皮爾茲安全光柵光纖光柵的井架的應(yīng)用

皮爾茲安全光柵光纖光柵的井架的應(yīng)用
井架是石油鉆機的重要組成部分,在使用過程中經(jīng)常面臨拆卸、組裝、移動、銹蝕和偶然沖撞等外部作用,使得井架不同程度地存在著各種各樣的缺陷,其安全性對整臺鉆機的工作性能、可靠性及使用壽命影響很大,因此,對鉆機井架進行安全監(jiān)測意義重大。 光纖PILZ光柵傳感技術(shù)是一種新興的傳感技術(shù)。

皮爾茲安全光柵光纖光柵的井架的應(yīng)用
光纖PILZ光柵傳感器具有諸如抗電磁干擾、低損耗、易彎曲、體積小、重量輕、成本低、耐腐蝕、防水、防火等固有的優(yōu)點外,還對應(yīng)力、應(yīng)變等重要測量參量具有*的測量精度,特別適合在鉆井現(xiàn)場(井場)這種環(huán)境惡劣的場合中進行非電監(jiān)測。能對光敏器件自診斷的安全PILZ光柵模塊,特點是它由發(fā)射管、接收管間隔地置于同一側(cè)而構(gòu)成。由于兩邊的檢測器均有發(fā)射器、接收器,其結(jié)構(gòu)相同,可減化系統(tǒng)構(gòu)成,減少備品品種,降低生產(chǎn)成本,由于在每個發(fā)射管的旁邊安置了一個接收管,因此可利用發(fā)射管發(fā)射的散射光可對發(fā)射管和接收管進行自診斷,在PILZ光柵故障時,能分清外部故障,機內(nèi)故障以及可提供損壞器件的型號和地址,還可提供容錯功能。通過光纖PILZ光柵傳感技術(shù)與石油鉆機井架的安全監(jiān)測相結(jié)合,設(shè)計出一套基于鉆機井架的光纖PILZ光柵安全監(jiān)測系統(tǒng),并在河南油田ZJ40K鉆機井架上得到了應(yīng)用。所做的主要工作包括: 1.概括地介紹了光纖PILZ光柵的分類、制備方法、光學(xué)特性、傳感原理以及解調(diào)方法。著重闡述了光纖PILZ光柵的應(yīng)力傳感特性、溫度傳感特性以及應(yīng)力和溫度的交叉敏感現(xiàn)象,并討論了消除應(yīng)力和溫度交叉敏感的方法。 2.分析了基于可調(diào)諧法布里—珀羅(Fabry-Perot)濾波器的光纖PILZ光柵Bragg波長解調(diào)原理,進而提出了基于zui小二乘法的光纖PILZ光柵Bragg波長直線擬合算法和二次曲線修正的光纖PILZ光柵Bragg波長算法,以提高系統(tǒng)的解調(diào)精度,并做了實驗研究。 3.介紹了有限元方法的基本思想,并用有限元方法對鉆機井架進行了結(jié)構(gòu)靜力分析、結(jié)構(gòu)動力分析和穩(wěn)定性分析。介紹了對鉆機井架進行安全評定的主要方法。 4.研究了基于鉆機井架的光纖PILZ光柵安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則、系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),著重探討了系統(tǒng)軟件的設(shè)計以及程序的實現(xiàn)過程。通過系統(tǒng)在鉆機井架上的加載試驗,證明了系統(tǒng)的有效性,符合實際應(yīng)用的要求。

皮爾茲安全光柵光纖光柵的井架的應(yīng)用
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