目 次
1 概述 .......................................................................... 1 1.1 主要技术指标 ................................................................ 1 1.2 简要描述 .................................................................... 2 2 电路描述 ...................................................................... 2 2.1 接线图 ..................................................................... 2 2.2 电源板 ..................................................................... 3 2.3 信号放大／转换板（AMP/VFC） ................................................ 4 3 仪器拆卸与装配 ................................................................ 6 3.1 3000型张力仪器拆卸说明 ...................................................... 6 3.2 37型张力仪器拆卸说明 ........................................................ 7 3.3 装配说明 .................................................................... 7 4 仪器检查 ...................................................................... 7 4.1 断电电阻检查 ................................................................ 7 4.2 操作测试 .................................................................... 8 4.3 线路板功能测试 .............................................................. 8 5 电路元器件布局图和仪器机械组装图 .............................................. 9 5.1 电源板布件图 ................................................................ 9 5.2 信号处理板布件图 ............................................................ 10 5.3 3000型张力仪器总装配图 ...................................................... 11 5.4 37型张力仪器总装配图 ........................................................ 12
I
SL3974XA井下张力仪器维修手册
1 概述
1.1 技术指标
a) 最大工作温度： 200℃ b) 最大工作压力： 137.9Mpa c) 适用井眼直径： >117.5mm d) 仪器外径： 92.1mm e) 仪器总长： 1.55m f) 仪器有效长度： 1.17m
g) 测量范围： 拉力≤12，000磅；压力≤10，000磅
h) 绝对测量精度： ±1000磅（拉力或压力） ±100磅（拉力或压力变化）
注：因为测量的绝对精度受压力、温度和电子元件的限制，仪器只能用于测量并指示应力的相对变化。
i) 重复性： ±100磅（拉力或压力） j) 仪器供电： 180Vac，25mA k) 测井电缆： 7芯电缆
l) 电缆缆芯分配： 4# & 6#供电；16# & 18#信号 m) 探头/传感器类型： 应力传感器
n) 传感器最大可承受载荷：36，250磅（拉力或压力）
o) 组合性能： 位于下井仪器串最上端，可组合交流供电型仪器。
图1 SL3974XA井下张力仪器示意图
1
SL3974XA井下张力仪器维修手册
1.2 简要描述
SL3974XA井下张力仪器用于测量下井仪器串在井筒轴线方向上所受到的拉伸应力或压缩应力。仪器的上下接头均为D/A接头。
SL3974XA井下张力仪器是PCM兼容仪器，可以同3506联合使用；另外，如果有富余的缆芯供信号传输和电源使用，它也可以作为单独的一支仪器下井。
SL3974XA井下张力仪器必须位于组合仪器串的最上端。
SL3974XA井下张力仪器上端机械部分用钛钢制造，电连接采用28芯母接头。这部分还包含压力密封单芯塞供贯通线连接用。
SL3974XA井下张力仪器的主体与应力传感器的承力单元机械结合。承力单元用来测量仪器串在井筒轴线方向所受到的拉伸载荷或压缩载荷。压力平衡拉杆提供与承力单元的机械连接，使静液压达到平衡。另外，压力平衡拉杆内部有连接到仪器电子线路部分的贯通线。
仪器电子线路部分由电源板和信号处理板组成、安装在外径为3.62＂的钛钢壳内。 仪器的下部接头用钛钢制造，电连接采用28芯公接头。
应力测量短节由安装在同一个套管里的一个应力传感器和一个电子线路骨架构成。
SL3974XA井下张力仪器的功能是测量下井仪器串顶端的外部拉力或压力，并把测量数据以脉冲方式送到CLS单元。测量范围从-10，000磅（压力）至 +10，000磅（拉力）。输出脉冲的计数率的变化与应力的对应关系是：2000CPS——+10，000磅；
1000CPS——0磅； 0CPS——-10,000磅。
2 电路描述
2.1 接线图
电子线路骨架是从仪器的下端装入仪器外壳的。电源板和信号处理板固定在骨架上。 仪器上下两头的28芯接头的9根插芯（1#——8#，10#）是上下贯通的。另外,上部的接头通过
5条线把放大器/转换器（AMP／VFC）电路和应力承载单元连接在一起。
交流电源通过缆芯４#—６#送到变压器T1的初级。
2
SL3974XA井下张力仪器维修手册
2.2 电源板
变压器T1次级输出的交流电经过整流滤波后输入到三端稳压器（IC1、IC2）。三端稳压器IC1、
IC2输出+12V和－12V直流电压。下面是电源板的印刷板图和原理图。
3
SL3974XA井下张力仪器维修手册
2.3 信号放大／转换板（AMP/VFC）
4
SL3974XA井下张力仪器维修手册
这块板的功能是响应来自应力承载单元的信号，并对这个信号加以处理。下面是这块板上的部
件功能描述。 2.3.1 IC3标准电压
IC3的输入电压保持在13.5V以上，它来自电源板上的IC1的输入端。R3、C3减小电压纹波。 IC3为应力承载单元提供准确的10V激发电压。应力承载单元的电阻为700Ω，对于10V电源，流过它的电流约是14mA。电阻R5起降压作用，它把+14V直流电压降低到10V。
IC3内部的分压器在８脚输出二级标准电压（+5V）。这个+5V电压经过低噪声运放IC2缓冲，产生IC1所需要的中点电压。 2.3.2 IC1放大器
IC1的增益由电阻R2（100Ω）设定为401倍。在放大应力承载单元产生的信号电平的微小变化的同时，它把噪声和常模式电压滤除。在应力承载单元承受的应力为零时，它产生的信号电压为零。在应力承载单元承受拉应力时，它产生的信号电压为正。在应力测量范围的两端，应力产生的电信号幅度为±12mV，经过放大后变成±4.8V。
来自IC2的标准＋5V偏置电压加在IC1的７脚，以便把双极性的信号（±5V）转换成单极性信号（0-10V）。从而可以利用V／F转换器把电压信号变成对应的脉冲信号。转换器的输入电压范围是0-10V。
5
SL3974XA井下张力仪器维修手册
当应力为零时，IC1输出的电压是＋5V，这正好等于原始信号电压加上偏置电压。 2.3.3 IC4 V/F转换器
IC4是V/F转换器，其功能是把代表应力的0-10V模拟电压信号按照正比例关系转换成频率信号。外围器件（电阻、电容）的参数决定了IC4在输入10V模拟电压时，输出为2KHz频率信号。 在输入信号电压等于5V时（即应力负载为零时），输出为1KHz频率信号。脉冲信号的占空比为25%。如果应力不完全等于零，那么输出的脉冲信号频率就与1KHz有所偏差。在外加应力为零的情况下，如果输出的脉冲信号频率与1kHz的偏差超过±10%，应调节电阻R6的阻值。R6的正常值是43.2KΩ。
R4是V/F转换器件IC4中集电极开路的三极管输出端的上拉电阻。 2.3.4 输出信号驱动器IC5
IC5是输出信号驱动器，它的工作电源是未经过稳压的负电源。这样是为了使正负电源的负载功率达到平衡。
R1和D1构成IC5输入端的电平移位电路，其功能是把V/F转换器的输出信号电平嵌位在负电源电压以内。
电容C4是信号输出的藕合电容。
3 仪器拆卸与装配
SL3974XA井下张力仪器有3000型和37型两种机械结构，下面分别叙述其拆卸和装配。
3.1 3000型张力仪器拆卸说明
a) 用平口改刀卸掉密封油堵(11)密封油堵(33),放掉仪器内的硅油。
b) 用勾头扳手拧下护帽(48),用小型改刀依此挑出密封圈(47)、卡簧(45)、半圆环(46)、挡环
(44)、螺纹套(42)。
c) 用勾头扳手拧下护丝(50)，用胜利189标准起拔器取出线路骨架。 d) 下外壳(2)与下连接头(9)为螺纹连接,用勾头扳手将下外壳(2)卸掉。
e) 将28芯套(37)从下连接头(9)中缓慢拔出,注意不要损坏贯通线,卸掉螺钉(10),取下防松
盖(7)。
f) 将每个单芯塞胶套从单芯塞上拔出。
g) 用内六角扳手卸掉3只内六角螺丝(34),防脱外壳(31)同中间头(19)为螺纹连接,卸掉防脱
外壳(31)。
h) 卸掉4只内六角螺钉(28),上连接头(26)与连接杆(22)为螺纹连接,卸掉上连接头(26)。 i) 将平衡套(21)和平衡活塞(24)缓慢拔出,使之与连接杆(22)分离,小心不要损坏油封(23)和
油封(27)。
j) 下连接头(11)与中连接头(19)为螺纹连接,拧下中连接头(19)。 k) 下连接头(11)与应变电主体(16)为螺纹连接,将其分离。
6
SL3974XA井下张力仪器维修手册
l) 将10根贯通线从应变电主体(16)和连接杆(22)的中心孔中依次取出。 m) 应变电主体(16)与连接杆(22)为螺纹连接,将其分离。 3.2 37型张力仪器拆卸说明
a) 用平口改刀卸掉密封油堵(11)密封油堵(33),放掉仪器内的硅油。
b) 用勾头扳手左旋护帽(46),将其卸掉,用小型平口改刀挑出卡簧(43),取出28芯插座(39)和
26芯插座(44),左旋26芯上的压套,将28芯插座(39)与26芯插座(44)分离。
c) 用勾头扳手左旋护丝(46),将其卸掉,卸掉连接螺套(45),依次卸掉卡簧、28芯插座。下接
头(1)同下外壳(2)为螺纹连接,左旋下接头(1),将其卸掉,用大号改刀卸掉压环(3),用T形工具取出线路骨架(4)。 d) 以下的拆卸步骤同3.1 d～m。 3.3 装配说明
a) 将所有零部件清洗干净,仔细检查各部分,尤其要重点检查各密封面、螺纹、密封圈、胶套
是否有划伤、沙眼、裂纹等缺陷。
b) 在各密封面、螺纹部位均匀涂上少许润滑脂,按照拆卸说明的顺序进行反向装配。
4 仪器检查
4.1 断电电阻检查
a) 用万用表测量仪器上下接头插芯之间的电阻。确认仪器上下两头的1#——8#以及10#之间
的导通电阻小于0.5Ω。确认缆芯4#和6#之间的电阻为1.2KΩ。其余插芯之间应该绝缘，即电阻为无穷大。如下表所示。
上接头 下接头 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 10# ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ≤0.5Ω 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 10#
7
SL3974XA井下张力仪器维修手册
b) 测量并确认下列接线端对地电阻如下表所示：
接线端 对地电阻，Ω +12V 4.3K -12V 4.3K 10V 4.3K 5V 3.8M SENSE 13.48K IN+ 13.10K IN- 13.10M
c) 测量并确认张力传感器引线间电阻如下表所示：
引线对引线 电阻，Ω E+ E+ 0 E+ S- 530 S- E- 555 E- S+ 555 S+ E+ 528
4.2 操作测试
对于SL3974XA井下张力仪器没有专门的车间或现场刻度程序。拉力测试可以如下进行：把该仪器连接到测井电缆头上，然后把仪器下挂一已知重量的物体。给仪器通电，用测井地面系统测试张力仪器工作情况。 4.3 线路板功能测试
a) 准备好一台示波器、一只万用表和一个700Ω电阻。 b) 把仪器的电子线路部分同应力承受单元分离。
c) 把信号板上的IN-和IN+端接到公共地上；把SENSE和10V端一起接到700Ω电阻的一端；
把700Ω电阻的另外一端接到公共地上。 d) 从仪器辫子头的4#和6#给仪器电路供电AC180。 e) 用万用表测量电源板上的+12V和-12V是否正常。
f) 用万用表测量信号板上的+5V OFST TP测试点，应该有+5V电压。 g) 用万用表测量信号板上的AMP OUT TP测试点，应该有+5V电压。
h) 用示波器测量信号板上的VFC OUT TP测试点。该测试点应该有频率约为1KHz、占空比约
为15%的正脉冲信号。信号波形见下图。
信号板上的VFC OUT TP测试点的正脉冲信号
8
SL3974XA井下张力仪器维修手册
5 电路元器件布局图和仪器机械组装图
5.1 电源板布件图
代号 IC1 IC2
数量 1 1 4 2 2 1 1 4
名称
描述 42094-012 42095-012
CA50+ 330MF 45V 175C CA50+ 10MF 50V 175C BX 104K 50V BDS EE1/2 55RF BDS EE1/2 75RF 1N4249 1000V 1A
REGLTR REGLTR CAP CAP CAP RES RES DIODE
C1—C4 C7，C8 C5，C6 R1 R2
D1—D4
9
SL3974XA井下张力仪器维修手册
5.2 信号处理板布件图
代号 IC1 IC2 IC3 IC4 IC5
数量 1 1 1 1 1
名称 IC IC IC IC IC CAP CAP CAP CAP CAP CAP CAP ZNR RES RES RES RES RES RES RES
10
描述 INA101SMQ OP215AJ RTEF101SM VFC32SMQ LH0002H BX 105K 50V CA50+ 10MF 50V CF41 0.05MF 10% 50V 153CG BX 471K 200V BX 561K 50V NPO 471G 50V ZENER 1N4744 BDS 100K BDS 150RF 1/4W BDS 523RF BDS 3.01K BDS 150RB BDS 43.2K BDS 60.4K 1/4W
C1，C2，C4 3 C3 C5 C6 C7 C8 C9 D1 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7,R8
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容