专利名称：加温炉缺相保护控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缺相保护控制系统，尤其涉及应用于感应测井仪的加温炉缺相保护控制系统。
背景技术：
感应测井仪是重要的地层电阻率测井仪器，在石油工业勘探开发中发挥着重要作用。在石油勘探测井中，一般井下最高温度可达175°C，而感应测井仪器由于仪器尺寸较长、 在高温试验及刻度时对环境要求又较高一仪器径向5m，轴向两端an范围内不能有铁磁物质。因此，感应测井仪的加温炉是整个仪器研发、生产环节中的核心设备，必须使加温试验系统的可靠性和三相负载安全得到保证。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种加温炉缺相保护控制系统，使感应测井仪加温炉
可靠、安全工作。本实用新型的技术解决方案是加温炉缺相保护控制系统，包括缺相及中性点漂移检测电路、采集及控制单元、保护控制电路和报警电路；所述缺相及中性点漂移检测电路包括依次连接的稳压滤波部分、 光耦隔离部分和比较放大部分，比较放大部分的信号输出端连接至采集及控制单元的检测信号输入端，采集及控制单元输出控制信号至保护控制电路以实现电源的开关控制；设待检测的加温炉负载有M个，则所述缺相及中性点漂移检测电路共有M+3个，分别对应于加温炉总电源的L1、L2、L3三相电压和M个负载电源；对于负载电源，负载的A、B、 C三相电源的汇合节点与中性线端子接入所述稳压滤波部分；对于加温炉总电源，Li、L2、 L3相的端子分别与中性线的端子接入不同的缺相及中性点漂移检测电路的稳压滤波部分。上述稳压滤波部分采用两个稳压二极管和一个整流二极管构成两级稳压电路。上述保护控制电路包括光电耦合单元和双向可控硅，所述光电耦合单元的发光二极管一侧接入所述微处理器输出控制信号，光电耦合单元的三极管侧经双向可控硅输出至用以开关电源的交流接触器线圈。本实用新型具有以下优点1、不但能够对出现的缺相进行立即动作，切断相应电源，还能够实时反映出各负载电路的中性点漂移情况，便于技术人员及时处理，防患于未然。2、本实用新型适用于三相四线制，能够使加温试验系统的可靠性和三相负载安全得到保证。
图1是本实用新型的系统原理图；图2是本实用新型风机中性点漂移及缺相检测原理图及电路结构图，卷扬机、加
3热负载检测电路与此相同；图3是本实用新型加温炉总电源的Ll相缺相检测原理图及电路结构图，L2、L3相检测电路与此相同；图4是本实用新型控制系统原理图及电路结构图，其中，(a)为控制系统原理图， (b)为电路结构图；在电路结构图中，由U1B、SCR1等元器件组成的为卷扬机电源控制电路， 风机和加热负载的控制电路与此相同；图中依次为晶振电路(时钟振荡电路)、复位电路、 采集及控制单元、串行通讯接口、保护控制电路、缺相故障报警电路。
具体实施方式
本实用新型应用电子电路实现对感应加温炉各三相电路的缺相及中性点漂移进行检测和自动保护。本实用新型系统主要由缺相及中性点漂移检测电路、采集及控制单元、 保护控制电路和报警电路组成。其中检测电路主要针对风机、卷扬机、加热负载以及总电源的Li、L2、L3三相共6道检测电路。下面参照附图对本实用新型加以详细描述各负载(以风机为例)的中性点漂移及缺相检测电路原理图如图2所示，当负载的三相电源平衡时，C1，C2，C3三个电容的节点电位很低，光耦的输出接近于零电平，比较器 U2A此时输出高电平；当缺相或三相不平衡到一定程度时，C1，C2，C3三个电容的节点为12V 幅值的脉动信号，经过电容滤波并再次稳压后输出6. 2V直流电压到光耦的输入端，此时光耦输出侧饱和导通输出接近于VCC的电源电压，U2A输出低电平。Rwl用来调节缺相保护的动作阈值，该检测电路适用于三相四线制，采用光耦隔离强电，安全可靠。端口 A，B，C为三相负载的入口电源节点，端口 N为中性线，VCC为+5V供电，运放输出信号FJJia(风机采样信号)到MCU信号采集模块；卷扬机和加热负载保护也是相同的电路，输出信号JYJJa及JR_&i到MCU信号采集模块；Li、L2、L3为总的三相电源入口节点。运算放大器选择TL072P ；光耦选择TLP521 ；电容Cl，C2，C3为luF/630V CBB电容；稳压二极管 D2, D3 分别为 2CW110,2CW54o图3为加温炉总电源Ll相缺相检测电路，其原理与图2所述基本相同，是用来确定总电源具体是哪一项缺相或欠压。图4所示控制系统结构的核心是微控制器PIC18F14K50。振荡电路采用IOMHz晶体振荡器，内部设置为4倍频，因此系统时钟为40MHz，可以保证快速响应故障信号并通过控制电路切断电源。图2和图3输出的检测信号输出至微控制器的内置ADC引脚(A/D转换)，微控制器采集得到故障信号后，根据程序设定，首先通过光耦、双向可控硅等元器件组成的控制电路切断交流接触器线圈电源，而后通过U8的11引脚输出4. IKHz的方波使蜂鸣器发出报警声，并同时经串口传送相关数据到上位机显示。MCU微控制器芯片为PIC18F14K50，芯片内置了 9路通道的10位模数转换器，由该内置ADC对缺相信号进行采样；辅助电路包括时钟振荡电路和复位电路。时钟振荡电路由晶体振荡器和电容组成；其中晶体振荡器采用频率为IOMHz无源晶振；电容采用33pF独石电容。复位电路提供给微控制器芯片复位脉冲信号，当MCU不工作或上电时使其复位。蜂鸣器报警电路由MCU控制，当缺相或三相不平衡时通过报警电路发出警报声， 并同时断开交流接触器线圈电源。[0024]参照附图，对各电路中器件的连接关系描述如下。图2连接关系说明A、B、C为三相电源输入端口，N为中性线端口。耦合电容Cl、 C2、C3 一端分别连接A、B、C，另一端共同连接稳压二极管D2的阴极和整流二极管Dl的阳极；Dl的阴极连接到滤波电容C5的正极；电阻Rl —端连接到C5的正极，另一端连接到稳压二极管D3的阴极；电阻R2的一端连接D3的阴极，另一端连接到光耦UlA发光二极管的阳极；N连接到D2、D3的阴极、C5的负极和光耦二极管的阴极，作为他们的参考地；光耦UlA三极管侧集电极连接到+5V电源VCC ；射极连接到运算放大器U2A的反相输入端，并同时连接到电阻R4和电容C6的一端；U2A的正相输入端连接到R3的一端，R3的另一端连接到VCC ； 可调电阻Rwl的一端连接到其动触点引脚到U2A的正相输入端，另外一端连接到R4、C6的一端并同时接到参考地信号GND ；U2A的8脚和4脚分别为运放的正负电源引脚，分别接到 VCC和GND ；U2A输出端1脚连接至U8的13脚(图4)。图3连接关系说明L1为三相电源第一相输入端口，N为中性线端口。耦合电容 C20 一端连接Li，另一端连接稳压二极管D22的阴极和整流二极管D21的阳极；D21的阴极连接到滤波电容C22的正极；电阻R21 —端连接到C22的正极，另一端连接到稳压二极管 D23的阴极；电阻R35的一端连接D23的阴极，另一端连接到光耦UlOA发光二极管的阳极；N 连接到D22、D23的阴极、C22的负极和光耦二极管的阴极，作为他们的参考地；光耦UlOA三极管侧集电极连接到+5V电源VCC ；射极连接到运算放大器WA的反相输入端，并同时连接到电阻R36和电容C23的一端 ’U9A的正相输入端连接到R40的一端，R40的另一端连接到 VCC ；可调电阻RwS的一端连接到其动触点引脚到U9A的正相输入端，另外一端连接到R36、 C23的一端并同时接到参考地信号GND ；U9A的8脚和4脚分别为运放的正负电源引脚，分别接到VCC和GND ；U9A输出端1脚连接至U8的16脚(图4)。图4连接关系说明电容C7，C8和晶振Xl组成振荡电路，为微控制器U8提供时钟源，其中C7和C8的一端连接到地GND，另外一端分别连接到Xl的两端并同时连接到U8 的2脚和三脚；二极管D4，电阻R5和电容C9组成复位电路，R5的一端连接D4的阳极和C9 的一端，同时连接到U8的4脚，R5的另一端和D4的阴极共同连接到+5V电源VCC，C9的另一端连接到地GND Jl为串行通讯接口，Jl的3脚连接到U8的12脚，Jl的2脚连接到U8 的10脚，Jl的5脚连接到地GND ；UlB, SCRl及阻容元件组成的卷扬机的保护控制电路，R7 的一端连接到U8的5脚，另一端连接到光耦UlB发光二极管的阳极，UlB发光二极管的阴极连接地GND，R6 一端连接到+5V电源，另一端连接到UlB三极管侧的集电极和双向可控硅 SCRl的门极，UlB三极管侧射极连接到中性线N，SCRl的一端连接到电阻R8后输出到交流接触器线圈，SCRl另外一端连接到中性线N，ClO的一端连接到R8另外一端连接到中性线 N ；由蜂鸣器LSl和三极管Ql等元器件组成缺相故障报警电路，其中电阻R9 —端连接微控制器U8的11脚，另外一端连接三极管Ql的基极，电阻RlO —端连接Ql的基极，另外一端连接到地GND，三极管Ql的射极连接到地GND，集电极连接到蜂鸣器LSl的一端，蜂鸣器LSl 的另外一端连接到+5V电源VCC。
权利要求1.加温炉缺相保护控制系统，其特征在于包括缺相及中性点漂移检测电路、采集及控制单元、保护控制电路和报警电路；所述缺相及中性点漂移检测电路包括依次连接的稳压滤波部分、光耦隔离部分和比较放大部分，比较放大部分的信号输出端连接至采集及控制单元的检测信号输入端，采集及控制单元输出控制信号至保护控制电路以实现电源的开关控制；设待检测的加温炉负载有M个，则所述缺相及中性点漂移检测电路共有M+3个，分别对应于加温炉总电源的L1、L2、L3三相电压和M个负载电源；对于负载电源，负载的A、B、C三相电源的汇合节点与中性线端子接入所述稳压滤波部分；对于加温炉总电源，L1、L2、L3相的端子分别与中性线的端子接入不同的缺相及中性点漂移检测电路的稳压滤波部分。
2.根据权利要求1所述的加温炉缺相保护控制系统，其特征在于所述稳压滤波部分采用两个稳压二极管和一个整流二极管构成两级稳压电路。
3.根据权利要求1所述的加温炉缺相保护控制系统，其特征在于所述保护控制电路包括光电耦合单元和双向可控硅，所述光电耦合单元的发光二极管一侧接入所述微处理器输出控制信号，光电耦合单元的三极管侧经双向可控硅输出至用以开关电源的交流接触器线圈。
专利摘要本实用新型提供了一种加温炉缺相保护控制系统，使感应测井仪加温炉可靠、安全工作。该系统包括缺相及中性点漂移检测电路、采集及控制单元、保护控制电路和报警电路；所述缺相及中性点漂移检测电路包括依次连接的稳压滤波部分、光耦隔离部分和比较放大部分，比较放大部分的信号输出端连接至采集及控制单元的检测信号输入端，采集及控制单元输出控制信号至保护控制电路以实现电源的开关控制。本实用新型适用于三相四线制，不但能够对出现的缺相进行立即动作，切断相应电源，还能够实时反映出各负载电路的中性点漂移情况，便于技术人员及时处理，防患于未然，能够使加温试验系统的可靠性和三相负载安全得到保证。
文档编号G01V3/18GK202197083SQ20112028324
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者张建军, 李国兴, 汤小松, 袁阿明 申请人:西安思坦仪器股份有限公司