可控震源VE464 控制系統(tǒng)的故障分析

楊勇

（大慶物探一公司2280 隊(duì)，黑龍江 大慶 163000）

1 VE464 系統(tǒng)構(gòu)成與特征概述

1.1 VE464 系統(tǒng)構(gòu)成

VE464 系統(tǒng)是以VE432 可控震源控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研發(fā)而來，主要由數(shù)字伺服驅(qū)動器（DSD）、數(shù)字信號發(fā)生器（DPG）和用于數(shù)據(jù)通信的時分多址電臺（TRACS TDMA）等部分構(gòu)成。與VE432 系統(tǒng)對比來看，VE464 系統(tǒng)特征主要表現(xiàn)：第一，DPG 重量減輕，從10kg 降低到3.6kg，DVCx 板只有一塊，TRACS TDMA 和DPG 配合應(yīng)用，單獨(dú)1 臺DPG 可對32 臺震源同時進(jìn)行管理；第二，DSD 重量減輕，從18kg 降低到11kg，體積是原來的65%，VE432 有5 塊印刷電路板，而VE464 只有2 塊，對于VE432 加速度表和電纜高度兼容。

1.2 VE464 技術(shù)特點(diǎn)

（1）VE464 可控震源控制系統(tǒng)自適應(yīng)能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大，針對所有可控震源施工方法都適用。比如專用掃描、編碼掃描、滑動掃描、偽隨機(jī)掃描和高效震源采集掃描等。（2）將TDMA 通訊技術(shù)運(yùn)用到TRACSTDMA 電臺中，使可控震源數(shù)據(jù)傳輸可靠性得到提升，多組震源同時作業(yè)過程中震源間通訊電臺之間的干擾也更好的避免。（3）在DSD、DPG 和地震儀器主機(jī)中都引用GPS 授時，系統(tǒng)同步精度提升，也無需電臺延遲同步校準(zhǔn)。（4）DPG 可產(chǎn)生的模擬參考信號為2 種，24 位數(shù)字參考信號為32 種，DPG 自動生成數(shù)字參考信號，且對于數(shù)字未經(jīng)過任何加工處理，因此數(shù)字參考信號質(zhì)量更好、噪音更低。（5）質(zhì)量控制軟件強(qiáng)大，對可控震源工作情況實(shí)時監(jiān)督控制與分析，使施工質(zhì)量得以保證；將平板加速度信號、參考信號和重錘加速度信號等在對存儲設(shè)備中保存，使日后高保真采集等特殊采集方法的實(shí)現(xiàn)更加方便。（6）內(nèi)部配置GPS 接收機(jī)，使時鐘信號質(zhì)量更高，可控震源位置也能更精準(zhǔn)的定位?？煽卣鹪催_(dá)到預(yù)定激發(fā)點(diǎn)并降下平板時，組內(nèi)其他震源定位信息通過無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)來得到，完成本組可控震源激發(fā)點(diǎn)組合中心距的計(jì)算，并將結(jié)果傳輸給地震儀器主機(jī)，主機(jī)接收信息后結(jié)合信息自動檢索激發(fā)點(diǎn)對應(yīng)排列，驅(qū)動震源以完成震源作業(yè)的自動進(jìn)行。通過GPS 導(dǎo)航功能的運(yùn)用，震源操作人員可以快速掌握激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)，以及下一個震點(diǎn)距離和方向。采用這種方式以后，原本施工炮點(diǎn)坐標(biāo)獲取的施工環(huán)節(jié)就可以省去，使人力物力都得到很大程度的節(jié)約。

1.3 增強(qiáng)的TDMA 通訊技術(shù)功能

TDMA 通訊技術(shù)是時分多址電臺的特點(diǎn)，也正是因?yàn)檫@一通訊技術(shù)的運(yùn)用，VE464 控制系統(tǒng)在施工過程中數(shù)據(jù)通訊電臺之間干擾問題得到有效解決。TRACSTDMA 電臺即時分多址電臺，時分多址是指多個用戶共享同個數(shù)據(jù)傳輸通道，以時間分割為標(biāo)準(zhǔn)將傳輸通道劃分為周期性的幀，幀分成多個時隙，進(jìn)而完成信號向基準(zhǔn)站的傳送。當(dāng)同步條件和定時條件都滿足的情況下，基準(zhǔn)站可實(shí)現(xiàn)每個時隙接收對應(yīng)終端信號且相互之間不會發(fā)生干擾。而且，基準(zhǔn)站也是按照順序在特定時隙內(nèi)完成信號向移動終端的發(fā)送。簡單來說就是所有移動終端設(shè)備與一個公用傳輸通道連接，每個移動終端使用公用傳輸通道都是按照特定順序進(jìn)行分配的。分配到某一個移動終端后，該移動終端連接傳輸通道，進(jìn)而完成相關(guān)操作，同時切斷其他所有移動終端和傳輸通道的聯(lián)系。當(dāng)分配給該移動終端的使用時間一到，TDMA 完成移動終端和傳輸通道間連接的轉(zhuǎn)換工作。

2 故障分析與排除方法

可控震源VE464 控制系統(tǒng)在野外生產(chǎn)過程中發(fā)生的故障通常有兩種類型，其一為電路故障，其二為液壓和機(jī)械故障。若是電子元件或者電路板導(dǎo)致的電路故障，一般利用比較法對發(fā)生故障的電子元件和正常電子元件對比分析，對故障位置進(jìn)行確定，然后將發(fā)生故障的電子元件進(jìn)行更換；若是液壓系統(tǒng)或者機(jī)械導(dǎo)致的故障，處理過程要結(jié)合實(shí)際情況展開具體研究后再確定。

2.1 聯(lián)機(jī)故障

DPG 工作過程中，利用TDMA 連接DSD 時若存在DSD 無法連接，可能是一臺或者多臺無法連接，這種情況就稱為聯(lián)機(jī)故障。

首先對DSD 地址進(jìn)行檢查，確定與DPG 要求保持一致；然后對TDMA 電臺工作狀態(tài)和儀器運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，具體包括發(fā)射轉(zhuǎn)換、通信頻道、天線及其連接、TDMA 到DSD 傳輸線、TDMA 到DPG 傳輸線等狀態(tài)檢查，檢查通訊距離是否超出最大值，外界干擾因素是否存在以及通訊死角的排除等。完成上述檢查過程后就能夠確定問題發(fā)生在DSD 還是DPG。通常個別DSD 無法聯(lián)機(jī)時是DSD 的DVCX 板或者AVCX 板發(fā)生故障，此時可與DSD 箱體的正常電路板進(jìn)行交換來完成故障確定，進(jìn)而完成故障維修。若全部的DSD 都無法聯(lián)機(jī)，故障必然發(fā)生在DPG 的DVCX 板上，對DVCX 板進(jìn)行維修即可。下面結(jié)合具體案例對故障進(jìn)行分析和排除。

故障現(xiàn)象：DPG 與一臺震源的DSD 無法聯(lián)機(jī)。

故障分析過程與故障排除：首先對DPG 發(fā)射信號進(jìn)行判斷，由于故障現(xiàn)象為DPG 與一臺震源DSD 無法聯(lián)機(jī)，這說明DPG 可以正常發(fā)射信號。然后判斷DSD 與DPG 預(yù)定地址是否保持一致，檢查后發(fā)現(xiàn)地址保持一致，更換DSD 后故障未解決；對TDMA 和天線、放大器進(jìn)行檢查，最終確定TDMA 發(fā)生故障，將TDMA 天線進(jìn)行更換后故障不再出現(xiàn)，故障排除。

2.2 DSD 箱體內(nèi)繼電器故障

DSD 箱體繼電器對震源舉升系統(tǒng)進(jìn)行控制，主要包括HALFUP、DOWN 和UP 繼電器。如果故障發(fā)生在震源舉升系統(tǒng)，需要先將DSD 關(guān)閉，然后頂壓舉升D 閥確定是否為繼電器導(dǎo)致的故障，若對D 閥進(jìn)行控制后舉升正常，說明極有可能是繼電器元件發(fā)生故障。也可以更換正常DSD，重復(fù)以上操作若故障依舊發(fā)生，內(nèi)部繼電器故障排除，可對外部舉升系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

2.3 平扳、重錘加速度表報(bào)警

施工過程加速度傳感器報(bào)警只是偶爾發(fā)生或者報(bào)警率未超過1%則報(bào)警可以忽略，無需對報(bào)警原因進(jìn)行分析，不過產(chǎn)生報(bào)警的條件要重視。報(bào)警若頻繁發(fā)生，同時可控震源控制系統(tǒng)工作狀態(tài)不正常，比如出現(xiàn)重錘失控亂振、畸變偏大等問題，有可能是連線故障、拼版加速度表故障或者重錘故障等。

實(shí)際工作過程中發(fā)生過一臺震源平板加速度表報(bào)警的情況，而且相位誤差較大，峰值相位誤差超過22°，輸出力畸變峰值超過61%。

而且重錘振動過程存在亂振問題，導(dǎo)致這種現(xiàn)象可能是兩個原因?qū)е碌模浩湟?，平板加速度表故障；其二，平板加速度表和接線盒Breakoutbox 間電纜連接故障。對平板加速度和接線盒Breakoutbox 之間的電纜連線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接頭位置沙粒很多，將接頭清理干凈后，振動過程的畸變和相位誤差恢復(fù)正常，故障排除。

2.4 DSD 壓力開關(guān)設(shè)置問題

壓力敏感開關(guān)性能是通過壓力開關(guān)來監(jiān)測的，因此對于壓力開關(guān)狀態(tài)要實(shí)時監(jiān)測。平板上升或下降過程通過這種方法檢測是否存在升缸壓力，同時對傳感器開關(guān)觸發(fā)級別進(jìn)行觀測。

如果壓力開關(guān)設(shè)置偏高，震源不會發(fā)送“READY”信號，如果壓力開關(guān)設(shè)置偏低，震源平板沒有壓實(shí)，DSD 將“READY”信號發(fā)送給DPG，掃描信號接收后平板反彈并自動上升。此時，對LP2 閥調(diào)整使壓重增大，若故障未排除，可以對LP2 閥再次調(diào)整或者將壓力開關(guān)更換。

2.5 VE464 系統(tǒng)接地問題

可控震源VE464 控制系統(tǒng)中接地問題要得到高度重視，也就是設(shè)備和DPG 接地、機(jī)殼和儀器接地、DSD 和配套TDMA與震源車接地等。若沒有很好的完成接地，DSD 和DPG 采集時就很可能出現(xiàn)失真問題，或者DSD 內(nèi)TDMA 和電路板很可能燒毀。實(shí)例，某臺震源DSD 接地情況不好，采集的信號存在嚴(yán)重的失真問題。

3 結(jié)語

作為一種振動機(jī)構(gòu)，可控震源工作過程中元件松動、液壓閥件密封問題和液壓管線磨損等都很容易發(fā)生，這些問題都是故障發(fā)生的主要原因。所以，易于松動的元件要經(jīng)常檢查保證牢固，液壓管線加強(qiáng)保護(hù)力度，震源故障發(fā)生率會大幅降低。

綜上，野外施工發(fā)生故障要冷靜，按照故障分析和排除的流程對具體問題進(jìn)行分析，在最短的時間內(nèi)排除所有故障，并對故障進(jìn)行分析和解決，使可控震源控制系統(tǒng)在野外高效施工得到更好的保障。