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微球测井仪屡烧检波板厚膜电路的问题解决

作者:时间:2012-08-06来源:网络收藏
仪以其独到的测井模型在探测地层冲洗带电阻率Rxo时效果很好,在当今电法测井中大量使用。EMSF61XA仪的小信号检测电路设计采用厚膜电路,简化了电路结构,提高了仪器的工作可靠性。但EMSF61XA的缆芯复用设计却引起仪器马达供电意外进入小信号检测回路,出现EMSF61XA仪屡次损坏信号放大检波板的厚膜集成电路N1的问题。这一问题的出现引起了大量测井作业返工,影响了测井时效,引发了甲方的抱怨。另外,由于厚膜电路N1价格昂贵,所以也增大了设备的维修成本,这个问题必须尽快解决。

1 原因分析
经过对问题的综合分析统计发现,微球出现的该问题主要是在仪器收开腿时出现厚膜电路N1的损坏。
分析问题主要原因如下:
EMSF61XA微球测井仪的信号通路和仪器收开腿110 V直流电是通过K1分时复用了仪器上部接头的1,3#缆芯,如图1左下所示。

a.JPG


1,3#芯的信号传输功能的实现:当仪器有180 VAC供电时,B+对地有直流供电,K1处于NO(工作状态),1#芯与Vm接通,1#芯对5#芯传输微球测量电压值Vm;同样3#芯与Im接通,3#芯对5#芯传输微球测量电压值Im电流值。所以有180 V仪器交流供电时,1,3#芯用于传输测量信号。
1,3#芯的马达供电功能的实现:当仪器无180 VAC供电时,B+对地无直流供电,K1处于NC(复位状态),1#芯与DC MOTOR(直流马达)一端接通,3#芯与DC MOTOR(直流马达)另一端接通:在1#对3#缆芯上加110 V直流电,即可让马达运转,实现仪器收开腿。所以在仪器无180 V交流供电的情况下,1,3#芯用于仪器马达供电收开腿。
故障报告显示:有3次故障正好是仪器在基地保养时出现。当仪器做完保养和外部信号测试,仪器工作正常,对仪器进行开110 VDC马达供电收腿,收腿中途发现马达停止转动,无马达运转电流。重启马达供电,马达电流又正常,继续完成仪器收腿后,接下来给仪器供180 VAC交流电检测仪器输出信号时,发现Vm,Im输出为零。结合电路图1分析故障现象,锁定了仪器收腿过程中因马达电流较大而发热,使继电器K1触点位置发生改变,这时110 VDC直流与马达通路断开而到了仪器信号通路中,仪器110 VDC收腿供电直接进入N1的信号回路将厚膜电路N1烧坏。
所以K1性能无法满足要求是问题的诱因,更换K1是必须的,由于K1需要较大的功率,仪器的位置空间也有限,更换K1后的电路N1被烧的风险仍在。在仔细分析电路后,发现通过继电器K1分时复用仪器上部接头的1,3#缆芯是问题的根源,改变复用模式,将信号通路与直流马达供电通路分开是解决问题的根本措施。
分析早期的仪器设计可知,采用复用方式是基于对EMSF61XA/DLL/CN/ZDL等测井仪器的模拟信号进行A/D转换的数字化短节ESAT61XA /XB的下部26芯接头不够用,不得已而采用的方法,根据最新的仪器组合,下部26芯接头的许多缆芯已闲置不用,所以利用这些闲置缆芯去解决EMSF61XA的1,3#的信号传输及马达收开腿功能的分时复用是可行的。
仔细分析该改进方案后,决定对仪器信号及马达供电通路进行改进。

2 电路改进方案
微球仪器收开腿供电采用原供电电路,让EMSF61XA/XB输出信号EM,IM改变输出通路,测量信号分别从上部接头的1318,1218输出。这样就可以避免110 VDC收开腿供电进入N1,损坏厚膜电路N1。
同时,对数字化短节ESAT61XA/XB的下部26芯接头也做相应的信道调整,以与修改后的EMSF61XA信道相对应。

3 电路改进实施步骤
3.1 EMSF61XA的修改
由于微球输出信号线(pig tail)中7、8、9号芯这3根信号线空着没用,所以12#、13#、18#芯就借用这3根线:把输出信号线(pig tail)的7#、8#、9#这3个芯从上部接头拔出插到12#、13#、18#芯上,这样输出信号线(pig tail)就不需增加信号缆芯。
修改EMSF61XA步骤如下,参考如图2所示。

b.JPG


把微球AP01 TEMINAL板上的继电器K1,K2及相关的信号输出连线做修改:在AP01板上,断开K2上的1#脚与Term X9,X9直接引到猪尾巴18#芯上;断开K2上的8号脚与Term X6,将X6直接引到猪尾巴13#号芯上,实现Vm从上部接头的13#芯输出;断开K1上的5号脚与X1,将X1直接引到猪尾巴12#号芯上,实现Im从上部接头的12#芯输出。
修改后的信号缆芯分配:
13#:EM(原来的1#芯)
12#:IM(原来的3#芯)
18#:COM(原来的5#芯)
1#,3#,5#芯与马达收开腿及的相关的信号通路保持不变。
3.2 数字化短节ESAT61XA/XB的信号通路修改
微球仪器做了修改,则对微球信号进行A/D数字化的ESAT61XA/XB仪器的输入信号通路也必须做相应的修改,将原来的信号输入从1#,3#对5#缆芯改到13#,12#对18#缆芯。由于ESAT61XA和ESAT61XB电路变化较大,下面分开讲解修改步骤。
3.2.1 ESAT61XB的修改步骤
ESAT61XA的修改如图3所示。
从微球仪器上部接头的12#,13#,18#到ESAT61XB下部接头对应的12#,13#,18#,进入接头后直接连到BUS板(9104-E-0004)上的J3和J4。原来12#、13#是用于传输中子测井仪的LSN和SSN脉冲信号的,从BUS板上引到脉冲板上进行处理,现在已经不用了,所以用来传送EM,IM。而18#芯和5#芯在继电器板上是接在一起的,所以不需要修改。修改时把下部接头的12#,13#从BUS板上焊下后,改接到继电器板上A1和A2(即12#-A2;13#-A1)。这样12#、13#的信号就绕过继电器板直接进入模拟通道板,没有受继电器板的影响。达到信号通路和电压通路相互不影响,保证仪器正常工作,完成ESAT61XB修改。

c.JPG


在ESAT61XB下部连接修改后的EMSF61XA进行信号测试,Vm,Im信道的信号采集正常,对EMSF61XA进行的刻度顺利通过。
3.2.2 ESAT61XA的修改步骤
ESAT61XA的修改如图4所示。
修改前,从ESAT61XA下部26芯接头的12#,13#信号线直接进入TERMINAL BOARD(B-149449)的JF,而18#芯和5#芯在继电器板上是接在一起的,所以不需要做修改。修改时把12#,13#芯从TERMINAL BOARD上的JF的2,3引脚断开,把13#,12#直接引到TERMINAL BOARD上JD的A1和A2上,13#接到JD-1脚,12#接到JD-2脚,完成了ESAT61XA的修改。
在ESAT61XA下部连接修改后的EMSF61XA进行信号测试,Em,Im信道的信号采集正常,对EMSF61XA进行的刻度顺利通过。
由于ESAT61XA/B的修改只是把12#、13#芯的信号并联接到继电器板上的A2、A1通道而没有影响原来的输入信号通路。所以修改后的ESAT 61X/AB仍然可以挂接微侧向测井仪3104XA和没做修改的EMSF61XA微球测井仪。

4 结束语
通过对EMSF61XA微球测井仪的修改,仪器小信号检测输出通路和马达供电通路实现了完全隔离,既保证了马达供电回路的可靠连接,又确保了仪器小信号输出通路与大功率供电的可靠隔离,大大提高了小信号输出的信噪比。修改后的EMSF61XA微球测井仪的32井次的正常测井作业,消除了甲方的抱怨,也充分显示了该修改的有效性。

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