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电泵井振动监测-振动信号的测量与传输设计

发布时间:2018-11-29 16:23  浏览:

  电泵井振动监测-振动信号的测量与传输设计。在工业现场进行数据采集与监控时通常选用仪表放大器来完成信号的调理,但其在进行长线传输时会产生以下问题:⑴由于传输信号是电压信号,在传输过程中会受到噪声的干扰而不纯洁;⑵传输线的电阻会产生电压降,那么接收端的信号就会产生误差;⑶在现场如何提供仪表放大器所需要的不同工作电压也带来一定问题。

  为了解决上述问题和避开相关噪声的影响,本文借鉴工业上常用的两线制4 mA~20 mA模拟电流环传输机制,其数据传输方式在井下具有较强的抗干扰能力,能够有效解决可靠性问题。4 mA表示零信号,20 mA表示信号的满刻度,20 mA电流通断所引起的电火花不足以引燃瓦斯,因此取20 mA为上限来防爆,下限不取0 mA是为了能够检测断线。

  本文选用美国BB公司生产的两线制V/I变换器XTR115,通过电压信号控制输出电流来传输振动信号。

  XTR115具有如下性能特点:

  ⑴ XTR115属于二线制电流变送器,可将传感器产生的40 μA~200 μA弱电流信号放大100倍,获得 4 mA~20 mA的标准输出。当环路电流接近32 mA时能自动限流。

  ⑵ 芯片中增加了+2.5 V、+5 V精密稳压器,其输出电压精度为±0.05%,可给外部电路单独供电,从而简化了外部电源的设计。

  ⑶ 精度高,非线性,误差小。转换精度可达±0.05%,非线性误差仅为±0.003%。

  ⑷ 专门设计了功率管接口,适配外部NPN型功率晶体管,它与内部输出晶体管并联后可降低芯片功耗。

  ⑸ XTR115由环路电源供电,其允许范围为7.5 V~36 V。

 

  其传输电路。

  U1的8脚为振动芯片U2提供+5 V的电压,这样既可以节省井下电路有限的空间,又减少了经过功能器件后信号的损耗,同时也减少了电流的损耗,使传输到井上的信号更加准确。U1和U3的4脚输出的是转换后的振动电流信号,该信号将随着电缆传回到地面系统进行处理。

  3 振动测试系统的调试

  潜油电泵监测系统采用三相交流电机作为实验室条件来测试该测振系统能否正常工作。采集到的X轴的振动信号输出波形。

  通过观察上面采集的振动波形的时域波形图可知电机运转正常,从其波动范围可看出这个频率与电机的频率基本一致。上述波形的频谱图。

  由振动频谱图可看出电机的X轴振动数据在频域中的主要频率成分都表现在50 Hz 附近,取一尖峰值46.5 Hz,根据该值可求得电机转速为:46.5×60/2=1 395 r/min,这与电机的额定转速基本一致,表明本文所设计的振动测试系统所采集的数据就是电机在正常运行时的振动数据,从而说明该测试系统用于电机振动信号的采集是有效可行的。

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