·經(jīng)驗(yàn)交流·

石油地震爆炸機(jī)電源保護(hù)器設(shè)計(jì)

黃健

(中石化地球物理公司西南分公司四川德陽(yáng)618000)

摘要：文章介紹了一種新型石油地震爆炸機(jī)電源保護(hù)器。它分別從電路原理、設(shè)計(jì)制造和野外實(shí)際應(yīng)用等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，實(shí)現(xiàn)電源和爆炸機(jī)系統(tǒng)的有效保護(hù)，避免了因頻繁更換電源造成的問(wèn)題出現(xiàn),極大地減少了野外地震爆炸機(jī)發(fā)生電源故障的機(jī)率,為提高野外地震勘探的施工效率打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：爆炸機(jī)；電源保護(hù)器；設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：第一 黃健,男,1958年生，2004年畢業(yè)于四川理工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息管理專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在中石化地球物理公司西南分公司從事石油勘探儀器的使用、維修和技術(shù)支持工作。E-mail:377262778@qq.com

文章編號(hào)：中圖法分類(lèi)號(hào)：P631.4+37

收稿日期：(2014-07-07編輯：韓德林)

The Power Supply Polarity Protector Design for Seismic BlasterHUANG Jian

(SinopecGeophysicalCorporationXINANBranch,Deyang,Sichuan618000,China)

Abstract：This paper introduces a kind of power supply polarity protector designed for seismic blaster, respectively in detail from two aspects of circuit design and power management, achieving the overall control and power supply polarity protection, it avoids more failure because of replacing the power supply, and creating a good foundation for the efficient seismic survey.

Key word： seismic blaster, power supply polarity protector, design

0引言

地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展，使得野外施工方法由傳統(tǒng)的兩維到三維，地震數(shù)據(jù)采集道數(shù)急劇增加，由千道到萬(wàn)道，甚至幾萬(wàn)道。大面積的三維施工要求投入使用的地震裝備，尤其是地震采集站、地震交叉站和電源站數(shù)量，地震爆炸機(jī)系統(tǒng)、有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)中繼站和電源電瓶等輔助設(shè)備的數(shù)量也隨之增加。目前,我公司地震勘探常用的石油地震爆炸機(jī)有BOOM BOX和Shotpro II 兩種。其中，BOOM BOX 5套編碼器，49套譯碼器；Shotpro II2套編碼器，24套譯碼器。此外，地震隊(duì)還擁有各類(lèi)無(wú)線(xiàn)電中繼站、GPS全球定位測(cè)量?jī)x等使用電瓶設(shè)備電源數(shù)十臺(tái)套。由于地震勘探的季節(jié)性比較強(qiáng)，晚間施工的時(shí)間越來(lái)越多，但在晚間施工期間更換電瓶時(shí)，由于光線(xiàn)暗，電瓶連接極樁正負(fù)極標(biāo)示有的不清，極易造成將電源極性接反，造成爆炸機(jī)或無(wú)線(xiàn)電中繼站等設(shè)備因人為原因而被損壞。這樣的故障在野外生產(chǎn)中還是很常見(jiàn)的，出現(xiàn)故障后不僅造成物探小隊(duì)維修費(fèi)用增高,例如，每臺(tái)地震爆炸機(jī)維修費(fèi)用幾百到幾千元不等，且嚴(yán)重耽誤施工工期，降低生產(chǎn)效率[1、2]。據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，由于更換電源造成的儀器設(shè)備損壞問(wèn)題占設(shè)備故障率的10%～15%。如何避免地震施工，尤其是晚間施工中因大量更換電瓶造成的故障，導(dǎo)致?lián)p壞爆炸機(jī)或中繼站等問(wèn)題的發(fā)生，是地震分隊(duì)面臨的一項(xiàng)十分迫切和嚴(yán)峻的課題。

1電源保護(hù)器的設(shè)計(jì)方案

眾所周之，野外地震勘探施工使用的電子設(shè)備都具有較高的精度和高集成度，不管是設(shè)備本身價(jià)值和維修成本都相當(dāng)高。野外電子設(shè)備，如采集站/電源站/交叉站等，及其石油地震爆炸機(jī)、中繼站等輔助設(shè)備一般都采用直流電瓶供電，供電電壓多設(shè)計(jì)成DC12 V、24 V等[3]。爆炸機(jī)電源極性保護(hù)器要達(dá)到，當(dāng)外接電源極性正確時(shí)，供電正常；而當(dāng)外接電源極性接反時(shí)，可以自動(dòng)判斷并及時(shí)切斷電源，使得用電設(shè)備達(dá)到保護(hù)。結(jié)合野外使用的復(fù)雜環(huán)境和狀況，直流電源保護(hù)器主要基于簡(jiǎn)單實(shí)用，快捷方便，即制作簡(jiǎn)單、成本低廉、通用性好、使用方便的設(shè)計(jì)理念開(kāi)展。

1.1設(shè)計(jì)方案

基于上述設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)的這款爆炸機(jī)電源極性保護(hù)器，不僅可以避免因操作不當(dāng)給地震爆炸機(jī)設(shè)備帶來(lái)的損壞，也完全適用于野外其它使用直流電源的電子設(shè)備，如無(wú)線(xiàn)中繼站、GPS全球定位測(cè)量?jī)x等。因此，設(shè)計(jì)該爆炸機(jī)電源極性保護(hù)器為一獨(dú)立的裝置，可以方便地連接在直流電瓶和野外電子設(shè)備之間，如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)保護(hù)連接框圖

1.2電路原理

爆炸機(jī)電源極性保護(hù)器的工作原理主要是利用晶體二極管的單向?qū)щ娞匦?，再結(jié)合多觸點(diǎn)繼電器的吸合來(lái)達(dá)到控制用電設(shè)備電源極性的正確接入，從而達(dá)到保護(hù)野外電子設(shè)備的目的，其電路圖如圖2所示。

圖2　電源極性保護(hù)器

在野外操作設(shè)備時(shí)，如果沒(méi)有電源極性保護(hù)器，當(dāng)操作人員因操作不當(dāng)而將設(shè)備電源接極性反時(shí)，那么錯(cuò)誤極性的電源，將直接進(jìn)入用電設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備燒毀。反之，接了電源極性保護(hù)器的設(shè)備將受到保護(hù)。其基本工作原理是：由于電源正極要通過(guò)K1繼電器吸合點(diǎn)s1-s2才能進(jìn)入用電設(shè)備， 當(dāng)外接電源(電瓶)正負(fù)極接反時(shí)，因?yàn)镈1晶體二極管此時(shí)處于反向狀態(tài)不能導(dǎo)通，從而使K1繼電器吸合線(xiàn)圈中無(wú)電流通過(guò)，這樣K1繼電器就不能吸合，吸合點(diǎn)s1-s2無(wú)電壓輸出，從而確保了用電設(shè)備不會(huì)因電源極性接反被燒毀。當(dāng)正確連接電源時(shí)，D1晶體二極管處于正向?qū)顟B(tài)，K1繼電器吸合線(xiàn)圈中有電流通過(guò)，這樣K1繼電器吸合點(diǎn)s1-s2吸合，從而使要通過(guò)K1繼電器吸合后的電源正極才能能正常進(jìn)入用電設(shè)備，確保用電設(shè)備正常工作。

2實(shí)際應(yīng)用

按照地震爆炸機(jī)或其它電子設(shè)備使用的電源電流要求的不同，可選擇相同要求的晶體二極管和繼電器等來(lái)制作出電源保護(hù)器模塊，采用防水、堅(jiān)固的外殼，并采用通用的防水連接件封裝，電源保護(hù)器模塊元器件實(shí)物圖如圖3所示。

圖3　電源保護(hù)器模塊元器件實(shí)物圖

該電源極性保護(hù)器首先應(yīng)用在地震爆炸機(jī)的電路改造上，其基本的做法是：首先制做好電源極性保護(hù)器，把電源極性保護(hù)器的負(fù)極(B)與爆炸機(jī)電源極性的負(fù)極并聯(lián)接在一起，把電源極性保護(hù)器的正極(A)與直流電源的正極相接，再把爆炸機(jī)電源的正極和電源極性保護(hù)器的輸出(C)相接，如圖2所示。這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的操作便完成了爆炸機(jī)電源極性保護(hù)器電路的改造。

按照上述做法，地震隊(duì)對(duì)施工中使用的各類(lèi)編碼器、譯碼器數(shù)，以及多臺(tái)套無(wú)線(xiàn)中繼站等，均可進(jìn)行電源保護(hù)器的制作和連接改造。由于電源極性保護(hù)器簡(jiǎn)單適用，易于安裝，在安裝了電源極性保護(hù)器之后，這些設(shè)備在野外二維地震勘探幾千公里和三維勘探幾百平方公里的實(shí)際地震施工中，有效地減少了由于更換電源不當(dāng)而造成的設(shè)備損壞，大大地提高了生產(chǎn)效率，減少了設(shè)備維修費(fèi)用。

3結(jié)束語(yǔ)

該電源極性保器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于制做、成本低廉。使用了該電源極性保護(hù)器的設(shè)備能很好發(fā)揮它的功效，提高了設(shè)備的有效使用率，大大降低了設(shè)備的故障率和維修費(fèi)用。另外，該電源極性保器，還能廣泛地運(yùn)用到其它各種使用直流電源的設(shè)備上，如GPS全球定位測(cè)量?jī)x、無(wú)線(xiàn)中繼站等設(shè)備。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王大全，黃國(guó)華.Boom Box爆炸機(jī)常見(jiàn)故障分析[J].物探裝備，2011，21(6)：384-389.

[2] 郭寶亮，李群河.Boom Box爆炸及充電器原理與維修實(shí)例[J].石油儀器，2011，25(6)：84-86.

[3]王輝，宋克柱.基于FPGA無(wú)線(xiàn)運(yùn)程搖控爆炸系統(tǒng)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2014，33(18)：17-19.