专利名称:一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其包括：试验台架，试验台架上连接负载提供单元，试验台架上设有连接待测升降单元的工位，所述负载提供单元包括：磁粉加载器，磁粉加载器连接负载端传动装置，负载端传动装置连接齿条，齿条一端连接负载提供单元，齿条的另一端用于连接待测升降单元，负载提供单元和待测升降单元分别位于齿条的两侧，负载端传动装置与磁粉加载器间串接有转矩转速传感器，转矩转速传感器连接在测量装置上，磁粉加载器连接在控制器上。它可以对自升式钻井平台传动装置原型进行负载实验。
【专利说明】一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自升式钻井平台升降传动装置的原型实验设备，尤其涉及一种模拟真实使用负载的实验装置。
【背景技术】
[0002]自升式钻井平台是应用于浅海区石油钻探的主要设备，一般自升式钻井平台由三个或四个粧腿及一个作业平台构成；平台上装载钻井机械、动力、器材、居住等设备。钻井时应用平台升降传动装置将平台沿粧脚升离海平面至一定的高度开始钻井作业；一处钻井完成后首先应用平台升降装置把平台降至水面使平台飘浮，然后升起粧腿，用拖轮把钻井平台拖移到新的井位，之后降下粧腿、升起平台开始新一轮的作业。自升式钻井平台升降单元是大型自升式钻井平台升降的关键和核心部件。根据平台总重或粧腿数量的不同，每条平台安装36-72套不等的同规格升降单元。一般情况下平台升降单元为3层布置，理想状态下平台总重由所有升降单元均分，但实际每套升降单元受力不尽相同，这些影响因素包括:爬升齿轮啮合位置不同、每台电机性能的差别、外部载荷的微小变化、环境载荷的影响等等。
[0003]自升式钻井平台传动装置原型在投入使用前，需要对该原型进行检测实验，以了解其是否符合工作平台的需要，目前传动装置原型需要安装在专用平台上在承受1.5倍最大静态保持的载荷下，爬升齿轮连续旋转360°之后对原型进行解体，对原型传动链上的所有的齿轮、轴类等传动承载零件进行探伤检查，以确定原型是否符合工作环境要求。但目前的原型实验平台的结构复杂，待测原型安装调试困难，且其实验能耗消耗较大。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是解决上述的难题，提供一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其可以对自升式钻井平台传动装置原型进行负载实验。
[0005]本实用新型的目的是通过如下的结构实现的，其包括:试验台架，试验台架上连接负载提供单元，试验台架上设有连接待测升降单元的工位，所述负载提供单元包括:磁粉加载器，磁粉加载器连接负载端传动装置，负载端传动装置连接齿条，齿条一端连接负载提供单元，齿条的另一端用于连接待测升降单元，齿条为双面齿，负载提供单元和待测升降单元分别位于齿条的两侧，负载端传动装置与磁粉加载器间串接有转矩转速传感器，转矩转速传感器连接在测量装置上，磁粉加载器连接在控制器上。
[0006]所述待测升降单元的工位上连接待测升降单元，待测升降单元包括:电机，电机连接辅助用减速机，辅助用减速机连接待测端传动装置。
[0007]所述待测端传动装置和辅助用减速机间串接有另一转矩转速传感器，该另一转矩转速传感器也连接在测量装置上。
[0008]所述电机的功率小于等于7.5千瓦。
[0009]所述负载端传动装置和待测端传动装置结构相同，包括:平行轴齿轮减速箱，平行轴齿轮减速箱连接行星齿轮箱，行星齿轮箱连接爬升齿轮。
[0010]所述控制器为手动电流控制器或电控电流控制器，测量装置为转矩转速测量仪或PLC控制器。
[0011]所述负载端传动装置的爬升齿轮与齿条受力点，位于待测端传动装置的爬升齿轮对齿条齿面正压力的延长线上。
[0012]所述齿条两侧的齿对称分布，且每侧均有13个以上的齿形，齿条长度为4米以上。
[0013]所述电控电流控制器连接PLC控制器。
[0014]所述电控电流控制器连接PLC控制器，转矩转速测量仪连接PLC控制器。
[0015]本实用新型在负载提供单元的转矩输入处连接磁粉加载器，根据负载端平行轴齿轮减速箱与磁粉加载器间串接的转矩转速传感器提供的数据，从而控制磁粉加载器电流，来调整负载提供单元所提供的阻力，进而为待测升降单元提供符合实验要求的载荷。其次采用结构相同的负载端传动装置和待测端传动装置，大大简化了实验装置的复杂程度，便于实验的实际实施和错误的检查。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的实施方式I的结构示意图，图2为图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0017]如图1和图2所示本实用新型实施方式I包括:试验台架1，试验台架I上连接负载提供单元2，试验台架I上设有连接待测升降单元3的工位，所述负载提供单元I包括:磁粉加载器4，磁粉加载器4连接负载端传动装置5，负载端传动装置5连接齿条6，齿条6 —端连接负载提供单元2，齿条6的另一端用于连接待测升降单元3，齿条为双面齿，负载提供单元2和待测升降单元3分别位于齿条6的两侧，且负载端传动装置的爬升齿轮与齿条受力点，位于待测端传动装置的爬升齿轮对齿条齿面正压力的延长线上，从而平衡一部分齿条齿面受的正压力，负载端传动装置5与磁粉加载器4间串接有转矩转速传感器7，转矩转速传感器7连接在转矩转速测量仪上，磁粉加载器4连接在手动电流控制器上。扭矩转速传感器7用于测量与其连接装置的扭矩和转速，转矩转速测量仪包括:模数转换模块，数据处理模块以及数据接口模块，数据处理模块还可连接显示器。所述齿条两侧的齿对称分布，且每侧均有13个齿形，齿条长度为4米以上。
[0018]所述待测升降单元的工位上连接待测升降单元3，待测升降单元3包括:电机8，电机8连接辅助用减速机9，辅助用减速机9连接待测端传动装置10。所述待测端传动装置10和辅助用减速机9间串接有另一转矩转速传感器，该另一转矩转速传感器11也连接在在转矩转速测量仪上。所述电机8的功率小于等于7.5千瓦。
[0019]所述负载端传动装置5和待测端传动装置10结构相同，包括:平行轴齿轮减速箱，平行轴齿轮减速箱连接行星齿轮箱，行星齿轮箱连接爬升齿轮。
[0020]试验时将待测升降单元安装到试验台架上，再将齿条装入待测升降单元和负载提供单元间，保证齿条与待测升降单元和负载提供单元正确啮合，分别将2个转矩转速传感器连接至在转矩转速测量仪上。在一定时间内根据转矩转速传感器检测的数据，由手动电流控制器调整磁粉加载器的电流将负载提供升降单元制动载荷加载到试验要求值，然后记录待测升降单元的爬升齿轮的扭矩和转速数据，在完成爬升齿轮连续旋转360°即台架试验结束。试验完成后对待测升降单元进行拆检探伤检查，以便完成整个实验。
[0021]本实用新型实施方式2包括:试验台架，试验台架上连接负载提供单元，试验台架上设有连接待测升降单元的工位，所述负载提供单元包括:磁粉加载器，磁粉加载器连接负载端传动装置，负载端传动装置连接齿条，齿条一端连接负载提供单元，齿条的另一端用于连接测升降单元，齿条为双面齿，负载提供单元和待测升降单元分别位于齿条的两侧，且负载端传动装置的爬升齿轮与齿条受力点，位于待测端传动装置的爬升齿轮对齿条齿面正压力的延长线上，从而平衡一部分齿条齿面受的正压力，负载端传动装置与磁粉加载器间串接有转矩转速传感器，转矩转速传感器连接在转矩转速测量仪上，磁粉加载器连接在电控电流控制器，电控电流控制器连接PLC控制器。转矩转速测量仪包括:模数转换模块，数据处理模块以及数据接口模块，数据处理模块还可连接显示器，扭矩转速传感器用于测量与其连接装置的扭矩和转速。所述齿条两侧的齿对称分布，且每侧均有15个齿形，齿条长度为4米以上。
[0022]所述待测升降单元的工位上连接待测升降单元，待测升降单元包括:电机，电机连接辅助用减速机，辅助用减速机连接待测端传动装置。所述待测端传动装置和辅助用减速机间串接有另一转矩转速传感器，该另一转矩转速传感器也连接在在转矩转速测量仪上。所述电机的功率小于等于7.5千瓦。
[0023]所述负载端传动装置和待测端传动装置结构相同，包括:平行轴齿轮减速箱，平行轴齿轮减速箱连接行星齿轮箱，行星齿轮箱连接爬升齿轮。
[0024]试验时将待测升降单元安装到试验台架上，再将齿条装入待测升降单元和负载提供单元间，保证齿条与待测升降单元和负载提供单元正确啮合，分别将2个转矩转速传感器连接至在转矩转速测量仪上。在一定时间内根据转矩转速传感器检测的数据，由PLC控制器控制电控电流控制器调整磁粉加载器的电流将负载提供升降单元制动载荷加载到试验要求值，然后记录待测升降单元的爬升齿轮的扭矩和转速数据，在完成爬升齿轮连续旋转360°即台架试验结束。试验完成后对待测升降单元进行拆检探伤检查，以便完成整个实验。
[0025]作为本实用新型的一种改进，转矩转速传感器可以直接连接在PLC控制器上，PLC控制器根据转矩转速传感器的测量值直接调整电控电流控制器，从而控制待测升降单元的工作状态。
[0026]所述齿条两侧的齿对称分布，且每侧均有14个、或16个、或17个、或更多的齿形，齿条长度为4米以上。
【权利要求】
1.一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，包括:试验台架，试验台架上连接负载提供单元，试验台架上设有连接待测升降单元的工位，特征在于:所述负载提供单元包括:磁粉加载器，磁粉加载器连接负载端传动装置，负载端传动装置连接齿条，齿条一端连接负载提供单元，齿条的另一端用于连接待测升降单元，齿条为双面齿，负载提供单元和待测升降单元分别位于齿条的两侧，负载端传动装置与磁粉加载器间串接有转矩转速传感器，转矩转速传感器连接在测量装置上，磁粉加载器连接在控制器上。2.根据权利要求1所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述待测升降单元的工位上连接待测升降单元，待测升降单元包括:电机，电机连接辅助用减速机，辅助用减速机连接待测端传动装置。3.根据权利要求2所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述待测端传动装置和辅助用减速机间串接有另一转矩转速传感器，该另一转矩转速传感器也连接在测量装置上。4.根据权利要求2所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述电机的功率小于等于7.5千瓦。5.根据权利要求1所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述负载端传动装置和待测端传动装置结构相同，包括:平行轴齿轮减速箱，平行轴齿轮减速箱连接行星齿轮箱，行星齿轮箱连接爬升齿轮。6.根据权利要求1或3所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述控制器为手动电流控制器或电控电流控制器，测量装置为转矩转速测量仪或PLC控制器。7.根据权利要求1所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述负载端传动装置的爬升齿轮与齿条受力点，位于待测端传动装置的爬升齿轮对齿条齿面正压力的延长线上。8.根据权利要求1所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述齿条两侧的齿对称分布，且每侧均有13个以上的齿形，齿条长度为4米以上。9.根据权利要求6所述的一种自升式海洋钻井平台升降单元原型试验装置，其特征在于:所述电控电流控制器连接PLC控制器。
【文档编号】B66F13-00GK204298804SQ201420414370
【发明者】王建敏, 徐炎科, 李大伟, 刘恒杰, 王治敏 [申请人]郑州天时海洋石油装备有限公司