由于油價(jià)下跌,最近三年以來(lái)石油勘探活動(dòng)相對(duì)較少,但最近人們對(duì)此再次對(duì)產(chǎn)生了興趣,全球各地都在進(jìn)行著大量的鉆探作業(yè)。因此,該行業(yè)的一些重要供應(yīng)商現(xiàn)在開(kāi)始進(jìn)行重大投資。在越來(lái)越難以到達(dá)的地方尋找新的油田是一個(gè)非常巨大的挑戰(zhàn),因此,當(dāng)涉及到這些任務(wù)中使用的設(shè)備時(shí),將驅(qū)動(dòng)一些具有創(chuàng)新性的設(shè)備開(kāi)發(fā)。
Watt & Well總部位于巴黎郊區(qū),十多年來(lái)一直服務(wù)于全球石油和天然氣行業(yè),以及眾多的汽車(chē)和航天客戶(hù),并在此期間建立了良好的聲譽(yù)。Watt & Well開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì),并專(zhuān)門(mén)針對(duì)惡劣的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。該公司的一個(gè)重要市場(chǎng)是為石油鉆井設(shè)備生產(chǎn)高密度電機(jī)控制模塊,用于驅(qū)動(dòng)鉆具中的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī),從而能夠使鉆頭能夠確定方向,這樣就可以找到準(zhǔn)確位置,并進(jìn)行油井鉆探。它們也是石油工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)鍵部件,可為傳感器設(shè)備提供動(dòng)力。
在鉆探過(guò)程中使用的金剛石鉆頭會(huì)不斷地處于極端應(yīng)力之下,由于相應(yīng)的電機(jī)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(yīng)力影響,所經(jīng)歷的溫度通常可以達(dá)到170℃以上,同樣,需要準(zhǔn)備耐受高達(dá)500g的反復(fù)沖擊和高達(dá)500Hz的振動(dòng)。由于鉆孔直徑只有70mm,井下鉆探也明顯是一個(gè)空間非常有限的環(huán)境。模塊實(shí)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(cè)試設(shè)施(靠近馬賽)的設(shè)計(jì)工程團(tuán)隊(duì)最近接到一個(gè)項(xiàng)目,在開(kāi)始實(shí)施時(shí)就必須充分考慮所有這些標(biāo)準(zhǔn)要求。他們負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)一種新的高功率密度電機(jī)控制模塊,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)期限很緊,加上模塊必須以具有吸引力的價(jià)格提供給市場(chǎng),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(jìn)行采購(gòu)。
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(dǎo)體技術(shù),需要能夠提供100W的總輸出功率,而不能存在任何中斷風(fēng)險(xiǎn)。因此,其中采用的連接器完整性至關(guān)重要。Watt&Well團(tuán)隊(duì)于2017年春末開(kāi)始實(shí)施該項(xiàng)目,不久之后,在6月初,Harwin開(kāi)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(guò)程中出現(xiàn)的任何故障都將付出極其昂貴的代價(jià)。因此,必須采取一切預(yù)防措施,確保每個(gè)部件具有盡可能高的可靠性,并進(jìn)而不會(huì)有損失寶貴鉆井時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)。我們的客戶(hù)在鉆井過(guò)程中必須承擔(dān)每天幾十萬(wàn)美元的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,在某些情況下甚至可能超過(guò)一百萬(wàn)美元。如果出現(xiàn)故障,可能需要兩天時(shí)間來(lái)解決問(wèn)題,之后才能重新開(kāi)始鉆井作業(yè)。這不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的財(cái)務(wù)影響,而且還會(huì)損害客戶(hù)的品牌形象。鑒于這些原因,我們電源模塊中使用的每一個(gè)部件都需要經(jīng)過(guò)數(shù)千小時(shí)的嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證?!?br/>
Watt&Well研究了多家連接器制造商,但工程團(tuán)隊(duì)很快就發(fā)現(xiàn),要滿(mǎn)足所有上述要求非常困難。他們最終得出結(jié)論,認(rèn)為Harwin連接器能夠提供最好的價(jià)值。Watt&Well工程團(tuán)隊(duì)評(píng)估了Harwin的DataMate、Gecko和M300等產(chǎn)品組合,以及其他供應(yīng)商的解決方案,在對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真分析后,認(rèn)定M300最為合適。
圖1:Watt&Well最新的電機(jī)控制模塊,其中顯示有Harwin的M300連接器。
Harwin公司非常受市場(chǎng)歡迎的M300 高可靠性連接器系列專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于最?lèi)毫拥沫h(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(diǎn),以及雙列6觸點(diǎn)和10觸點(diǎn)選項(xiàng),并具有擴(kuò)展的工作溫度范圍,每個(gè)觸點(diǎn)可以傳輸10A的電流。創(chuàng)新的4指鈹銅觸點(diǎn)架構(gòu)意味著即使遭受較大的振動(dòng)或沖擊,都能保持不受影響的電氣連接。
圖2:Harwin公司的M300連接器系列。
Watt & Well公司馬賽工廠(chǎng)的團(tuán)隊(duì)在數(shù)周內(nèi)對(duì)M300樣品進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。這些3mm間距連接器在測(cè)試期間性能表現(xiàn)超過(guò)其他組件,因而獲得采納肯定。測(cè)試團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),M300連接器實(shí)際上超過(guò)了數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的指標(biāo),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(shí)現(xiàn)持續(xù)的連接完整性,同時(shí)卻不會(huì)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(yīng)商,這些幫助我們做出了這個(gè)決定。”所實(shí)施的設(shè)計(jì)總共包括四個(gè)M300連接器,每個(gè)連接器都裝有彈簧鎖定(spring-loaded)觸點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)螺栓焊接將它們牢固地連接到印刷電路板上,兩個(gè)相對(duì)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(jī)構(gòu)(在其他情況下建議這樣)。
Harwin公司法國(guó)區(qū)銷(xiāo)售經(jīng)理Jean-Marie Falguerre介紹說(shuō):“我們的員工在廣泛的評(píng)估階段提供了所需的技術(shù)支持和指導(dǎo),然后將服務(wù)和支持轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)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(gè)模塊(相當(dāng)于采用了總計(jì)32,000個(gè)M300連接器)。該項(xiàng)目的成功意味著Harwin連接器現(xiàn)在已經(jīng)被設(shè)計(jì)集成到Watt & Well設(shè)備。