JDT 5A型陀螺测斜仪的工作原理与维修

王东明

[摘要]本文介绍了JDT-5A型陀螺测斜仪的组成与工作原理，并结合具体实例谈了日常维修与常见故障的处理。

[关键词]陀螺仪 工作原理 检修

[中图分类号]TF576.7 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0213-01

JDT-5A型陀螺测斜定向仪是专门为竖井冻结工程的冻结孔钻孔施工以及大倾角工程孔施工定向而设计的。测斜时不用提钻具，具有高精度测斜、高精度纠偏定向、在仪器内部设计了两套相互独立的计算机数据处理系统，分别对钻孔测斜数据和定向数据进行不间断实时的数据处理并存储和打印出数据。测斜数据处理系统中，采用了适应于冻结孔测量的动态测量传感器和定轴性能极强的高速运转电机，在同样的测量情况下，与常规测斜仪相比5A型可以进行连续测量精度高，主轴动态漂移量小，测斜误差精度在1‰以内，能够满足施工要求，得到普遍使用。

一、测斜井下仪的组成与工作原理

测斜井下仪有机械部分和电器部分组成，中间通过24芯连接插头连接。其机械部分主要有陀螺房部分、倾斜传感器、修正电路部分。电器部分通过36伏500Hz变压器整流输出正负15伏及12伏直流电源、分别给修正电路[光电管、复合管、继电器]、基准信号发生电路、倾斜信号集成放大电路供电。另外通过电容给陀螺供电及修正线圈供电、及信号输出。

井下仪工作原理主要包括供电和信号输出两个方面。在地面仪和井下仪正常的工作状态下，下放测斜井下仪在钻杆内或冻结管内测斜时，倾斜传感器根据冻结孔在施工中的倾斜角度输出相应的信号，幅度经井下仪电器部分放大输出至地面仪再经过地面数据处理箱把从井下仪输出的电信号通过内部电路转换成数字信号通过数码显示管显示并输出至打印机。

1、供电。从地面电源箱输出的36伏500Hz三相交流电分别通过电解电容[50伏100微法]C1 C2 C3 C4 C5 C6输入至变压器B1 B2初级，B1次级分别输出正负20伏交流正负20伏交流经整流桥和三端稳压7815和7915集成稳压电路输出正负15伏，分别基准方波信号发生电路741和倾斜信号集成运算放大电N741供电。B2次级输出14伏交流电源，14伏交流电源经整流桥和三端稳压7812集成稳压电路输出12伏，分别给修正电路的红外接收管3DUSI继电器JRC-5M复合管3DK7 3DK4供电并给三端稳压327供电，通过317稳压输出3伏直流给修正电路的红外发射管HG412供电。另一路从耦合电容次级36伏500Hz直接到陀螺马达线圈和修正力矩线圈。

2、信号输出。井下仪陀螺马达通电一段时间后[3-10分钟]达到正常转速，此时可以下放探管至钻杆和冻结孔内进行测斜。倾斜传感器初级有方波发生器741集成电路提供27.5伏的基准信号，交流在13伏。次级x轴和y轴分别根据其摆锤的幅度输出相应微弱的电信号，再经过各自对应的放大电路741集成电路进行信号放大后，经过电感L1 L2 L3输出至地面仪。

二、故障判断和检修

根据地面仪的修正电流表和电压表的工作状态来判断故障。

1、地面仪的电流表比正常工作电流小或启动按钮按下井下仪不启动。电流表比正常工作电流小，电压表比正常工作电压高：根据故障情况判断是陀螺马达没有工作，重点检查马达游丝是否断路及相应的供电线路是否开路。启动按钮按下井下仪不启动：根据故障情况判断是三相供电线路有一相断路。重点检查线路输入部分。

2、地面仪的电流表比正常工作电流大。电压表比正常工作电压低。根据故障情况判断：一是三相供电线路相间短路或一相对地短路。重点检查线路输入部分。二是陀螺马达使用寿命要到期。[陀螺正常的使用寿命300小时]

3、正常工作时电流表显示不修正或单边修正。根据故障情况判断是修正电路工作不正常，重点检查修正电路及相应的连线及插头部分。如修正电路的12伏供电2.5伏的供电是否正常。红外发射管H412是否老化开路，红外接受管3DU51是否老化开路。继电器JRC-5M是否损坏，复合管3DK4 3DK7是否损坏等。

4、正常工作时电流表修正回位不及时。根据故障情况判断是修正电路工作不正常，重点检查马达的上下轴承和传感器的上下轴承是否转动正常。修正电路的继电器开合是否正常。

三、井下仪故障维修实例

1、启动后地面仪电流表IB中相无电流指示故障

故障分析：地面仪电流表IB中相无电流，造成此现象的电路有测井绞车滑环开路或测井电缆开路或井下仪内部三相焊接板的焊点接头开路或24芯插头开路或电缆头和井下仪之间的软连开路。

故障排除：把井下仪探管从井口扛回来，拔掉电缆头，测量电缆头至滑环插座三相都通正常，把井下仪从探管内取出，测量1、2、3三相正常没有开路的。由此判断是电缆头和井下仪之间的软连之间有问题。测量软连1线不通。剥开软连插头的包布其线头脱焊开路。焊好后通电井下仪启动正常故障排除。

检修总结：由于测井电缆头和井下仪之间的软连开路，三相36伏500赫兹的交流电压缺一相。陀螺马达启动缺相，所以中相电流小，陀螺马达不启动

2、启动后地面仪电流表指示不修正故障

故障分析：由于井下仪启动正常，电流表不修正，这只能是修正电路的故障，重点检查相应的连线，红外发射电路、红外接收电路。

故障排除：把井下仪探管从井口扛回来拔掉电缆头，把井下仪从探管内取出，安放在校验台上用校验线连接，通电启动后测量修正电路12电压伏正常，2，5伏电压正常。由此判断供电正常。停电，分别测量红外发射管H412正常红外接收管3DUSI正常。由于是两边都不修正，造成此故障只能是修正电路的公共端，仔细检查24芯插头18 19两线正常，17线不通，取出24心连线检查对应的17线，发现焊点开路。焊好后通电启动修正电路正常。有修正电缆。

检修总结：由于修正电流是两边都不修正，只有是修正电路的公共端才能造成此故障。应重点检查修正电路的公共端。

3、启动后地面仪电流表指示修正电流大有时能恢复正常故障

故障分析：井下仪启动后地面仪电流表指示修正电流大，造成此故障的电路有，测井绞车滑环3相之间短路，测井电N3芯之间是否短路，陀螺马达是否老化，陀螺马达支架上下轴承是否损坏，传感器支架上下轴承是否损坏，修正电路继电器工作是否断开不及时等。

故障排除：把井下仪探管从井口扛回，拔出电缆头，卸下绞车滑环插头，分别测量电缆头插头1、2、3相线之间的绝缘正常，分别测量电缆头插头1、2、3相线的对地绝缘正常，由此判断测井电缆和滑环正常，接着把测斜井下仪从探管内取出，放在校验台上用校验线连接，通电启动修正电流正常，此时检修陷入僵局。为彻底排除故障，把井下仪模拟实际工作状态慢慢转动，发现当井下仪转至某一方向时故障出现修正电流大，不及时修正回位。停电至陀螺马达停止运转后，用手转动整个陀螺马达支架，发现陀螺马达支架转到某一位置时有轻微卡，由此分析是轴承故障，由于陀螺马达和传感器之间是单相拨插通过上下螺丝固定，把上部传感器螺丝松开，旋转陀螺马达支架，发现故障依旧，由此判断是陀螺马达支架上下的轴承有问题，拆开马达框架取出上下轴承检查发现是下轴承不好，更换轴承，故障排除。

检修总结：由于陀螺马达支架的下轴承轻微损坏，造成马达支架在旋转到损坏的位置时其修正电流所产生的力矩抗不过此点的阻力，所以修正电流一直存在，造成修正电流大下不来的现象发生。

4、启动正常但无信号输出故障

故障分析：井下仪启动正常但是无信号输出，造成此现象的电路有，传感器的初级开路，方波信号发生器损坏，正负15伏电源故障。内部传感器焊接板的焊点接头开路、24芯插头对应的传感器初级开路。

故障排除：把井下仪探管从井口扛回来拔掉电缆头，把井下仪从探管内取出上校验台，通电测量正负15伏正常，方波信号发生器输出的13伏交流正常，接着测量传感器初级无电压，由此判断是24芯插头至内部传感器焊接板的焊点接头之间有问题，仔细检查发现是内部传感器焊接板的焊点接头有一根虚焊，焊好后，有信号输出。

检修总结：由于是传感器初级焊点虚焊从而造成无信号输出。