冗余理论在万米测井车液压系统中的应用研究

　　1 引言

　　在石油及天然气勘探、开发、生产的各项施工环节中，测井是最重要的环节之一。根据测井作业的特定要求，测井绞车连续运行的可靠性要求非常高，尤 其对于测井深度较大，作业时间较长的万米超深井更要保证可靠性。因此，设计两套控制系统是为避免因不必要的停机而造成损失的一种有效的方法。

　　2 万米测井车的基本概况

　　万米测井车主要由车载底盘、绞车系统、控制系统等几部分组成。其中，绞车系统由液压系统和缠绕测井电缆的绞车滚筒两部分组成，如图1所示。

　　汽车发动机主要为汽车的行驶和绞车系统工作提供原动力，而行驶系统和绞车系统工作不是同时运行的。

　　液压传动系统的作用是通过取力器将测井绞车运载底盘的动力柔性传递给减速机和绞车滚筒。其关键点在于，通过液压系统的速度控制确保液压马达有可 调节的转速输出，来提升和下放测井电缆，以满足测井作业的需要。液压传动系统主要包括液压油泵、液压马达、辅助系统和控制系统。

　　控制系统即电控系统主要用于对绞车系统及测井系统提供电源，控制绞车的运行速度是它最主要的作用之一。动力传输及控制如图2所示。

　　3 液压系统的速度控制与冗余控制

　　3.1 液压系统的速度控制

　　液压系统的速度控制是通过速度控制器实现的。该速度控制器包括电比例控制手柄(控制电位器)和模拟控制器两部分，电比例手柄输出一个电压信号给 模拟控制器，控制器将电压信号转换为可控制液压油泵和液压马达上的比例电磁阀的电流信号，比例电磁阀即可控制油泵的排量和旋转方向，如图3所示。马达的控 制同理。

　　图3中，a为油泵顺时针旋转的比例电磁铁，是通过控制油泵的排量大小控制马达旋转的速度大小;b为油泵逆时针旋转的比例电磁铁，是通过控制油泵的排量大小以控制绞车滚筒旋转的速度大小。

　　3.2 液压系统的冗余控制

　　通过对油田用户的调研了解到，许多液压系统故障集中在液压电控系统部分，即集中在从电控手柄到模拟放大器再到液压油泵和马达的这一重要环节上。 目前，用于工业控制的可编程控制器(PLC)已广泛应用于现代工业的各个领域，越来越多的重要设备、工艺、关键部位都采用它作为控制系统的核心。PLC具 有使用简单、功能强大、可靠性高等优点，由于万米绞车系统要求可靠性高，因此该系统的设计中采用了PLC控制(见图4)。并且，PLC的模拟量通道及其处 理功能是万米绞车系统采用它的最主要的原因之一。