一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块制造技术

一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块，由两路输入、3路隔离滤波、不间断切换及三个变压模块构成。该模块可以较好地应用于随钻中子孔隙度测井仪器，其电气性能以及其所适用的环境因素均能适应随钻中子仪器井下长时间不间断工作的需求。同时，该模块可以根据不同的应用需求进行相应的修改，更广泛地应用于其他随钻仪器中。

【技术实现步骤摘要】
一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块
本专利技术涉及一种供电模块，尤其涉及一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块。
技术介绍
近年来，随着测井技术的不断发展，具有明显优势的随钻测井仪器逐渐成为行业中关注的焦点。孔隙度测量仪器随钻测井仪器中的关键组成部分。在原有的中子孔隙度测井仪器的理论基础上，开发随钻中子孔隙度测井仪器时，要有针对性的遵照随钻仪器的特性需求对仪器各部分进行开发设计。随钻中子孔隙度测井仪器有许多不同于电缆测井的特性。首先，仪器要在井下持续工作150～350小时，且由于井下环境的特殊，仪器要有较强的抗震抗冲击性和耐温性。其次，没有电缆可以为仪器供电，也无法通过电缆将数据实时上传，需要在井下对数据进行存储，所以要保证井下存储部分始终不会断电；另一方面鉴于脉冲中子发生器的工作原理，中子发生器的灯丝部分要始终保持激活状态，井下控制部分也要始终处于工作状态。根据随钻中子孔隙度仪器的以上种种特性，有针对性的设计出仪器可以使用的多路输出的不间断供电模块。随钻中子孔隙度仪器的井下仪器部分由中子发生器、探测器、控制存储及超声测距四个部分构成。根据各部分不同的需求，供电模块需要为各部分提供不同的供电电压。其中中子发生器和超声测距部分需要30V的直流电压，探测器部分需要±12V的直流电压，控制存储和超声测距部分由于用到DSP和FPGA等芯片，需要3．3V及5V的直流电压。其中3．3V和5V的电压输出要保证不会因为泥浆发电机的停止工作而间断。在泥浆发电机正常工作时，泥浆发电机作为供电模块的输入，当泥浆发电机停止工作时，瞬间切换为由电池组作为输入。专利技术内容本专利技术的目的是为了使随钻中子孔隙度测井仪在井下连续工作150～350小时时防止出现数据丢失的问题，设计了一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块由两路输入、3路隔离滤波、不间断切换及三个变压模块构成。其中隔离滤波部分和不间断电源切换部分为模块的核心部分，保证模块在稳定不间断的输出仪器所需电压的同时又不会对其他设备产生干扰。所述的不间断切换电路选择使用泥浆发电机和锂电池结合的方式来实现供电，选取二极管自动切换式不间断电源电路，采用锂电池组作备用电源，锂电池的最大工作电流（即电池放电电流）为2A，额定功率25Ahr。所述的隔离滤波部分采用EMI滤波来完成隔离与滤波，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。本专利技术的有益效果是：经过优化的二极管不间断供电电源模块的设计，可以较好地应用于随钻中子孔隙度测井仪器，其电气性能以及其所适用的环境因素均能适应随钻中子仪器井下长时间不间断工作的需求。同时，该模块可以根据不同的应用需求进行相应的修改，更广泛地应用于其他随钻仪器中。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块结构框图。图2是二极管自动切换式电源电路。图3是切换电路优化。图4是隔离滤波部分。具体实施方式如图1所示，随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块由两路输入、3路隔离滤波、不间断切换及三个变压模块构成。其中隔离滤波部分和不间断电源切换部分为模块的核心部分，保证模块在稳定不间断的输出仪器所需电压的同时又不会对其他设备产生干扰。考虑使用锂电池来进行供电，但随钻中子仪器的功率较大，井下温度又较高，单独使用锂电池来供电会使得锂电池性能和寿命都大幅度降低，甚至无法工作，另外，频繁的更换锂电池也会降低钻井效率。为此选择使用泥浆发电机和锂电池结合的方式来实现供电。为了完成两种供电方式的切换，选取二极管自动切换式不间断电源电路。此设计方案的优势在于，所选用的器件二极管耐高温性能好，体积小，成本低，电路实现方式简洁且各项指标完全符合随钻仪器在井下特殊环境中工作的需求。如图2所示，二极管自动切换式电源电路原理为：D1和D2为两只1N4007型硅整流管，其最大工作电流为1A，正向导通压降约06V，反向耐压值为50V，采用泥浆发电机供电时D1导通，D2截止，由6节393V锂电池串联而成的2358V备用电池组不工作。发电机输出电压V1＝30V，经过D1降为294V，向仪器供电。一旦泥浆发电机停止工作，V1急剧下降，使D1截止，D2迅速导通，此时改由备用电池组向系统供电。当发电机再次恢复正常时，D1迅速导通，D2自动截止，备用电源即不起作用。因此，D1和D2可起到在瞬间自动切换直流电源的作用。如图3所示，切换时间约为9567μs，此切换时间完全符合仪器供电的需求，对仪器的正常工作不会产生影响。为了使输出跳变更加的平缓，选择在切换电路输出端并联一电容。如图4所示，通常情况下电源线是干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线，供电设备的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作，同样设备产生的干扰也可能通过电源线传到供电设备上，干扰其他设备的正常工作。另一方面按照仪器的设计方案，供电部分要有多路的输出，在各路输出之间也会产生相互的干扰。因此供电模块中要在发电机与各路输出之间增加隔离和滤波部分的设计。我们选择采用EMI滤波来完成隔离与滤波。EMI滤波电路通常由串联电抗器和并联电容器组成，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。该滤波电路不同于RC等其他滤波电路的优势在于在负载电流较大或较小时均有良好的滤波作用。是直流电源中常用的滤波装置。电感之所以能够对脉动产生滤波的作用是由于电感的直流电阻很小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后基本没有损失，但是对于交流分量，在感抗jωL和负载RL上分压以后，很大一部分交流分量降落在电感上，因而降低了输出电压中的脉动部分。L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大的场合。采用电感滤波电流的波形比较平滑，可以避免过大的冲击电流。同时可以减小负载电流的突变对发电机及其他支路的影响，起到很好的隔离效果。电容通交流隔直流的特性与电感同时作用更好的滤掉纹波。滤波电容的估算遵照公式：RLC≥（3～5）*T/2滤波电感的估算遵照公式：f＝2*π*sqrt（1/LC）其中T为电网交流电压的周期。我们目前的交流电网通常频率f为50Hz。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块，由两路输入、3路隔离滤波、不间断切换及三个变压模块构成，其中隔离滤波部分和不间断电源切换部分为模块的核心部分，保证模块在稳定不间断的输出仪器所需电压的同时又不会对其他设备产生干扰。

【技术特征摘要】
1.一种随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块，由两路输入、3路隔离滤波、不间断切换及三个变压模块构成，其中隔离滤波部分和不间断电源切换部分为模块的核心部分，保证模块在稳定不间断的输出仪器所需电压的同时又不会对其他设备产生干扰。2.根据权利要求1所述的随钻中子孔隙度测井仪直流不间断供电模块，其特征是所述的不间断切换电路选择使用泥浆发电机和锂电池结...

【专利技术属性】
技术研发人员：史树元，
申请(专利权)人：史树元，
类型：发明
国别省市：辽宁,21