高精度液压管钳扭矩标定仪的设计与实现

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1、石油机械一6一CHINAPETROLEUMMACHINERY2014年第42卷第l1期●钻井技术与装备高精度液压管钳扭矩标定仪的设计与实现窦益华于晓张福祥杨向同(1．西安石油大学2．中国石油塔里木油田分公司)摘要：为了解决扭矩控制记录装置存在的扭矩标定及扭矩控制误差过大的问题，研制了一种液压管钳扭矩标定仪。介绍了液压管钳标定仪的硬件和软件设计。所设计的信号调理电路在采样电阻和A／D转换电路之间，增加了由超高精度、超低失调电压的运算放大器0PA2364构成的电压跟随缓冲电路，不但降低了信号的失真，还可以降低运算放大器的失调电压对测量精度的影响。设计了高精度的A／D基准电压，为系统的测量提

2、供了精确的基准。软件上设计了分段标定算法，减小了偶然误差对标定的影响。经国家扭矩检测一级计量站检定，液压管钳扭矩标定仪的示值精度为0．2％，达到了国家一级计量标准。关键词：液压管钳；扭矩标定仪；数据采集；基准电压；分段标定中图分类号：TE927文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．11．002DesignandRealizationofaHigh-precisionTorqueCalibrationInstrumentforHydraulicTongsDouYihuaYuXiaoZhangFuxiangYangXiangtong(1．Xi’a

3、nShiyouUniversity；2．PetroChinaTarimOilfieldCompany)Abstract：Toaddressthebigcalibrationandcontrolerrorsoftorquecontroldevices，atorquecalibrationin—strumentforhydraulictongswasdeveloped．Thehardwareandsoftwaredesignoftheinstrumentispresentedinthepaper．Avoltagefollowerbuffercircuitconsistedofultra—h

4、ighprecisionlowoffsetvoltageoperationalamplifiers0PA2364isaddedbetweensamplingresistanceandA／Dconversioncircuit，whichcanreducenotonlysignaldis—tortion，butalsotheeffectofoffsetvoltageoperationalamplifieronmeasurementaccuracy．A／Dreferencevoltagewithhighprecisionisalsodesigned，whichcanprovideaccura

5、tereferenceforsystemmeasurement．Subsectioneali—brationalgorithmisusedinthesoftware，whichcanreducetheeffectofaccidentalerroroncalibration．Theinstru—mentistestedbyNationalTorqueDetectionTopLevelMetrologyStation，withitsindicationprecisionupto0．2％，whichcanmeetthetoplevelofthenationalstandardsofmeasu

6、rement．Keywords：hydraulictong；torquecalibrationinstrument；datacollection；referencevoltage；subsectioncalibration的测量是否准确直接影响着上扣质量，为此，需要0引言有专门的扭矩检测标定装置，用于标定扭矩控制记录装置，解决扭矩标定和扭矩控制误差过大的问油田现场广泛使用的各类拧扣机、液压动力大题。基于此，笔者研制了液压管钳扭矩标定仪。钳等设备在上扣时须严格控制上扣扭矩，以防过载液压管钳扭矩标定仪由电阻应变式扭矩传感损坏油、套管螺纹。目前已有专门的扭矩控制记录器、扭力杆、显示仪表及配套

7、计算机测量软件装置使用在这些场合。这些扭矩控制记录装置等相关附件组成。传感器和扭力杆组成扭矩传感机$基金项目：国家科技重大专项“超深超高压气井油套管柱安全评价与控制技术研究”(2011ZX05046—03—07)。一8一石油机械2014年第42卷第11期制输入信号的幅度，保护后级电路，为后级电路安1．3微处理器电路设计全、可靠工作提供了有力保障。IJ5、L7、C10、微处理器电路以单片机为核心，其主要功能是R31、C8组成信号的低通滤波电路，低