修井旋转实验台的研制

韩正伟++韩兵奇++王发元++高栋梁++仁荣亭

摘 要：阐述了旋转实验台传动系统的结构与系统要求，对其控制系统进行了电气设计，并进行了试验。结果表明，该系统结构简单、定位准确、触点少、安全可靠、成本低、操作方便。

关键词：旋转实验台 传动系统 控制系统 定位

中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

现代石油技术正朝着高效、安全、节能的方向发展，石油企业对石油类人才的要求也趋向于复合化，对人才的实践能力十分看中。因此，学校对学生的培养必须注重理论与实践的紧密结合，除加强现场实践教学外，更多的应以本校的实践基地为主，加强学生的实践认知过程，培养其动手、动脑及创新能力。日前，我校在石油工业训练中心设立了修井实训室，以修井实验台为中心，设计了六套实验系统，分别对修井过程中出现的复杂情况进行实验及实践训练。

1 结构原理

本实验台为旋转结构，主要包括实验台、实验井筒、电动机、修井机、定位传感器等（图1）。实验井筒安装在旋转实验台上，随实验台一同旋转，更换操作实验。定位传感器安装在井筒周围，用以定位实验井筒相对修井机的位置，选择实验井筒。电动机和减速机构设在实验台的底部中心轴上，为实验台的旋转提供动力。修井机为修井实验的主要系统，实现修井实践训练的全部操作。

本系统以实验台中心为圆心，以三相异步电动机为动力，通过蜗轮蜗杆机构减速后驱动实验台旋转，并快速对正所选择的实验井筒，实现修井机与油井井眼的对中，进行修井教学实训。

2 主要技术参数

额定电压：380 V

额定功率：1.1 kW

额定转速：910 r/min

减速比：1∶30

实验台旋转直径：750 mm

实验井筒数：6

3 控制系统

3.1 系统要求

本系统为实验室教学系统，要求安全可靠，运行平稳，噪音小，井筒能迅速准确的定位（误差不超过±1 mm），且造价低。

3.2 系统设计

根据实验台传动系统的结构和技术参数易知，定位传感器处旋转实验台的线速度为v=0.19 m/s，其速度较快，因此，控制系统以反应速度较快的光电传感器定位，且设置电机刹车系统。其原理如图2所示。

由图2可知，旋转实验台控制系统由主电路和控制电路两部分组成，其中控制电路的功能主要包括井筒选择定位和电机刹车两部分。井筒选择定位系统以光电传感器OMRON EE-XS770为主控元件，配合选择按钮开关实现井筒选择定位功能。为了克服旋转实验台的惯性，实现井筒的准确定位，必须设计电机刹车电路，此处选用了比较典型的“单向启动能耗制动自动控制线路”。

3.3 系统原理

合上与选定井筒相对应的定位开关Sn（n=1，2，……，6），按下启动按钮SB1后，交流接触器KM1得电，其常开触点闭合，电机正转。待井筒旋转到相应的定位传感器时，继电器KA得电，常闭触点断开，常开触点闭合，接触器KM1断电，主触点和自锁触点断开，接触器KM2和延时继电器KT得电，电机处于半波能耗制动状态。待延时时间到，其常闭触点断开，接触器KM2断电，电机停转。如欲在某时刻停车，亦可随时按下停止按钮SB2即可使回路断电，电机刹车，停转。

4 操作步骤与注意事项

（1）首次操作，通电后按下启动按钮SB1或SB2即可使电机正转或反转。

（2）运行过程中，如遇紧急情况，按下停止按钮SB3即可迅速停车。

（3）限位片通过光电开关时电机停转，但井筒与修井机对齐不理想，此时先按下停止按钮SB3，使继电器K复位后，再按下反转按钮，使电机反转再次对正即可。

（4）电机在正常情况下自动停车后，必须先按下停止按钮SB3，使继电器K复位，然后才能再次启动，否则，启动无效。

5 结论

该控制系统在实验室内进行了试验，首次通电对正误差为±2.12～2.60 mm，再次反转调整后，误差可控制在±0.36～0.74 mm，这完全满足实验台的工作要求。且该系统结构简单，操作按钮少，触点少，无焊接点，安全可靠，成本低，操作简单方便，是实验教学的好帮手。

参考文献

[1] 邓星钟，周祖德，邓坚.机电传动控制[M].华中理工大学出版社，1998.endprint

摘 要：阐述了旋转实验台传动系统的结构与系统要求，对其控制系统进行了电气设计，并进行了试验。结果表明，该系统结构简单、定位准确、触点少、安全可靠、成本低、操作方便。

关键词：旋转实验台 传动系统 控制系统 定位

中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

现代石油技术正朝着高效、安全、节能的方向发展，石油企业对石油类人才的要求也趋向于复合化，对人才的实践能力十分看中。因此，学校对学生的培养必须注重理论与实践的紧密结合，除加强现场实践教学外，更多的应以本校的实践基地为主，加强学生的实践认知过程，培养其动手、动脑及创新能力。日前，我校在石油工业训练中心设立了修井实训室，以修井实验台为中心，设计了六套实验系统，分别对修井过程中出现的复杂情况进行实验及实践训练。

1 结构原理

本实验台为旋转结构，主要包括实验台、实验井筒、电动机、修井机、定位传感器等（图1）。实验井筒安装在旋转实验台上，随实验台一同旋转，更换操作实验。定位传感器安装在井筒周围，用以定位实验井筒相对修井机的位置，选择实验井筒。电动机和减速机构设在实验台的底部中心轴上，为实验台的旋转提供动力。修井机为修井实验的主要系统，实现修井实践训练的全部操作。

本系统以实验台中心为圆心，以三相异步电动机为动力，通过蜗轮蜗杆机构减速后驱动实验台旋转，并快速对正所选择的实验井筒，实现修井机与油井井眼的对中，进行修井教学实训。

2 主要技术参数

额定电压：380 V

额定功率：1.1 kW

额定转速：910 r/min

减速比：1∶30

实验台旋转直径：750 mm

实验井筒数：6

3 控制系统

3.1 系统要求

本系统为实验室教学系统，要求安全可靠，运行平稳，噪音小，井筒能迅速准确的定位（误差不超过±1 mm），且造价低。

3.2 系统设计

根据实验台传动系统的结构和技术参数易知，定位传感器处旋转实验台的线速度为v=0.19 m/s，其速度较快，因此，控制系统以反应速度较快的光电传感器定位，且设置电机刹车系统。其原理如图2所示。

由图2可知，旋转实验台控制系统由主电路和控制电路两部分组成，其中控制电路的功能主要包括井筒选择定位和电机刹车两部分。井筒选择定位系统以光电传感器OMRON EE-XS770为主控元件，配合选择按钮开关实现井筒选择定位功能。为了克服旋转实验台的惯性，实现井筒的准确定位，必须设计电机刹车电路，此处选用了比较典型的“单向启动能耗制动自动控制线路”。

3.3 系统原理

合上与选定井筒相对应的定位开关Sn（n=1，2，……，6），按下启动按钮SB1后，交流接触器KM1得电，其常开触点闭合，电机正转。待井筒旋转到相应的定位传感器时，继电器KA得电，常闭触点断开，常开触点闭合，接触器KM1断电，主触点和自锁触点断开，接触器KM2和延时继电器KT得电，电机处于半波能耗制动状态。待延时时间到，其常闭触点断开，接触器KM2断电，电机停转。如欲在某时刻停车，亦可随时按下停止按钮SB2即可使回路断电，电机刹车，停转。

4 操作步骤与注意事项

（1）首次操作，通电后按下启动按钮SB1或SB2即可使电机正转或反转。

（2）运行过程中，如遇紧急情况，按下停止按钮SB3即可迅速停车。

（3）限位片通过光电开关时电机停转，但井筒与修井机对齐不理想，此时先按下停止按钮SB3，使继电器K复位后，再按下反转按钮，使电机反转再次对正即可。

（4）电机在正常情况下自动停车后，必须先按下停止按钮SB3，使继电器K复位，然后才能再次启动，否则，启动无效。

5 结论

该控制系统在实验室内进行了试验，首次通电对正误差为±2.12～2.60 mm，再次反转调整后，误差可控制在±0.36～0.74 mm，这完全满足实验台的工作要求。且该系统结构简单，操作按钮少，触点少，无焊接点，安全可靠，成本低，操作简单方便，是实验教学的好帮手。

参考文献

[1] 邓星钟，周祖德，邓坚.机电传动控制[M].华中理工大学出版社，1998.endprint

摘 要：阐述了旋转实验台传动系统的结构与系统要求，对其控制系统进行了电气设计，并进行了试验。结果表明，该系统结构简单、定位准确、触点少、安全可靠、成本低、操作方便。

关键词：旋转实验台 传动系统 控制系统 定位

中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0108-02

现代石油技术正朝着高效、安全、节能的方向发展，石油企业对石油类人才的要求也趋向于复合化，对人才的实践能力十分看中。因此，学校对学生的培养必须注重理论与实践的紧密结合，除加强现场实践教学外，更多的应以本校的实践基地为主，加强学生的实践认知过程，培养其动手、动脑及创新能力。日前，我校在石油工业训练中心设立了修井实训室，以修井实验台为中心，设计了六套实验系统，分别对修井过程中出现的复杂情况进行实验及实践训练。

1 结构原理

本实验台为旋转结构，主要包括实验台、实验井筒、电动机、修井机、定位传感器等（图1）。实验井筒安装在旋转实验台上，随实验台一同旋转，更换操作实验。定位传感器安装在井筒周围，用以定位实验井筒相对修井机的位置，选择实验井筒。电动机和减速机构设在实验台的底部中心轴上，为实验台的旋转提供动力。修井机为修井实验的主要系统，实现修井实践训练的全部操作。

本系统以实验台中心为圆心，以三相异步电动机为动力，通过蜗轮蜗杆机构减速后驱动实验台旋转，并快速对正所选择的实验井筒，实现修井机与油井井眼的对中，进行修井教学实训。

2 主要技术参数

额定电压：380 V

额定功率：1.1 kW

额定转速：910 r/min

减速比：1∶30

实验台旋转直径：750 mm

实验井筒数：6

3 控制系统

3.1 系统要求

本系统为实验室教学系统，要求安全可靠，运行平稳，噪音小，井筒能迅速准确的定位（误差不超过±1 mm），且造价低。

3.2 系统设计

根据实验台传动系统的结构和技术参数易知，定位传感器处旋转实验台的线速度为v=0.19 m/s，其速度较快，因此，控制系统以反应速度较快的光电传感器定位，且设置电机刹车系统。其原理如图2所示。

由图2可知，旋转实验台控制系统由主电路和控制电路两部分组成，其中控制电路的功能主要包括井筒选择定位和电机刹车两部分。井筒选择定位系统以光电传感器OMRON EE-XS770为主控元件，配合选择按钮开关实现井筒选择定位功能。为了克服旋转实验台的惯性，实现井筒的准确定位，必须设计电机刹车电路，此处选用了比较典型的“单向启动能耗制动自动控制线路”。

3.3 系统原理

合上与选定井筒相对应的定位开关Sn（n=1，2，……，6），按下启动按钮SB1后，交流接触器KM1得电，其常开触点闭合，电机正转。待井筒旋转到相应的定位传感器时，继电器KA得电，常闭触点断开，常开触点闭合，接触器KM1断电，主触点和自锁触点断开，接触器KM2和延时继电器KT得电，电机处于半波能耗制动状态。待延时时间到，其常闭触点断开，接触器KM2断电，电机停转。如欲在某时刻停车，亦可随时按下停止按钮SB2即可使回路断电，电机刹车，停转。

4 操作步骤与注意事项

（1）首次操作，通电后按下启动按钮SB1或SB2即可使电机正转或反转。

（2）运行过程中，如遇紧急情况，按下停止按钮SB3即可迅速停车。

（3）限位片通过光电开关时电机停转，但井筒与修井机对齐不理想，此时先按下停止按钮SB3，使继电器K复位后，再按下反转按钮，使电机反转再次对正即可。

（4）电机在正常情况下自动停车后，必须先按下停止按钮SB3，使继电器K复位，然后才能再次启动，否则，启动无效。

5 结论

该控制系统在实验室内进行了试验，首次通电对正误差为±2.12～2.60 mm，再次反转调整后，误差可控制在±0.36～0.74 mm，这完全满足实验台的工作要求。且该系统结构简单，操作按钮少，触点少，无焊接点，安全可靠，成本低，操作简单方便，是实验教学的好帮手。

参考文献

[1] 邓星钟，周祖德，邓坚.机电传动控制[M].华中理工大学出版社，1998.endprint