对应变电桥 所组成的电桥加额定激励电压，则可得到与压力成线性关系的电压变化。传感器感应头 采用金属一体化结构平面设计，可直接与

17、被测量的气体或液体接触，防水耐腐蚀、精度 高、性能稳定可靠。SCY 系列压力传感器霍尔斯曼黑色插头定义：1：电源正 、2：输出信号、 3：空、4：屏蔽。3 芯航空插头座定义：1：屏蔽、2：电源正、3：输出信号。2、 性能指标传感器主体SCY-1/SCY-2 应变式相对压力传感器a)测量范围：05 MPa（SCY-1）050 MPa（SCY-2）；旋紧锣帽线缆引出头b)精度：0.5 (满量程)；c)零点漂移：1 (满量程)(20+50)；d)工作环境温度：-40+60 ；e)供电电压：1236V DC ；f)输出信号：420 mA； g)负载电阻：01200。 附图：压力传感器3、 压力传感器校

18、验与标定压力传感器在开始使用后的一到两个月便应标定一次，以后每半年标定一次，校正 或标定用活塞压力计进行，步骤如下：1)熟悉活塞压力计的操作，保证油路不堵不漏；2)按下图连好校验设备：3)打开电源，对压力传感器加满量程压力，然后回到零压。反复 1-2 次。如需调整传感器零点和满量程，可打开黑色霍尔斯曼插头调节零点和量程电位器来 实现。注意：在打开霍尔斯曼黑插头时，在一手旋开锣帽的同时，另一手顶紧线缆 引出端，以免传感器内部连接线跟着转动而被拧断。4)压力与输出电流的关系如下表所列：5MPa 压力传感器压力(MPa)012345压力(mA)47.210.413.616.82040MPa 压力传感

19、器压力(MPa)0510203040压力(mA)4681216205) 标定压力传感器应参照校验方法进行。4、 压力传感器安装与维护1)大钩悬重压力传感器 SCY-1 (05MPa) 与油路的连接是通过快速接头实现的，在安 装快速接头时一定要用聚四氟乙烯生料带密封。2)立管/套管压力传感器 SCY-2 (050MPa) 通过本仪器配备的大小头转换装置可直接 与泥浆接触。立管压力传感器安装在钻台上的立管上。 套管压力传感器安装在节流汇管上。因正常工作时压力大，在立管/套管上安装大小头及压力传感器时，一定注意安装 的紧固、密封。为避免从引线端进异物，传感器的线缆引出端应朝下。4、 温度传感器用于测

20、量钻井液温度信号。传感器型号：SCW-1。1、 工作原理本传感器是用铂金属丝制成的测温电阻器，利用金属在温度变化时自身电阻也随着 变化的特性来测量温度，可直接测量液体、气体介质的温度。配有防碰撞的金属外罩架， 具有精度高、分辨率好，安全可靠，使用方便等特点。采用铂电阻作为感温元件 Rt。Rt 和温度 t 的对应关系如下：t()0306090100120Rt()100.00111.67123.24134.70138.50146.06不锈钢护罩由于电阻和温度有上面的关系，所以用精密电阻箱来进行校验和标定，既简单方便，又可靠准确。 温度传感器所用的铂电阻安装在一个不锈钢罩内，铂电阻的四周填充了硅脂，

21、其作用是减震和增加导热性，使铂电阻能更好地反映周围的温度变化。线缆连接盒铂电阻感温头附 图：温 度 传 感 器传感器端引出线定义： 红色：电源、黄色：信号输出3 芯航空插头座定义：1：.屏蔽、2：电源、3：信号。2、 性能指标a)测量范围：0+120 ；b)分辨率：0.1；c)精度：1 （满量程）；d)冰点阻值：100；e)供电电压：1236DV；f)输出信号：420 mA；g)负载电阻：01200。3、 校验与标定温度传感器应定期校验检查，校验可用点温度计作为温度标准，方法如下：方法 1：1)按下图准备好校验器材。电源电流表温度计传感器锅电炉2)冰点校验是在锅内放入适量的水， 加入冰块直到冰

22、块不再融化而形成冰水混合物，此时温度传感器输出应为 4mA(零点)。3)用电炉将水烧至沸腾，在水冷却的过程中测试下列各点的输出值：温度()90807060504030输出(mA)16.0014.6713.3312.0010.679.338.004)注意校验应在水冷却的过程中进行，而不是升温的过程中进行。方法 2：1)用精密电阻箱替代传感器；2)按 Rt 和 t 的关系标定。由于方法 2 较简单且精桷，建议用户使用此法。 传感器零点和满量程的调整可旋开线缆连接盒，反复调电路板上零点和满量程电位器来实现。4、 度传感器安装与维护1)传感器用于测量泥浆温度，可用固定架固定在泥浆池内；2)注意不要使感

23、温头受到强烈震动；3)安装方法： 先将传感器安装架固定在泥浆池上,再将传感器放入泥浆池，深度为传感器探头测量泥浆上半部为宜，再将传感器 固定在安装架上。4)用万用表测量铂电阻阻值为 100146.06，否则即为探头损坏，更换探头即可。测量限制输出在 4 20mA 范围内，超出范围请将前置电路寄回返修。5)传感器要及时清理泥浆，保持清洁，以 保证传感器测量准确，反应灵敏。 5、 密度传感器用于测量钻井液密度信号，型号：YG-CMF3 1、 工作原理密度传感器采用差压式原理来测量钻井液密度。当传感器被竖直放置在钻井液中 时，由于两只带有波纹膜片的法兰在钻井液中所处深度不同，其表面所受压力也就不 同

24、，而两只波纹膜片中心距离是一个常数，因 此它们的差压与液体的密度成线性关系。 由下式计算钻井液的密度：d10×DPH式中 d：密度(gcm3)，DP：差压(ba)，H：两波纹膜片中心在垂直方向的距离(m)，密度传感器的 H 为 0.3m。线缆连接盒法兰保护壳电位器护盖附图：密度传感器YG-CMF3 传感器信号电缆定义： 红色：电源+、兰色：信号输出。3 芯航空插头座定义：1：屏蔽、2：电源、3：信号。2、 性能指标a)测量范围：0.902.76 gcm3；b)精度：0.5 (满量程)；c)分辨率：0.01g/cm3；d)供电电压: 1524V DC； e)负载电阻：100250； f

25、)输出信号：420mA；g)工作环境温度：-40+80 ；h)法兰接液温度：0 - +120 温度；i)安全等级：符合防爆型安全等级标准。3、 校验与标定密度传感器应定期或在上井之前作校验检查，校验可用型管或密度校验仪进行，用 QN-A 型密度校验仪校验时，差压与输出电流之间的关系下表：差压（kPa）2.8834.567.5输出（mA）4.04.358.3513.2417.68零点调节电位器护盖增益调节附图：密度传感器调节端若密度传感器的输出 与上表不符， 可反复调节 传感器线缆连接输出盒上 的 "零位" 和 "量程"电位 器， 直到满足上表对应关 系为

26、止。校验应按如下步骤进行：1)卸螺钉，拿下筒箍；2)将校验夹具装于下法兰上，注意四只 4 的螺钉与水 平成 45°方向安装。3）按图联接电路和气路；4）密度校验仪“校验电“+15V”选择“mA”， 打开电源；5)调节 “压力信号调节” 旋扭使压力输出从 2.88kPa 变到 8.28kPa，然后再回到 2.88kPa，如此重复两到三次；6)按上表逐点校验。标定应按如下步骤进行：将密度传感器、校验仪、接线箱和总线联接好；不打开校验仪的电源， 按第 3 步操作；按下表调节压力输出：差压（kPa）2.8834.567.5密度（g/cm2）0.961.01.52.02.5注意： 校验与标定时

27、，密度传感器应垂直于地面安放。4、 密度传感器安装与维护1)安装方法：传感器安装方法见安装图，先将传感器安装架在钻井 液流动适中的位置上焊好或绑紧；再将传感器竖直放入钻 井液池中，放入深度以不让淤积的岩屑不埋入传感器的下 法兰盘为准，传感器的感应法兰应背向钻井液流动剧烈方 向以保证传感器测量的准确性。2)用塑料布包紧传感器顶部前置电路部分，以防受潮湿 短路。3)钻井液粘附于密度传感器上，要及时清洁保证传感器可靠准确运行。4)每隔 23 个月检查安装架卡口螺栓，适当涂些润滑 油避免锈蚀影响使用。将传感器顶部盖子打开在绝缘 橡胶圈周围涂些绝缘防水硅脂，增加密封性，并可防 止水气钻液侵入腐蚀。将盖子

28、拧紧，线缆捆扎整齐以 备今后上井转场使用。5)在运输或使用中应防止剧烈振动，以避免内部易损件 损环。6、 电导率传感器测量钻井液电导率,传感器型号：GBDW 1、 工作原理电导率传感器由电导率探头和电导率变换器组成。电导率探头由两个平行放置的磁 环线圈组成初、次线圈，外壳采用耐高温、耐酸碱、耐磨损的绝缘材料封装而成。初级 线圈馈以等幅稳频的正弦波激励信号，随着钻井液的电导率的变化，次级线圈的感应信 号也相应变化。电导率变换器对感应信号进行放大、滤波、电压电流变换处理，得到 420mA 标准输出，从而完成对钻井液电导率的测量。线缆接线盒护盖不锈钢保护罩传感器探头附 图 ：电导率传感器传感器信号电

29、缆定义：红色：电源、黄色：信号输出。3 芯航空插头座定义：1：屏蔽、 2：电源、 3：信号。2、 性能指标测量范围：0300 mScm； 工作环境温度：-25+70 ；供电电压：+24V DC； 输出信号：420 mA；重复性误差：<0.5%F.S； 零点调节范围：4 mA +0.4 mA； 满量程输出调节范围：20 mA+2mA；温度补偿调节范围：-1%F.S-5%F.S；3、 校验与标定电导率传感器的校验可先配制用电导率仪测定过的标准电导率的盐水(NaCl 溶液)，然后把电导率传感 器放到标准电导率的盐水中进行标定和检验，这种方 法比较繁琐，通常用电阻箱模拟校验和标定见附图。 当初级

30、馈以正弦激励电流时，在电阻 R 所在回路 所感应的电流 I 与 R 成反比，从而次级感生电动势与 R也成反比，即：0。元件板 3YL1C 上有三个调节电位器，见右 附图，左边为量程调节电位器 W2，右边为零点调 节电位器 W3，下部为温度系数调节电位器 W1。 W1 顺时针方向调节温度系数减小，逆时针方向调节温度系数增大。调节温度系数后要重新调W3整量程电位器 W2 和零点调节电位器 W3，以W2便保证满量程输出值。 方法如下：用一根导线穿过电导率传感器的内孔，导线两端接电阻箱，300ms/cm 的变送器电阻箱阻值放在 3.1,调节 W2 使输出为 20 mA，再把电阻箱放在无穷大调节 W3

31、使输出为 4 mA，W1零点和满量程输出以便保证测量精度，（对于 150ms/cm 的变送器， 满量程时电阻箱的阻值应为 6.2。100502512.56.253.1254mA4.5mA5mA6mA8mA12mA20mA09.38ms18.75ms37.5ms75ms150ms300ms4、 电导率传感器安装与维护传感器安装方法如图所示。 先将传感器安装架在钻井液流动适中的位置上固定好。再将传感器竖直放入钻井液池中，放入深度以不让 淤积的岩屑不埋入传感器的电导率探头为准。安装电导率传感器时注意要将传感器的圆孔对着 钻井液流动的方向，以免将孔堵死，并且不要装得过深。 电导率传感器的前置电路安装在

32、顶部变换器防爆盒的内，电导率探头及变换器防爆盒不能随意转动，否 则会使传感器电缆线断路。使用后要冲洗干净，防止电 导率探头受碰撞。电导率传感器传感器支架泥浆槽盖板电导率传感器安装示意图7、 超声波液位传感器泥浆池体积传感器是用来测定泥浆池内的泥浆液 面的绝对深度。1、 工作原理：超声波液位传感器从换能器发射出一系列超声波脉冲,每一个脉冲由液面反射产生 一个回波并被换能器接收，并采用滤波技术区分来自液面的真实回波及由声电噪声和运 动的搅拌器叶片产生的虚假回波，脉冲传播到被测物并返回的时间经温度补偿后转换成 距离。传感器信号电缆定义：传感器设置键传感器探头红色：电源 、黄色：信号输出3 芯航空插头

33、座定义：1：屏蔽、2：电源、3：信号。2、 性能指标 测量范围：0.25 5 m；精度：0.25%； 附图：超声波传感器液位传感器输出信号：4 20mA；安装架工作电压：12 28V dc；超声波液位传感器声道工作温度：-20°C +100°C； 泥浆槽盖板防爆等级：EEX ia IIC T4； 防护等级：IP65。3、 超声波液位传感器安装注意事项：1)超声波液位传感器位置应使其有一条垂直于液面的畅通的声通道。 超声波传感器安装示意图2) 超声波液位传感器不应与粗糙罐壁、横梁和梯子等物相交。3)传感器应安装在符合规定的温度范围并适 合于其防护等级及构成材料的区域内，前盖

34、应能够接近进行编程、接线和观察显示值。4)传感器应远离高压或强电工作区、接触器及 可控硅控制驱动器。5)传感器安装盲区大于 25cm。8、 浮球式体积传感器1、 工作原理体积传感器的工作原理是基于液位的变化引起电阻的变化而制作的。传感器的不锈钢直管内有一根 2.2 米的测量杆。杆上每隔一 厘米有一只干簧管和一只 15的电阻，安装管外套有一只带磁环的浮球。浮球在杆上的 位置变化，引起杆上不同点的干簧管的吸合，则测量杆总电阻值也发生变化。把此电阻 值经前置电路转换成电信号，从而测得浮球在杆上的位置。当把传感器垂直安装于泥浆 池中后，则测得泥浆池中泥浆的液面高度。根据池底面积，便可求得泥浆池中泥浆的

35、体积。呢龙线缆密封头不锈钢杆不锈钢浮球附图：磁簧管浮球式体积传感器3 芯航空插头座定义：1：屏蔽、2：电源、3：信号。2、 性能指标 测量范围：02.0 米；分辨率：1 厘米； 精度： 0.5%；供电电压：1324VDC±10%；输出信号：420 mA（阻值变化范围 03K）；负载电阻：03k；工作环境温度：-10+100；3、 校验与标定1)按下图连接好电源和仪表。红线感器电源传感器 地 黄线感器 电流表器 2)移动浮球使其下端同不锈钢管的 0cm 刻度线对齐,调整前置电路板上的 RP2 电位器,使电流表读数为 4mA。3)移动浮球使其下端同不锈钢管的 200cm 刻度线对齐,调整

36、前置电路板上的 RP1 电位 器, 使电流表读数为 20mA。4)重复2)、3)直到满足要求为止。5)移动浮球使其下端同不锈钢管的 40cm、80cm、120cm、160cm、200cm 刻度线对齐， 读取相应的电流表读数。高度（厘米）048120160200输出（mA）4X2X3X4X5204、 浮球体积传感器安装与维护安装：液位传感器a)先将浮球套住不锈钢直管，再在不锈钢直管的底 部固定好防脱卡环，卡环固定螺丝一定拧在不锈 钢直管的凹槽内。b)在泥浆池上固定好传感器安装架。c)将不锈钢直管如图所示固定在安装架上安装架，直管固 定时，一定要保持同地面垂直，以泥浆槽盖板感器便浮球上下活 动灵活

37、。d) 按线缆连接定义连接好传感器同采集e) 机（接线 箱）连线后，加电标定使用。 维护：1)不加电，打开尼龙线缆密封头，由最底端到最高端移动浮球，测量前置电路板上的“1”和“2” 之间的电阻，阻值应有变化，浮球每移动 1cm， 阻值变化约 15，否则，说明干簧管或电阻有问 题。2)在确定干簧管、电阻和电路板无问题后，按要求加电， 液位传感器安装示意图传感器仍无输出信号或输出信号不对，则是前置电路有故障。3)传感器要及时清理泥浆，保持清洁，保证传感器测量准确，反应灵敏。9、 顶丝式转盘扭矩传感器型号： YLC-15/200KN1、 工作原理顶丝式转盘扭矩传感器为应变式测力传感器。在钻井时，转盘

38、驱动钻具的旋转过程中，会在转盘四周的顶丝上产生反作用力，顶丝上所受力的大小与转盘扭矩成正比。根 据这一力学原理，将顶丝式转盘扭矩传感器代替其中一个顶丝，通过测量扭矩传感器上所受压力的大小，就可以反映出转盘扭矩的大小。钢缆经转换电路将扭矩传感器的电桥输出 信号转换为电流信号。对接头传感器信号电缆定义：红色：电源 、黄色：信号输出3 芯航空插头定义：1：屏蔽、2：电源、3：信号。传感器主体附图：顶丝扭矩传感器2、 性能指标测量范围： 0150kN·m； 输出信号：420mA； 供电电压：1236VDC 工作环境温度：-20+85； 负载电阻：01200；等级： 0.3 。3、 顶丝扭矩传

39、感器安装与维护1) 机械扭矩传感器安装在钻台的横梁一侧，如下图所示：2）安装按如下顺序进行：a)拆掉标有 * 的四个顶丝中的一个b) 在转盘的四角下方各放一块不锈钢 (或尼龙滑片，以减小转盘的静摩擦力，如用不锈钢滑片用 3mm 厚的，用尼龙滑片则用 5mm 的。c)将顶丝架焊接在横梁上，顶丝架与横梁距离要大于扭矩传感器厚度。d)将扭矩传感器侧放在转盘与顶丝架之间，用顶丝顶住扭矩传感器的受力端如图所示：e)通过顶丝给扭矩传感器加 1020kN 的力作为零点。10、 顶丝式转盘扭矩传感器型号： YLC-15/200KN1、 工作原理顶盘式扭矩传感器为应变式测力传感器。在钻井时，通过钻台顶丝架上的顶

40、丝将其 顶在钻台横梁的一侧，当转盘转动时横梁会因受到转盘扭矩的作用而产生物理形变，从 而使扭矩传感器受力，传感器产生的信号经放大、滤波、转换成为标准电流信号。 传感器变送器 3 芯插头、连接线缆 3 芯航空插头接线定义均为：变送器1：为屏蔽 2：为电源正 3：为输出信号。 2、 3.10.2性能指标传感器主体量程：50KN；输出信号：420mA 两线制； 供电电压：+24VDC； 附图：顶盘式扭矩传感器工作环境温度：-40+80；精度等级：0.5%FS。3、 顶盘扭矩传感器安装与维护传感器的安装1)用户在装载传感器时，应保证加载力的作用线与传感器受力轴线重合，以免侧向力 带来误差。2)安装与维

41、护：机械扭矩传感器安装在钻台的横梁一侧，安装如下进行：把号顶丝后退 78 cm，（如果有缓冲垫子去掉），把传感器受力孔套进顶丝前端， 然后把顶丝上到位即可。初始力的调整：先把传感器与测量系统连接好，紧顶丝（根据灵敏度的要求），使电流指示 68 个毫安为宜，也可以根据显示扭矩值的大小需要调整初始灵敏度。其方法：如要提高灵敏度，紧顶丝使原始电流最大不超过 10 毫安，过大易使传感器过载而损坏；降低灵敏度则松顶丝，电流不能小于 6 毫安，否则会造成扭矩异常。当初始植调 整好以后，一定要把顶丝背锣帽上紧，以防松动。21344、 传感器维护：1)变送器电路具有极性保护功能，当电路电源极性接反时不会烧坏电

42、路，但输出为零， 因此如果遇到输出电流为零时，就要检查信号电缆是否接错或开路，也可以考虑是 否电源极性接反。2)当座瓦卡可能会出现扭矩增大现象，这是因为转盘不平的原因，但不会影响测量和 损坏传感器，如果要解决此现象可把传感器安装在 3 号顶丝的位置，但会影响灵敏 度。3)传感器受力孔底部装有承压芯，使用时注意不要丢失，没有承压芯传感器的测量数 据会受影响。4)钢丝电缆、传感器电缆和接头部分不要用力拉或者扭转，传感器部分不能用水冲洗。5)变送器固定在防水、防晒。便于操作安全的位置。11、 电扭矩传感器型号型号：HR-60071、 工作原理HR-6007 型交、直流电扭矩传感器的基本原理是霍尔效应

43、，当流过导线的电流变化 时，电流在其周围产生的磁场发生变化，使得霍尔器件中有一定的电压输出。它是通过 测试驱动电机的供电电流来获得转盘扭矩参数的，传感器采用了夹钳式结构，便于安装 使用，输出是 420mA 的标准电流信号。传感器接线定义： 红：24 VDC绿（黄）：420mA 输出 黑（绿）：COM(地)2、 性能指标测量范围：01000开合螺钉穿孔方向箭头输出信号：420mA频率响应：451000Z（交流） 精度：FS(25) 穿线工作电源：24V(±5%) 温度漂移：±0.01%/线性：优于 0.1% 原边穿孔：50mm 附图:电扭矩传感器工作温度范围： 25 +80

44、变压器负载能力：450 供电电压：1536V（DC）3、 标定方法电扭矩传感器的标定按下图进行： 电源扭矩传感器电源420mA滑线变阻器1)由于电扭矩测量电流范围很大，实验室无法覆盖，因而通常用导线多次穿过测量孔的方法。设一根导线次穿过测量孔，导线中的电流强度为 I 安培，因为每一股中 I 的方向 一致，所以根据奥斯特定律，相当于一根电流强度为 nI 的导线穿过测量孔。这种方法 只要较小的电流源即可标定较宽的范围。2)根据 nI 值与传感器的对应输出值进行标定。4、 电扭矩传感器安装与维护1)打开夹钳固定螺钉，将传感器安装在转盘驱动马达的主动力电缆上，用泡沫塑料将 被测导线缠上并调整缠绕的厚度

45、，使夹钳关上后被测导线能被固定园孔中不晃动， 上紧螺钉。并固定螺丝。2)安装时必须使传感器壳体上的电流箭头与所测线路上的直流电流方向一至（兰色那 面为电流输入方向，黑色那面为电流输出方向 ，千万不要安错方向 ）。3)在卡口螺钉上，适当涂些黄油，以避免锈蚀。4)传感器应避免长时间受雨水侵淋和太阳曝晒。本传感器是工程塑料外壳，不能受到 强力的冲击和摔打。使用时要注意，由于传感器和变送器是一体化封装，如遇意外损坏，只能更换新的传感器。12、 出口流量传感器型号 SCL-1 1、 工作原理出口流量传感器是一种靶式流量传感器。是用于测量石油钻井泥浆出口流量相对变 化，利用泥浆流体连续性原理和泊努利方程，

46、以及挡板受力的分析，可得出流量与传感 器挡板之间的关系，并以电阻器的阻值线性变化反映挡板的角位移，即可测得钻井液流 量的相对变化。传感器信号电缆定义：红色：电源黄色：信号输出线缆连接 3 芯航空插头定义：1：屏蔽、2：电源、3：信号。2、 性能指标活动挡板测量范围：测相对变化，无绝对量程； 档板张开角度：045； 阻值变化范围：20270； 附图：流量传感器工作温度： -2080。3、 出口流量传感器安装维护安装及注意事项：1)传感器的设计已考虑到适用于不同的钻机，不同尺寸的出口管线，其挡板安装的相 对位置可以上下移动，挡板的中心线位置上开有 5 个长孔，便于调节。2)传感器上备有二种加重块，

47、可由用户在现场根据不同的情况自由选用，可单独用一块，也可二块叠用。如泥浆流速很大，传感器摇臂冲到极限位置时，可以适当增加配重。泥浆流速较小时，可以适当减小配重。3)将传感器固定架固定在准备好适当槽孔的出口管线上，然后将传感器用螺栓固定在 框架上。也可以用固定架固定在泥浆出口处的泥浆槽内。挡板的浸入深度以不被沉砂搁滯为宜，且在安装后，应检查挡板可在管内空间自由摆动，不与管线内壁相碰。 否则影响传感器输出信号的正确性。4、 维修和保养 ：1)如果流量传感器在正常使用中无信号输出，应检查传感器连接电缆有无断线和短路。2)检查流量传感器的故障，可将传感器从泥浆槽中取出，用万用表的电阻档测量流量 传感器

48、连接电缆的红线和黄线，其阻值应小于 20270 之间，并随着挡板的角度的改变有响应的变化。如果不正常，可用相同规格的电阻器调换原有的电阻器，如挡板有卡滞现象，不改变角度，应拆开上部钢罩，检查内部机械部件，排除机械传 动部分的故障后，在活动部分加注润滑油。3)电位器更换方法：a)打开护罩，取下小齿轮上的 M3 螺丁钉，拿下小齿轮，焊下电位器线头，取下 电位器上的紧固螺母后，拿下电位器。b)换上相同型号的电位器，根据引出脚接线规定焊接。c)调整电位器的阻值使之为 20 ，把挡板放到起始位置，装上小齿轮。旋紧小 齿轮上紧固螺丁钉。4)当泥浆粘附于传感器上的活动部件时，应及时清洗，以保证传感器可靠工作

49、。5)电缆的铺设，以不易碰砸损坏，架设安全可靠为原则。6)传感器的活动部件，应经常加油润滑，使之活动灵活。13、 硫化氢传感器型号：SK-6404 固定式硫化氢气体检测探头。1、 工作原理应用控制电位电解法原理， 其构造是在电解池内安置三个电极：工作电极、对电 极和参比电极，并施以一定的极化电压，用薄膜同外部隔开，被测气体透过此膜到达工 作电极，发生氧化还原反应，此时传感器将有一输出电流，此电流与硫化氢气体浓度成 正比关系，经电路变换为 420mA。传感器信号接线定义：红线为电源，黄线为信号输出。传感器 3 芯航空密封插头定义：1 芯为屏蔽、2 芯为电源、3 芯为信号输出。2、 性能指标a)检

50、测范围：0200ppm；b)检测误差：±8(满量程)；c)响应时间：小于 50 秒(90响应)；d)工作电压：1215VDC；e)工作时间：长期连续工作；f)输出信号：420mA；传感器探头g)使用环境条件：温度：-10+45， 湿度：95RH，大气压力：86106kPa，保存温度：-20+50h)寿命2 年； 附图：硫化氢传感器i)防爆标志：dCT6。3、 标定说明1)零点调节： 接线无误后加电检查，这时探头应有输出，由于需要极化时 间，所以在 加电 24 小时后， 探头的输出才能趋于稳定。打开探头的上盖可见到电路板上有 2 只电位器，分别标为 S 和 Z， 其中 S 是调节增益大小的， 而 Z 则是调节零点的。 在纯净空气中，当输出稳定后，调Z电位器使探头的输出为 4mA，主机显示为0ppm，待输出稳定后，零点调节完成。2)量程 (增益)调节：将已知浓度的标准硫化氢气体， 通过流量计控制在 300ml/min， 再通过导管与附带的标气罩连接，将标气罩套在探头防虫网上通气 1min 后，调节 电位器 S 使主机的显示值与气体标准值相同，待输出稳定后停气，然后在纯净空气 中观察探头能否回到零点，检查无误，再重复一次无问题，标定结束。4、 硫化氢传感器安装安装与维护1