[實用新型]石油鉆井現場傳感器電源隔離保護裝置

有效

• 申請號: 201420601608.5
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN204179660U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 黃仁亮;沈雪松;舒坦
• 申請（專利權）人: 四川航天電液控制有限公司
• 主分類號: H02H11/00
• 分類號: H02H11/00;H02H3/20;H02H3/08;H02H9/04;H02H3/06;H02M3/24
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本實用新型涉及一種石油鉆井現場傳感器電源隔離保護裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，在石油鉆井作業的過程中，越來越多的使用智能儀表檢測鉆井作業過程中涉及的參數。在智能儀表的使用上，又不得不考慮儀表的供電問題。現場儀表的供電方式，大致有以下3種：（一）、現場蓄電池供電，包含太陽能電池供電，（二）、現場傳感器獨立電源供電，（三）、石油鉆井控制系統直接供電。在以上方案中，方案一，存在電池壽命短，可提供功率低等缺點，方案二，需要為每路傳感器單獨設立供電設備，成本高，維護難度大，方案三，石油鉆井控制系統和所有的傳感器共用電源，電源分配屬并聯關系，各設備之間相互影響，一路設備損壞，整個系統癱瘓。因此，針對在石油鉆井作業過程中傳感器供電存在的諸多問題，需要一種有效的解決辦法。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種石油鉆井現場傳感器電源隔離保護裝置，解決在石油鉆井過程中，容易因局部傳感器的損壞導致整個系統癱瘓而出現故障的問題。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：石油鉆井現場傳感器電源隔離保護裝置，它包括一個低壓直流供電模塊和與低壓直流供電模塊連接的多個通道的保護模塊，所述的保護模塊包括供電保護模塊、DC-DC隔離模塊和輸出保護模塊，供電保護電路的兩端分別與低壓直流供電模塊和DC-DC隔離電路連接，DC-DC隔離電路與輸出保護電路連接。

所述的供電保護模塊包括防反接保護電路、過壓過流自恢復保護電路和瞬態抑制保護電路，防反接保護電路和過壓過流自恢復保護電路串接在正極輸入電壓上，瞬態抑制保護電路并聯在電源線上。

所述的防反接保護電路為電源的極性保護功能塊，它包括連接成橋式電路的4個肖特基二極管，相鄰橋臂二極管極性不同的接24V電源輸入，相鄰橋臂二級管極性相同的負極端接輸出負載的正端，相鄰橋臂二級管極性相同的正極端接輸出負載的負端；這樣，無論電源是否按照正確的極性接入，在傳感器負載上得到的電壓都是正確的極性。這里選擇肖特基二極管的原因是因為其正向壓降較低，經過橋電路處理后，電壓降的損耗很小，相對于24V幾乎可以忽略，肖特基二極管的正向電流根據通道的功耗來選擇，對于小功率通道選擇正向電流1安培的二極管，對于大功率通道選擇正向電流為3安培的二極管。

所述的過壓過流自恢復保護電路用于電路在過壓、過流的情況下實現持續的保護動作，它包括兩個開關三極管、保護二極管和相應的匹配電阻，其中一個開關三極管串聯保護二極管和匹配電阻，與另一個開關三極管并聯；該電路在工作時，兩只三極管可以等效的看成一只串聯在電路的開關和一只并聯在電路的開關。正常工作情況下，串聯的開關三極管導通，電流流過形成通路，為后級電路提供能量，當電壓過高時，串聯的開關三極管截止斷開，切斷供電回路，保護后級電路和負載不受損壞；當由于負載短路造成大電流時，并聯的開關三極管導通條件滿足，它與保護二極管形成回路，同時讓串聯的開關三極管導通條件消失，切斷后級電路的供電回路，保護后級電路。

所述的瞬態抑制保護電路包括瞬態抑制二極管。瞬態保護，主要是處理現場的突變尖峰脈沖電壓。在石油鉆井過程中，系統的供電大部分都是使用柴油發電機發電，因此現場的供電相當不穩定，特別是在系統啟動的瞬間，會出現由現場大功率電機引起的瞬間高電壓的尖峰脈沖電壓，該電壓值可能是正常工作的電壓值的十幾倍，而往往一般的保護器件還來不及動作，這樣就會造成供電系統的電源處理部分的損壞，通常會燒壞電源處理芯片，嚴重者還會引起火災。利用瞬態抑制二極管的雪崩效應，當電壓突變時，能在很短時間內將電壓箝位在一個特定的范圍中。只要選擇合適的瞬態抑制二級管的參數，就能到達對電源瞬態變化的保護作用。將瞬態抑制二極管加在電源線上，還能防止后級電路因瞬間的脈沖（如靜電放電效應、交流電源之浪涌）及開關電源的噪音所導致的故障。

所述的DC-DC隔離模塊主要是完成能量的隔離傳輸，將輸入的直流電源隔離輸出到輸出級，主要關心的特性是效率和紋波，效率越高能量的利用就越完全，紋波越好，負載受到的內部干擾就越小。它包括集成開關電源調整芯片、脈沖變壓器和穩壓濾波單元，集成開關電源調整芯片與脈沖變壓器連接，脈沖變壓器與穩壓濾波單元連接，穩壓濾波單元輸出電壓。

所述的集成開關電源調整芯片為可調整輸出型電源調整芯片；通過調節其周邊的電阻和電容實現對輸出電壓等級的調整。同時，脈沖變壓器的原邊主繞組也作為集成開關電源調整芯片反饋回路的電感使用，利用電感的互感原理實現能量的傳輸。集成開關電源調整芯片的具體型號要根據該通道中負載的功率大小選擇。