液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀的製作方法
2023-08-11 05:34:06
專利名稱：液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動控制裝置，特別是用於液壓動力油管鉗的扭矩自動控制裝置。
用於油田中裝卸油井管柱螺紋的液壓動力油管鉗，其主要由主鉗、背鉗、液壓馬達、液壓油缸和支柱導杆組成，其採用液壓馬達提供的動力通過主鉗及背鉗將多根油管的螺紋逐根擰緊或折卸。液壓動力油管鉗擰扣動力大、效率高，但其扭矩的控制一般採用溢流閥、由人工操作來間接實現的，在工作過程中，特別是在擰緊螺紋時易產生過緊、過松及錯扣(即俗稱的卻絲)現象，而導致油管在井下脫落，造成人力、物力和經濟損失。為此，有人發明了申請號為97235655.x名稱為液壓動力鉗扭矩控制閥。雖然它能對工作扭矩加以控制，供油壓力與扭矩的對應關係呈非線性變化，而不能準確控制其扭矩的大小，且額定的工作扭矩值需經常調整，因而在使用時十分不便。
本實用新型的目的在於提供一種可對液壓動力油管鉗的扭矩實現準確、自動控制的液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀。
本實用新型的技術解決方案是其主要由壓力傳感器、A/D變換器、單片機、控制電路和洩流閥所組成；壓力傳感器裝於液壓動力油管鉗的液壓油缸上，且壓力傳感器與A/D變換器的輸入端相連，A/D變換器的輸出端接於單片機上；單片機接有與電磁閥相連的開關電路，電磁閥與液壓動力油管鉗液壓油路中的液壓馬達相併聯的洩流閥相連。
單片機經驅動電路接有顯示器。
液壓動力油管鉗主鉗旋轉夾頭外側2-8mm處的鉗體上裝有位移傳感器，上述位移傳感器並與單片機相連；單片機上接有由音頻振蕩電路和放大電路組成的報警電路。
單片機經高速寄存器接有印表機。
本實用新型與現有技術相比，它可以對液壓動力油管鉗的扭矩實現自動控制，其工作準確、穩定、可靠，使用方便，克服了液壓動力油管鉗在擰緊油管螺紋時出現過緊、過松等不足之處，並可及時判別錯扣，避免了人力、物力和經濟損失。
圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例的工作原理圖。
以下結合附圖對本實用新型及其實施例作進一步詳述本實用新型主要由壓力傳感器Y1、位移傳感器Y2、A/D變換器、單片機、報警電路、控制電路、洩流閥4、驅動電路、顯示器、寄存器和印表機所組成；壓力傳感器Y1(採用惠斯頓橋式壓力傳感器，如合肥天神電器有限責任公司生產的HM型傳感器)裝於液壓動力油管鉗的液壓油缸7上，且壓力傳感器Y1與A/D變換器(採用ADC0804GAJF)的輸入端相連，A/D變換器的輸出端接於單片機的I/O接口的P1腳；上述單片機採用TA89C51型；單片機的T1接口接有由二極體VD1、三極體BG1、電阻R1、繼電器J1組成的開關電路，上述開關電路中的繼電器J1的觸點開關K與電磁閥J2相連，且電磁閥J2與液壓油路中的液壓馬達M相併聯的洩流閥4相連。位移傳感Y2採用上海天瑞儀表電器公司生產的霍爾接近開關，在液壓動力油管鉗主鉗1的鉗口旋轉夾頭邊緣處對稱地裝有兩塊釹鐵硼磁鋼5，霍爾接近開關裝於距釹鐵鐵硼磁鋼5mm處的液動動力油管鉗主鉗1的鉗體上，霍爾接近開關且與單片機的RXD接口相連；單片機的T1接口接有由音頻振蕩電路和放大電路組成的報警電路。上述音頻振蕩電路由電阻R2、R3、電容C1、C2、C3、HA17555音頻振蕩器所構成；上述放大電路由電阻R4、電容C4、C5、C6、LM386音頻放大器和揚聲器D所構成。單片機經高速寄存器SN74LS273接有TPUP-A型小型印表機。單片機經TMP82C79編程擴散口、由SN74LS224、SN7LS138、DS75451等組成驅動電路接顯示器。
液壓動力油管鉗在擰扣工作時，兩根油管3、8分別被液壓動力油管鉗的主鉗1、背鉗2中的夾頭所夾持，主鉗1的旋轉夾頭由液壓油路中的液壓馬達M提供的動力帶動旋轉，油管3亦隨之旋轉並逐步與油管8相擰緊，兩油管3、8的螺紋之間產生扭矩，背鉗2的尾部扭動，衍接主鉗1與背鉗2的支柱導杆6對裝於背鉗2尾部的液壓油缸7產生壓力，使得裝於液壓油缸7上的壓力傳感器Y1得到一個壓力信號，該壓力信號並由壓力傳感器Y1變成隨工作扭矩變化的1-5V的變送信號，變送信號經A/D變換器變換成模數信號送入單片機中；單片機的編程器設定額定扭矩值。當實時工作扭矩達到額定扭矩值時，單機輸出控制信號送至報警電路中，控制信號由音頻振蕩電路中的HA17555音頻振蕩器產生報警信號，並經電容C1耦合到音頻放大電路中的LM386音頻放大器進行音頻放大，再經電容C4耦合到揚聲器D上，實現聲音報警。單片機同時將控制信號輸出到開關電路中，該控制信號經電阻R1分壓後使三極體BG1導通，繼電器J1吸合，觸點開關K閉合，使電磁閥J2吸合，與電磁閥J2相連的單向洩流閥4打開。從進油口P進入液壓馬達M的高壓油從洩流閥4進入回油口0，液壓馬達4失去動力，主鉗1上的旋轉夾頭停止轉動，從而達到自動控制扭矩的目的。同時，單片機將扭矩信號經驅動電路輸送到顯示器，顯示出實際工作扭矩值。當兩油管3、8出現錯扣時，其工作扭矩雖達到額定扭矩值，液壓馬達M停止工作，但油管3的旋轉圈數沒有達到額定的值，其判別依據是當旋轉夾頭帶動油管3旋轉時，裝於旋轉夾頭邊緣處的兩塊釹鐵硼磁鋼亦隨之旋轉，釹鐵硼磁鋼每旋轉180度，裝於主鉗1鉗體上距釹鐵硼磁鋼5mm處的霍爾開關輸出一個脈衝信號，該脈衝信號經單片機、驅動電路，驅動顯示器，顯示出旋轉的圈數，即兩油管上扣的圈數，供操作者識別，是否達到額定的上扣圈數，而判別出是否出現錯扣現象。並且，單片機將所有的運行技術數據經SN74LS273高速寄存器輸送到TPUP-A印表機中，進行列印記錄，供工程技術人員鑑定工程質量，並可作技術檔案保存。
液壓動力油管鉗在卸扣工作時，支柱導杆6對液壓油缸7不產生壓力，因而卸扣時對扭矩不予控制。
權利要求1. 液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀，其特徵在於主要由壓力傳感器、A/D變換器、單片機、控制電路和洩流閥所組成；壓力傳感器裝於液壓動力油管鉗的液壓油缸上，且壓力傳感器與A/D變換器的輸入端相連，A/D變換器的輸出端接於單片機上；單片機接有與電磁閥相連的開關電路，電磁閥與液壓油路中的液壓馬達相併聯的洩流閥相連。
2. 根據權利要求1所述的液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀，其特徵在於單片機經驅動電路接有顯示器。
3. 根據權利要求1或2所述的液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀，其特徵在於液動動力油管鉗主鉗旋轉夾頭外側2-8mm處的鉗體上裝有位移傳感器，上述位移傳感器並與單片機相連；
4. 根據權利要求1或2所述的液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀，其特徵在於單片機上還接有由音頻振蕩電路和放大電路組成的報警電路。
5. 根據權利要求1或2所述的液壓動力油管鉗自動控制扭矩儀，其特徵在於單片機經高速寄存器接有印表機。
專利摘要本實用新型提供一種液壓動力鉗自動控制扭矩儀。液壓動力油管鉗的液壓油缸上裝有A/D變換器的輸入端相連的壓力傳感器，A/D變換器的輸出端接於單片機上；單片機接有開關電路，開關電路中的觸點開關與液壓油路中的液壓馬達相併聯的洩流閥相連。單片機上還接有顯示器、位移傳感器、報警電路和印表機。本實用新型可對液壓動力油管鉗的扭矩實現自動控制，其工作準確、穩定、可靠，避免了在擰緊油管螺紋時出現過緊、過松及錯扣等不足之處。
文檔編號G01L3/00GK2356336SQ9824256
公開日1999年12月29日 申請日期1998年10月30日 優先權日1998年10月30日
發明者仇宏展 申請人:仇宏展