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Harwin連接器展示在深井探油應用中不受環(huán)境影響的價值

2019-06-19
作者:Harwin公司市場推廣負責人Ben Green

由于油價下跌,最近三年以來石油勘探活動相對較少,但最近人們對此再次對產(chǎn)生了興趣,全球各地都在進行著大量的鉆探作業(yè)。因此,該行業(yè)的一些重要供應商現(xiàn)在開始進行重大投資。在越來越難以到達的地方尋找新的油田是一個非常巨大的挑戰(zhàn),因此,當涉及到這些任務中使用的設備時,將驅(qū)動一些具有創(chuàng)新性的設備開發(fā)。

Watt & Well總部位于巴黎郊區(qū),十多年來一直服務于全球石油和天然氣行業(yè),以及眾多的汽車和航天客戶,并在此期間建立了良好的聲譽。Watt & Well開發(fā)了創(chuàng)新的電源系統(tǒng)設計,并專門針對惡劣的運行環(huán)境進行了優(yōu)化。該公司的一個重要市場是為石油鉆井設備生產(chǎn)高密度電機控制模塊,用于驅(qū)動鉆具中的旋轉伺服電機,從而能夠使鉆頭能夠確定方向,這樣就可以找到準確位置,并進行油井鉆探。它們也是石油工業(yè)運輸設備的關鍵部件,可為傳感器設備提供動力。

在鉆探過程中使用的金剛石鉆頭會不斷地處于極端應力之下,由于相應的電機控制模塊必須靠近鉆頭本身,因此這些模塊也經(jīng)常受到這種極端應力影響,所經(jīng)歷的溫度通??梢赃_到170℃以上,同樣,需要準備耐受高達500g的反復沖擊和高達500Hz的振動。由于鉆孔直徑只有70mm,井下鉆探也明顯是一個空間非常有限的環(huán)境。模塊實際所在的工具區(qū)域直徑僅為51mm,因此所有組成的電子元件必須能夠節(jié)省空間,盡量占用最少的PCB空間。

處在Watt & Well生產(chǎn)/測試設施(靠近馬賽)的設計工程團隊最近接到一個項目,在開始實施時就必須充分考慮所有這些標準要求。他們負責開發(fā)一種新的高功率密度電機控制模塊,設計中使用的所有指定組件都需要具有卓越的牢固性。由于給定的設計期限很緊,加上模塊必須以具有吸引力的價格提供給市場,這意味著他們不可能指望定制的解決方案。相反,他們需要采用現(xiàn)成的通用產(chǎn)品,既能夠提供所有必要的特性,又可以快速、直接地進行采購。

新模塊具有177mm x 38mm x 7.6 mm的外形,并采用最新的寬帶隙半導體技術,需要能夠提供100W的總輸出功率,而不能存在任何中斷風險。因此,其中采用的連接器完整性至關重要。Watt&Well團隊于2017年春末開始實施該項目,不久之后,在6月初,Harwin開始參與其中。

正如Watt&Well的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Benoit Schmitt所言:“這些模塊在使用過程中出現(xiàn)的任何故障都將付出極其昂貴的代價。因此,必須采取一切預防措施,確保每個部件具有盡可能高的可靠性,并進而不會有損失寶貴鉆井時間的風險。我們的客戶在鉆井過程中必須承擔每天幾十萬美元的運營費用,在某些情況下甚至可能超過一百萬美元。如果出現(xiàn)故障,可能需要兩天時間來解決問題,之后才能重新開始鉆井作業(yè)。這不僅會產(chǎn)生巨大的財務影響,而且還會損害客戶的品牌形象。鑒于這些原因,我們電源模塊中使用的每一個部件都需要經(jīng)過數(shù)千小時的嚴格測試和驗證?!?br/>

Watt&Well研究了多家連接器制造商,但工程團隊很快就發(fā)現(xiàn),要滿足所有上述要求非常困難。他們最終得出結論,認為Harwin連接器能夠提供最好的價值。Watt&Well工程團隊評估了Harwin的DataMate、Gecko和M300等產(chǎn)品組合,以及其他供應商的解決方案,在對測試結果進行認真分析后,認定M300最為合適。

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圖1:Watt&Well最新的電機控制模塊,其中顯示有Harwin的M300連接器。

Harwin公司非常受市場歡迎的M300 高可靠性連接器系列專門設計用于最惡劣的環(huán)境條件,能夠提供高度的緊湊性和高功率。該系列產(chǎn)品具有單列3觸點,以及雙列6觸點和10觸點選項,并具有擴展的工作溫度范圍,每個觸點可以傳輸10A的電流。創(chuàng)新的4指鈹銅觸點架構意味著即使遭受較大的振動或沖擊,都能保持不受影響的電氣連接。

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圖2:Harwin公司的M300連接器系列。

Watt & Well公司馬賽工廠的團隊在數(shù)周內(nèi)對M300樣品進行了長時間測試。這些3mm間距連接器在測試期間性能表現(xiàn)超過其他組件,因而獲得采納肯定。測試團隊發(fā)現(xiàn),M300連接器實際上超過了數(shù)據(jù)手冊中給出的指標,顯示出最大程度的牢固性,并受益于更厚的絕緣。此外,這些組件還具有足夠?qū)挼拈g距,以實現(xiàn)持續(xù)的連接完整性,同時卻不會占用太多的電路板空間。

Schmitt表示:“M300解決方案具有較小的外形尺寸和更高的牢固性,加上Harwin是一家受人尊敬的供應商,這些幫助我們做出了這個決定。”所實施的設計總共包括四個M300連接器,每個連接器都裝有彈簧鎖定(spring-loaded)觸點。旋轉螺栓焊接將它們牢固地連接到印刷電路板上,兩個相對的印刷電路板有效地將模塊夾在一起,這就不再需要螺旋鎖定機構(在其他情況下建議這樣)。

Harwin公司法國區(qū)銷售經(jīng)理Jean-Marie Falguerre介紹說:“我們的員工在廣泛的評估階段提供了所需的技術支持和指導,然后將服務和支持轉換到設計階段,最后變成批量生產(chǎn)。”模塊的生產(chǎn)始于2018年初,迄今為止,已出貨約8,000個模塊(相當于采用了總計32,000個M300連接器)。該項目的成功意味著Harwin連接器現(xiàn)在已經(jīng)被設計集成到Watt & Well設備。


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