[发明专利]一种深度保温取芯器的保温控制系统及方法

说明书

本发明公开一种深度保温取芯器的保温控制系统及方法，包括中心杆、铝筒、温度传感器、电源、稳压电路、微控制器、开关电路、温控驱动电路以及加热元件，所述铝筒呈圆筒状，所述中心杆呈六棱柱状且中心杆一端与铝筒一端螺纹配合连接，中心杆与铝筒螺纹配合连接所在端设有水密接头导线孔，所述铝筒侧面设有导线孔且所述加热元件设置于铝筒外侧面；所述温度传感器、开关电路、温控驱动电路分别与微控制器电连接，所述加热元件与温控驱动电路电连接。本发明通过保温控制系统及方法服务于深部岩石原位保真取芯器，解决保真取芯过程中维持原位温度的问题。

技术领域

本发明涉及深度岩石原位保真取芯技术领域，尤其涉及一种深度保温取芯器的保温控制系统及方法。

背景技术

深部岩石原位保真取心器处于深地高温、高压工作环境，孔底环境条件与地面相差较大，需保证岩芯从孔底采集到提升至地面过程中(约20min)始终保持孔底原位温度，避免岩芯由孔底到地面温度降低带来的影响，温度需保持精度：±3％F.S.。

岩芯储存在保真取芯舱内，热量传递方式包括热传导、热辐射和热交换，其中热传导为主要热量损失原理，被动保温不能完全阻止热量散失。

同时，取芯过程中需要实现降温，降低钻头钻进过程产生的切削热对岩芯的升温。

发明内容

本发明旨在提供一种能够在保真取芯过程中主动精确调节保真取芯器内部温度、实现保真取芯全程恒温的保温控制系统及方法。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

一种深度保温取芯器的保温控制系统及方法，包括中心杆、铝筒、温度传感器、电源、稳压电路、微控制器、开关电路、温控驱动电路以及加热元件，所述铝筒呈圆筒状，所述中心杆呈六棱柱状且中心杆一端与铝筒一端螺纹配合连接，中心杆与铝筒螺纹配合连接所在端设有水密接头导线孔，所述铝筒侧面设有导线孔且所述加热元件设置于铝筒外侧面；

所述温度传感器、开关电路、温控驱动电路分别与微控制器电连接，所述加热元件与温控驱动电路电连接；

还包括过零触发电路，所述过零触发电路包括电压比较器LM311且过零触发电路与微控制器电连接。

优选的，所述微控制器核心为STM8AF5288。

优选的，所述加热元件为铝基石墨烯加热膜。

优选的，所述温度传感器为热电阻温度传感器。

优选的，所述温控驱动电路为可控硅调功器电路，所述可控硅调功器电路包括晶闸管。

优选的，一种深度保温取芯器的保温控制方法，包括以下步骤：

步骤1：深度保温取芯器到达预先设定的深度后触发过零触发电路，开启主动保温过程；

步骤2：待保温取芯完成后，通过微控制器的串口通信获取保温取芯的过程数据。

进一步的，所述主动保温过程中所采用的控制算式包括以下内容：

其中，k_c为比例增益，T_i为积分时间，T_d为微分时间，P为所述主动保温过程的输出值，e为给定值与测量值之差；

其中，T_s为采样周期，P_n为第n次采样时主动保温过程的输出值，e_n为第n次采样时的偏差值；

第(n-1)次采样为：

则两次采样的输出值的增量为：