可控震源VE464 控制系统的故障分析

杨勇

（大庆物探一公司2280 队，黑龙江 大庆 163000）

1 VE464 系统构成与特征概述

1.1 VE464 系统构成

VE464 系统是以VE432 可控震源控制系统为基础进行研发而来，主要由数字伺服驱动器（DSD）、数字信号发生器（DPG）和用于数据通信的时分多址电台（TRACS TDMA）等部分构成。与VE432 系统对比来看，VE464 系统特征主要表现：第一，DPG 重量减轻，从10kg 降低到3.6kg，DVCx 板只有一块，TRACS TDMA 和DPG 配合应用，单独1 台DPG 可对32 台震源同时进行管理；第二，DSD 重量减轻，从18kg 降低到11kg，体积是原来的65%，VE432 有5 块印刷电路板，而VE464 只有2 块，对于VE432 加速度表和电缆高度兼容。

1.2 VE464 技术特点

（1）VE464 可控震源控制系统自适应能力强、功能强大，针对所有可控震源施工方法都适用。比如专用扫描、编码扫描、滑动扫描、伪随机扫描和高效震源采集扫描等。（2）将TDMA 通讯技术运用到TRACSTDMA 电台中，使可控震源数据传输可靠性得到提升，多组震源同时作业过程中震源间通讯电台之间的干扰也更好的避免。（3）在DSD、DPG 和地震仪器主机中都引用GPS 授时，系统同步精度提升，也无需电台延迟同步校准。（4）DPG 可产生的模拟参考信号为2 种，24 位数字参考信号为32 种，DPG 自动生成数字参考信号，且对于数字未经过任何加工处理，因此数字参考信号质量更好、噪音更低。（5）质量控制软件强大，对可控震源工作情况实时监督控制与分析，使施工质量得以保证；将平板加速度信号、参考信号和重锤加速度信号等在对存储设备中保存，使日后高保真采集等特殊采集方法的实现更加方便。（6）内部配置GPS 接收机，使时钟信号质量更高，可控震源位置也能更精准的定位。可控震源达到预定激发点并降下平板时，组内其他震源定位信息通过无线网络通讯技术来得到，完成本组可控震源激发点组合中心距的计算，并将结果传输给地震仪器主机，主机接收信息后结合信息自动检索激发点对应排列，驱动震源以完成震源作业的自动进行。通过GPS 导航功能的运用，震源操作人员可以快速掌握激发点坐标，以及下一个震点距离和方向。采用这种方式以后，原本施工炮点坐标获取的施工环节就可以省去，使人力物力都得到很大程度的节约。

1.3 增强的TDMA 通讯技术功能

TDMA 通讯技术是时分多址电台的特点，也正是因为这一通讯技术的运用，VE464 控制系统在施工过程中数据通讯电台之间干扰问题得到有效解决。TRACSTDMA 电台即时分多址电台，时分多址是指多个用户共享同个数据传输通道，以时间分割为标准将传输通道划分为周期性的帧，帧分成多个时隙，进而完成信号向基准站的传送。当同步条件和定时条件都满足的情况下，基准站可实现每个时隙接收对应终端信号且相互之间不会发生干扰。而且，基准站也是按照顺序在特定时隙内完成信号向移动终端的发送。简单来说就是所有移动终端设备与一个公用传输通道连接，每个移动终端使用公用传输通道都是按照特定顺序进行分配的。分配到某一个移动终端后，该移动终端连接传输通道，进而完成相关操作，同时切断其他所有移动终端和传输通道的联系。当分配给该移动终端的使用时间一到，TDMA 完成移动终端和传输通道间连接的转换工作。

2 故障分析与排除方法

可控震源VE464 控制系统在野外生产过程中发生的故障通常有两种类型，其一为电路故障，其二为液压和机械故障。若是电子元件或者电路板导致的电路故障，一般利用比较法对发生故障的电子元件和正常电子元件对比分析，对故障位置进行确定，然后将发生故障的电子元件进行更换；若是液压系统或者机械导致的故障，处理过程要结合实际情况展开具体研究后再确定。

2.1 联机故障

DPG 工作过程中，利用TDMA 连接DSD 时若存在DSD 无法连接，可能是一台或者多台无法连接，这种情况就称为联机故障。

首先对DSD 地址进行检查，确定与DPG 要求保持一致；然后对TDMA 电台工作状态和仪器运行情况进行检查，具体包括发射转换、通信频道、天线及其连接、TDMA 到DSD 传输线、TDMA 到DPG 传输线等状态检查，检查通讯距离是否超出最大值，外界干扰因素是否存在以及通讯死角的排除等。完成上述检查过程后就能够确定问题发生在DSD 还是DPG。通常个别DSD 无法联机时是DSD 的DVCX 板或者AVCX 板发生故障，此时可与DSD 箱体的正常电路板进行交换来完成故障确定，进而完成故障维修。若全部的DSD 都无法联机，故障必然发生在DPG 的DVCX 板上，对DVCX 板进行维修即可。下面结合具体案例对故障进行分析和排除。

故障现象：DPG 与一台震源的DSD 无法联机。

故障分析过程与故障排除：首先对DPG 发射信号进行判断，由于故障现象为DPG 与一台震源DSD 无法联机，这说明DPG 可以正常发射信号。然后判断DSD 与DPG 预定地址是否保持一致，检查后发现地址保持一致，更换DSD 后故障未解决；对TDMA 和天线、放大器进行检查，最终确定TDMA 发生故障，将TDMA 天线进行更换后故障不再出现，故障排除。

2.2 DSD 箱体内继电器故障

DSD 箱体继电器对震源举升系统进行控制，主要包括HALFUP、DOWN 和UP 继电器。如果故障发生在震源举升系统，需要先将DSD 关闭，然后顶压举升D 阀确定是否为继电器导致的故障，若对D 阀进行控制后举升正常，说明极有可能是继电器元件发生故障。也可以更换正常DSD，重复以上操作若故障依旧发生，内部继电器故障排除，可对外部举升系统进行检查。

2.3 平扳、重锤加速度表报警

施工过程加速度传感器报警只是偶尔发生或者报警率未超过1%则报警可以忽略，无需对报警原因进行分析，不过产生报警的条件要重视。报警若频繁发生，同时可控震源控制系统工作状态不正常，比如出现重锤失控乱振、畸变偏大等问题，有可能是连线故障、拼版加速度表故障或者重锤故障等。

实际工作过程中发生过一台震源平板加速度表报警的情况，而且相位误差较大，峰值相位误差超过22°，输出力畸变峰值超过61%。

而且重锤振动过程存在乱振问题，导致这种现象可能是两个原因导致的：其一，平板加速度表故障；其二，平板加速度表和接线盒Breakoutbox 间电缆连接故障。对平板加速度和接线盒Breakoutbox 之间的电缆连线进行检查，发现接头位置沙粒很多，将接头清理干净后，振动过程的畸变和相位误差恢复正常，故障排除。

2.4 DSD 压力开关设置问题

压力敏感开关性能是通过压力开关来监测的，因此对于压力开关状态要实时监测。平板上升或下降过程通过这种方法检测是否存在升缸压力，同时对传感器开关触发级别进行观测。

如果压力开关设置偏高，震源不会发送“READY”信号，如果压力开关设置偏低，震源平板没有压实，DSD 将“READY”信号发送给DPG，扫描信号接收后平板反弹并自动上升。此时，对LP2 阀调整使压重增大，若故障未排除，可以对LP2 阀再次调整或者将压力开关更换。

2.5 VE464 系统接地问题

可控震源VE464 控制系统中接地问题要得到高度重视，也就是设备和DPG 接地、机壳和仪器接地、DSD 和配套TDMA与震源车接地等。若没有很好的完成接地，DSD 和DPG 采集时就很可能出现失真问题，或者DSD 内TDMA 和电路板很可能烧毁。实例，某台震源DSD 接地情况不好，采集的信号存在严重的失真问题。

3 结语

作为一种振动机构，可控震源工作过程中元件松动、液压阀件密封问题和液压管线磨损等都很容易发生，这些问题都是故障发生的主要原因。所以，易于松动的元件要经常检查保证牢固，液压管线加强保护力度，震源故障发生率会大幅降低。

综上，野外施工发生故障要冷静，按照故障分析和排除的流程对具体问题进行分析，在最短的时间内排除所有故障，并对故障进行分析和解决，使可控震源控制系统在野外高效施工得到更好的保障。