JDT 5A型陀螺測斜儀的工作原理與維修

王東明

[摘要]本文介紹了JDT-5A型陀螺測斜儀的組成與工作原理，并結合具體實例談了日常維修與常見故障的處理。

[關鍵詞]陀螺儀 工作原理 檢修

[中圖分類號]TF576.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0213-01

JDT-5A型陀螺測斜定向儀是專門為豎井凍結工程的凍結孔鉆孔施工以及大傾角工程孔施工定向而設計的。測斜時不用提鉆具，具有高精度測斜、高精度糾偏定向、在儀器內部設計了兩套相互獨立的計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別對鉆孔測斜數(shù)據(jù)和定向數(shù)據(jù)進行不間斷實時的數(shù)據(jù)處理并存儲和打印出數(shù)據(jù)。測斜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，采用了適應于凍結孔測量的動態(tài)測量傳感器和定軸性能極強的高速運轉電機，在同樣的測量情況下，與常規(guī)測斜儀相比5A型可以進行連續(xù)測量精度高，主軸動態(tài)漂移量小，測斜誤差精度在1‰以內，能夠滿足施工要求，得到普遍使用。

一、測斜井下儀的組成與工作原理

測斜井下儀有機械部分和電器部分組成，中間通過24芯連接插頭連接。其機械部分主要有陀螺房部分、傾斜傳感器、修正電路部分。電器部分通過36伏500Hz變壓器整流輸出正負15伏及12伏直流電源、分別給修正電路[光電管、復合管、繼電器]、基準信號發(fā)生電路、傾斜信號集成放大電路供電。另外通過電容給陀螺供電及修正線圈供電、及信號輸出。

井下儀工作原理主要包括供電和信號輸出兩個方面。在地面儀和井下儀正常的工作狀態(tài)下，下放測斜井下儀在鉆桿內或凍結管內測斜時，傾斜傳感器根據(jù)凍結孔在施工中的傾斜角度輸出相應的信號，幅度經井下儀電器部分放大輸出至地面儀再經過地面數(shù)據(jù)處理箱把從井下儀輸出的電信號通過內部電路轉換成數(shù)字信號通過數(shù)碼顯示管顯示并輸出至打印機。

1、供電。從地面電源箱輸出的36伏500Hz三相交流電分別通過電解電容[50伏100微法]C1 C2 C3 C4 C5 C6輸入至變壓器B1 B2初級，B1次級分別輸出正負20伏交流正負20伏交流經整流橋和三端穩(wěn)壓7815和7915集成穩(wěn)壓電路輸出正負15伏，分別基準方波信號發(fā)生電路741和傾斜信號集成運算放大電N741供電。B2次級輸出14伏交流電源，14伏交流電源經整流橋和三端穩(wěn)壓7812集成穩(wěn)壓電路輸出12伏，分別給修正電路的紅外接收管3DUSI繼電器JRC-5M復合管3DK7 3DK4供電并給三端穩(wěn)壓327供電，通過317穩(wěn)壓輸出3伏直流給修正電路的紅外發(fā)射管HG412供電。另一路從耦合電容次級36伏500Hz直接到陀螺馬達線圈和修正力矩線圈。

2、信號輸出。井下儀陀螺馬達通電一段時間后[3-10分鐘]達到正常轉速，此時可以下放探管至鉆桿和凍結孔內進行測斜。傾斜傳感器初級有方波發(fā)生器741集成電路提供27.5伏的基準信號，交流在13伏。次級x軸和y軸分別根據(jù)其擺錘的幅度輸出相應微弱的電信號，再經過各自對應的放大電路741集成電路進行信號放大后，經過電感L1 L2 L3輸出至地面儀。

二、故障判斷和檢修

根據(jù)地面儀的修正電流表和電壓表的工作狀態(tài)來判斷故障。

1、地面儀的電流表比正常工作電流小或啟動按鈕按下井下儀不啟動。電流表比正常工作電流小，電壓表比正常工作電壓高：根據(jù)故障情況判斷是陀螺馬達沒有工作，重點檢查馬達游絲是否斷路及相應的供電線路是否開路。啟動按鈕按下井下儀不啟動：根據(jù)故障情況判斷是三相供電線路有一相斷路。重點檢查線路輸入部分。

2、地面儀的電流表比正常工作電流大。電壓表比正常工作電壓低。根據(jù)故障情況判斷：一是三相供電線路相間短路或一相對地短路。重點檢查線路輸入部分。二是陀螺馬達使用壽命要到期。[陀螺正常的使用壽命300小時]

3、正常工作時電流表顯示不修正或單邊修正。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點檢查修正電路及相應的連線及插頭部分。如修正電路的12伏供電2.5伏的供電是否正常。紅外發(fā)射管H412是否老化開路，紅外接受管3DU51是否老化開路。繼電器JRC-5M是否損壞，復合管3DK4 3DK7是否損壞等。

4、正常工作時電流表修正回位不及時。根據(jù)故障情況判斷是修正電路工作不正常，重點檢查馬達的上下軸承和傳感器的上下軸承是否轉動正常。修正電路的繼電器開合是否正常。

三、井下儀故障維修實例

1、啟動后地面儀電流表IB中相無電流指示故障

故障分析：地面儀電流表IB中相無電流，造成此現(xiàn)象的電路有測井絞車滑環(huán)開路或測井電纜開路或井下儀內部三相焊接板的焊點接頭開路或24芯插頭開路或電纜頭和井下儀之間的軟連開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來，拔掉電纜頭，測量電纜頭至滑環(huán)插座三相都通正常，把井下儀從探管內取出，測量1、2、3三相正常沒有開路的。由此判斷是電纜頭和井下儀之間的軟連之間有問題。測量軟連1線不通。剝開軟連插頭的包布其線頭脫焊開路。焊好后通電井下儀啟動正常故障排除。

檢修總結：由于測井電纜頭和井下儀之間的軟連開路，三相36伏500赫茲的交流電壓缺一相。陀螺馬達啟動缺相，所以中相電流小，陀螺馬達不啟動

2、啟動后地面儀電流表指示不修正故障

故障分析：由于井下儀啟動正常，電流表不修正，這只能是修正電路的故障，重點檢查相應的連線，紅外發(fā)射電路、紅外接收電路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來拔掉電纜頭，把井下儀從探管內取出，安放在校驗臺上用校驗線連接，通電啟動后測量修正電路12電壓伏正常，2，5伏電壓正常。由此判斷供電正常。停電，分別測量紅外發(fā)射管H412正常紅外接收管3DUSI正常。由于是兩邊都不修正，造成此故障只能是修正電路的公共端，仔細檢查24芯插頭18 19兩線正常，17線不通，取出24心連線檢查對應的17線，發(fā)現(xiàn)焊點開路。焊好后通電啟動修正電路正常。有修正電纜。

檢修總結：由于修正電流是兩邊都不修正，只有是修正電路的公共端才能造成此故障。應重點檢查修正電路的公共端。

3、啟動后地面儀電流表指示修正電流大有時能恢復正常故障

故障分析：井下儀啟動后地面儀電流表指示修正電流大，造成此故障的電路有，測井絞車滑環(huán)3相之間短路，測井電N3芯之間是否短路，陀螺馬達是否老化，陀螺馬達支架上下軸承是否損壞，傳感器支架上下軸承是否損壞，修正電路繼電器工作是否斷開不及時等。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回，拔出電纜頭，卸下絞車滑環(huán)插頭，分別測量電纜頭插頭1、2、3相線之間的絕緣正常，分別測量電纜頭插頭1、2、3相線的對地絕緣正常，由此判斷測井電纜和滑環(huán)正常，接著把測斜井下儀從探管內取出，放在校驗臺上用校驗線連接，通電啟動修正電流正常，此時檢修陷入僵局。為徹底排除故障，把井下儀模擬實際工作狀態(tài)慢慢轉動，發(fā)現(xiàn)當井下儀轉至某一方向時故障出現(xiàn)修正電流大，不及時修正回位。停電至陀螺馬達停止運轉后，用手轉動整個陀螺馬達支架，發(fā)現(xiàn)陀螺馬達支架轉到某一位置時有輕微卡，由此分析是軸承故障，由于陀螺馬達和傳感器之間是單相撥插通過上下螺絲固定，把上部傳感器螺絲松開，旋轉陀螺馬達支架，發(fā)現(xiàn)故障依舊，由此判斷是陀螺馬達支架上下的軸承有問題，拆開馬達框架取出上下軸承檢查發(fā)現(xiàn)是下軸承不好，更換軸承，故障排除。

檢修總結：由于陀螺馬達支架的下軸承輕微損壞，造成馬達支架在旋轉到損壞的位置時其修正電流所產生的力矩抗不過此點的阻力，所以修正電流一直存在，造成修正電流大下不來的現(xiàn)象發(fā)生。

4、啟動正常但無信號輸出故障

故障分析：井下儀啟動正常但是無信號輸出，造成此現(xiàn)象的電路有，傳感器的初級開路，方波信號發(fā)生器損壞，正負15伏電源故障。內部傳感器焊接板的焊點接頭開路、24芯插頭對應的傳感器初級開路。

故障排除：把井下儀探管從井口扛回來拔掉電纜頭，把井下儀從探管內取出上校驗臺，通電測量正負15伏正常，方波信號發(fā)生器輸出的13伏交流正常，接著測量傳感器初級無電壓，由此判斷是24芯插頭至內部傳感器焊接板的焊點接頭之間有問題，仔細檢查發(fā)現(xiàn)是內部傳感器焊接板的焊點接頭有一根虛焊，焊好后，有信號輸出。

檢修總結：由于是傳感器初級焊點虛焊從而造成無信號輸出。