石油地震爆炸机电源保护器设计

·经验交流·

石油地震爆炸机电源保护器设计

黄健

(中石化地球物理公司西南分公司四川德阳618000)

摘要：文章介绍了一种新型石油地震爆炸机电源保护器。它分别从电路原理、设计制造和野外实际应用等方面进行详细阐述，实现电源和爆炸机系统的有效保护，避免了因频繁更换电源造成的问题出现,极大地减少了野外地震爆炸机发生电源故障的机率,为提高野外地震勘探的施工效率打下了良好的基础。

关键词：爆炸机；电源保护器；设计

作者简介：第一 黄健,男,1958年生，2004年毕业于四川理工学院计算机信息管理专业，现在中石化地球物理公司西南分公司从事石油勘探仪器的使用、维修和技术支持工作。E-mail:377262778@qq.com

文章编号：中图法分类号：P631.4+37

收稿日期：(2014-07-07编辑：韩德林)

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

地球物理勘探技术的发展，使得野外施工方法由传统的两维到三维，地震数据采集道数急剧增加，由千道到万道，甚至几万道。大面积的三维施工要求投入使用的地震装备，尤其是地震采集站、地震交叉站和电源站数量，地震爆炸机系统、有线/无线中继站和电源电瓶等辅助设备的数量也随之增加。目前,我公司地震勘探常用的石油地震爆炸机有BOOM BOX和Shotpro II 两种。其中，BOOM BOX 5套编码器，49套译码器；Shotpro II2套编码器，24套译码器。此外，地震队还拥有各类无线电中继站、GPS全球定位测量仪等使用电瓶设备电源数十台套。由于地震勘探的季节性比较强，晚间施工的时间越来越多，但在晚间施工期间更换电瓶时，由于光线暗，电瓶连接极桩正负极标示有的不清，极易造成将电源极性接反，造成爆炸机或无线电中继站等设备因人为原因而被损坏。这样的故障在野外生产中还是很常见的，出现故障后不仅造成物探小队维修费用增高,例如，每台地震爆炸机维修费用几百到几千元不等，且严重耽误施工工期，降低生产效率[1、2]。据一般统计，由于更换电源造成的仪器设备损坏问题占设备故障率的10%～15%。如何避免地震施工，尤其是晚间施工中因大量更换电瓶造成的故障，导致损坏爆炸机或中继站等问题的发生，是地震分队面临的一项十分迫切和严峻的课题。

1电源保护器的设计方案

众所周之，野外地震勘探施工使用的电子设备都具有较高的精度和高集成度，不管是设备本身价值和维修成本都相当高。野外电子设备，如采集站/电源站/交叉站等，及其石油地震爆炸机、中继站等辅助设备一般都采用直流电瓶供电，供电电压多设计成DC12 V、24 V等[3]。爆炸机电源极性保护器要达到，当外接电源极性正确时，供电正常；而当外接电源极性接反时，可以自动判断并及时切断电源，使得用电设备达到保护。结合野外使用的复杂环境和状况，直流电源保护器主要基于简单实用，快捷方便，即制作简单、成本低廉、通用性好、使用方便的设计理念开展。

1.1设计方案

基于上述设计思想，设计的这款爆炸机电源极性保护器，不仅可以避免因操作不当给地震爆炸机设备带来的损坏，也完全适用于野外其它使用直流电源的电子设备，如无线中继站、GPS全球定位测量仪等。因此，设计该爆炸机电源极性保护器为一独立的装置，可以方便地连接在直流电瓶和野外电子设备之间，如图1所示。

图1　系统保护连接框图

1.2电路原理

爆炸机电源极性保护器的工作原理主要是利用晶体二极管的单向导电特性，再结合多触点继电器的吸合来达到控制用电设备电源极性的正确接入，从而达到保护野外电子设备的目的，其电路图如图2所示。

图2　电源极性保护器

在野外操作设备时，如果没有电源极性保护器，当操作人员因操作不当而将设备电源接极性反时，那么错误极性的电源，将直接进入用电设备，导致设备烧毁。反之，接了电源极性保护器的设备将受到保护。其基本工作原理是：由于电源正极要通过K1继电器吸合点s1-s2才能进入用电设备， 当外接电源(电瓶)正负极接反时，因为D1晶体二极管此时处于反向状态不能导通，从而使K1继电器吸合线圈中无电流通过，这样K1继电器就不能吸合，吸合点s1-s2无电压输出，从而确保了用电设备不会因电源极性接反被烧毁。当正确连接电源时，D1晶体二极管处于正向导通状态，K1继电器吸合线圈中有电流通过，这样K1继电器吸合点s1-s2吸合，从而使要通过K1继电器吸合后的电源正极才能能正常进入用电设备，确保用电设备正常工作。

2实际应用

按照地震爆炸机或其它电子设备使用的电源电流要求的不同，可选择相同要求的晶体二极管和继电器等来制作出电源保护器模块，采用防水、坚固的外壳，并采用通用的防水连接件封装，电源保护器模块元器件实物图如图3所示。

图3　电源保护器模块元器件实物图

该电源极性保护器首先应用在地震爆炸机的电路改造上，其基本的做法是：首先制做好电源极性保护器，把电源极性保护器的负极(B)与爆炸机电源极性的负极并联接在一起，把电源极性保护器的正极(A)与直流电源的正极相接，再把爆炸机电源的正极和电源极性保护器的输出(C)相接，如图2所示。这样一个简单的操作便完成了爆炸机电源极性保护器电路的改造。

按照上述做法，地震队对施工中使用的各类编码器、译码器数，以及多台套无线中继站等，均可进行电源保护器的制作和连接改造。由于电源极性保护器简单适用，易于安装，在安装了电源极性保护器之后，这些设备在野外二维地震勘探几千公里和三维勘探几百平方公里的实际地震施工中，有效地减少了由于更换电源不当而造成的设备损坏，大大地提高了生产效率，减少了设备维修费用。

3结束语

该电源极性保器，设计简单、易于制做、成本低廉。使用了该电源极性保护器的设备能很好发挥它的功效，提高了设备的有效使用率，大大降低了设备的故障率和维修费用。另外，该电源极性保器，还能广泛地运用到其它各种使用直流电源的设备上，如GPS全球定位测量仪、无线中继站等设备。

参 考 文 献

[1] 王大全，黄国华.Boom Box爆炸机常见故障分析[J].物探装备，2011，21(6)：384-389.

[2] 郭宝亮，李群河.Boom Box爆炸及充电器原理与维修实例[J].石油仪器，2011，25(6)：84-86.

[3]王辉，宋克柱.基于FPGA无线运程摇控爆炸系统[J].微型机与应用，2014，33(18)：17-19.