井架應(yīng)變無線檢測開題報告

1、<p>　　井架應(yīng)變無線檢測開題報告</p><p>　　一 題目來源

2、 </p><p><b>　　題目來源于科研項目</b></p><p>　　二 研究的目的和意義</p><p>　　2.1 研究的目的</p><p>　　石油井架是油氣田開發(fā)中的重要機(jī)械，負(fù)責(zé)起升和下放鉆柱、安放和懸掛天車、

3、游車、大鉤等提升設(shè)備和工具，其直接影響到整套鉆機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對油田安全生產(chǎn)起著重要的作用。造成井架失效的主要原因是井架超期服役，頻繁地整拖或拆遷，使井架結(jié)構(gòu)變形，局部彎曲，聯(lián)接件產(chǎn)生缺陷等因素造成井架整體性能，承載能力下降，也就是說.井架由于存在構(gòu)件(局部)缺陷，即構(gòu)件彎曲，聯(lián)接偏心，表面腐蝕，螺栓孔或銷孔擴(kuò)大;同時井架也存在結(jié)構(gòu)(整體)缺陷，即井架整體彎曲，兩者相互影響。在并架使用過程中，構(gòu)件缺陷可促使結(jié)構(gòu)缺陷增大，而結(jié)構(gòu)缺陷反過

4、來又影響構(gòu)件缺陷.在井架承受一定載荷時，井架的彎矩和變形便逐漸增大，一旦超過結(jié)構(gòu)的承載能力就會發(fā)生破壞性事故。因此必須定期對井架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和維護(hù)，以提高井架安全性，避免重大事故的發(fā)生。</p><p>　　2.2 研究的意義</p><p>　　現(xiàn)有的井架結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)是采用導(dǎo)線的有線測試系統(tǒng)，在井場測試時需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時間來完成測量導(dǎo)線的運(yùn)輸、布置和連接工作，存在

5、安裝繁瑣、工作量大、測量精度受導(dǎo)線長度和布線影響大、測試周期長、不能實現(xiàn)鉆進(jìn)與測試同步作業(yè)等問題。</p><p>　　鑒于有線應(yīng)變測試系統(tǒng)在石油井架結(jié)構(gòu)安全檢測中存在的問題，所以提出了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的石油井架應(yīng)變測試系統(tǒng)。這種無線測試系統(tǒng)不需要測量導(dǎo)線，免除了繁重的電纜運(yùn)輸與連接下作，這不僅縮短了測試周期，降低了開發(fā)成木，省了大量的人力物力還提高了系統(tǒng)的測試精度和可靠性增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈話性使系統(tǒng)的安裝、

6、使用更加方便快捷.[1~6]。</p><p>　　三 閱讀 的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱</p><p>　　[1]羅賓，杜堅，張國勝.石油井架無線應(yīng)變測試系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)，2010,6（19）：5352-5354</p><p>　　[2]蘇開華，周廣陳.組建鉆井井場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)問題分析[J].石油機(jī)械，2006,34（4）：59-62&

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18、;　　四 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向</p><p>　　4.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　4.1.1 傳感器產(chǎn)品現(xiàn)狀</p><p>　　工業(yè)設(shè)備在制造過程中及整機(jī)性能測試中會遇到各種機(jī)械量和幾何量，有些工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行中還要經(jīng)常對一些機(jī)械量、電量進(jìn)行檢測或監(jiān)視。這些機(jī)械量有位移、速度、加速度、力、力矩、功率、壓力、流量、溫度、硬度、密度

19、、溫度、比重和粘度等，幾何量有長度、角度、形狀、位置、表面粗糙度、表面波形等，這些均屬于物理量。實際在人們生產(chǎn)、生活和科學(xué)實驗中還會遇到化學(xué)量、生物量(包括醫(yī)學(xué))，而所有這一切，從信號的角度來看，都需要通過傳感器，將其轉(zhuǎn)換成電信號(近代還可以轉(zhuǎn)換成光信號)，而后再進(jìn)行信號的傳輸、處理、存儲、顯示、控制……，從而傳感器運(yùn)用的越來越廣范。</p><p>　　傳感器用于各行各業(yè)，加之這些年來，家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)

20、三方面的飛速發(fā)展，對傳感器需求大增，所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快，形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，這就拉動了工業(yè)設(shè)備，特別是半導(dǎo)體、設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，所以中國有必要特別關(guān)注傳感器產(chǎn)業(yè)。 </p><p>　　近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)和軍事變革，是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。我國在傳感器生產(chǎn)產(chǎn)

21、業(yè)化過程中，應(yīng)該在引進(jìn)國外技術(shù)和自主創(chuàng)新兩方面都不放松。在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)中，可以提高自己的技術(shù)，同時也滿足了國內(nèi)市場的需求，形成了傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 </p><p>　　4.1.2 井架應(yīng)變傳感器現(xiàn)狀</p><p>　　現(xiàn)有的井架結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)是采用導(dǎo)線的有線測試系統(tǒng)。在井場測試時需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時間來完成測量導(dǎo)線的運(yùn)輸、布置和連接工作，存在安裝繁瑣、工作量大、測

22、量精度受導(dǎo)線長度和布線影響大、測試周期長、不能實現(xiàn)鉆進(jìn)與測試同步作業(yè)等問題。所以正向著無線傳感的微型化方向發(fā)展，研究。這樣檢測更便利，快速，成本更低。</p><p><b>　　4.2 發(fā)展趨勢</b></p><p>　　4.1.1 傳感器的發(fā)展趨勢</p><p>　　傳感器正朝著高精度，多功能，總線標(biāo)準(zhǔn)化，高可靠性及安全性，開發(fā)虛擬

23、傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器等高科技方向發(fā)展。</p><p>　　4.1.2 井架應(yīng)變傳感器的發(fā)展趨勢</p><p>　　井架應(yīng)變傳感器正朝著無線傳感，集成化，高精度發(fā)展</p><p>　　4.3 研究的主攻方向</p><p>　　主攻方向是向無線傳感發(fā)展； 微型化發(fā)展；用新的物理現(xiàn)象，化學(xué)反應(yīng)，生物效應(yīng)等作為傳感器原理；使用新型材料；向功

24、耗和無源化發(fā)展；采用新的加工工藝（如化學(xué)微腐技術(shù)，微機(jī)械加工技術(shù)）這些方面。</p><p>　　五 主要研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路</p><p>　　5.1 主要研究內(nèi)容</p><p>　　5.1.1 應(yīng)變測量含發(fā)射部分</p><p>　　此部分研究應(yīng)變電橋，放大電路，慮波電路，發(fā)射信號的處理</p>

25、<p>　　5.1.2 應(yīng)變發(fā)射-接收部分</p><p>　　此處研究發(fā)射信號和接收信號的轉(zhuǎn)換</p><p>　　5.1.3 簡單了解接收部分的數(shù)據(jù)處理方法</p><p>　　5.2 需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題</p><p>　　5.2.1 應(yīng)變電橋，放大電路，濾波電路的設(shè)計與集成</p><p&g

26、t;　　因為該傳感器為了測量井架的應(yīng)變，所以需要井架桿件上，又為了方便攜帶，運(yùn)輸，有必要使量和發(fā)射信號部分的體積微小化，也就需要集成了</p><p>　　5.2.2 發(fā)射-接收裝置的選擇</p><p>　　因為測量范圍：0-5000μm ;頻率范圍：20000Hz;無線傳輸距離：2000m</p><p>　　所以需要選擇好的發(fā)射-接收裝置，避免量程不符合。&

27、lt;/p><p><b>　　5.3、解決思路</b></p><p>　　以下圖1是總體的結(jié)構(gòu)，在井架的桿體上安裝圖2所示的采集和處理，發(fā)射裝置，再由井架附近的接收裝置接收此信號。</p><p>　　圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2 無線應(yīng)變采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　

28、　圖3 數(shù)據(jù)接收中心的工作原理</p><p>　　圖2具體描述了采集點(diǎn)的示意圖，一些初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計。有應(yīng)變電橋采集井架的應(yīng)變，把應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電壓的變化，在通過放大電路，濾波電路，AD轉(zhuǎn)換電路完成對信號的處理，再由發(fā)射器發(fā)射信號，由遠(yuǎn)處的接收中心的收發(fā)器接收信號，再傳到計算機(jī)。</p><p>　　六 完成畢業(yè)設(shè)計所必須具備的工作條件及解決辦法</p><p>　

29、　6.1 必須具備的條件</p><p>　　1：要對現(xiàn)有的和畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料有一定了解</p><p>　　2：進(jìn)行設(shè)計要有專業(yè)的指導(dǎo)書籍</p><p><b>　　6.2 解決辦法</b></p><p>　　1：在學(xué)校機(jī)房下載的各種和畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的中文和英文文獻(xiàn)，</p><p>　　

30、2: 課本書籍和在圖書館借閱的圖書。</p><p>　　七 工作的主要階段、進(jìn)度與時間安排</p><p>　　第6周：到學(xué)校機(jī)房下載和畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的中文和英文文獻(xiàn)，翻譯外文。</p><p>　　第7周：寫開題報告，答辯。到圖書館借相關(guān)書籍</p><p>　　第8周: 總體方案設(shè)計，關(guān)鍵器件選擇</p><p>

31、　　第9周：應(yīng)變電橋，放大電路的設(shè)計，</p><p>　　第10周：濾波電路設(shè)計，應(yīng)變電橋，放大電路，濾波電路的集成設(shè)計</p><p>　　第11周：發(fā)射前的A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計</p><p>　　第12周：發(fā)射-接收裝置的選擇</p><p>　　第13周：數(shù)據(jù)處理方法的簡單分析</p><p>　　第14周: 畫硬