专利名称：泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架的制作方法
技术领域：
泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架技术领域[0001]本实用新型涉及一种检测石油钻采机械性能的试验装置，具体是一种即能测试螺杆钻具又能测试泥浆泵的试验装置。
背景技术：
[0002]泥浆泵是钻探设备的重要组成部分，在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液；螺杆钻具是直井、定向井、侧钻井、水平井等的钻进及各种修井作业的重要工具。他们的性能指标直接影响着钻探的效果。因此，产品出厂前要对他们的性能进行试验测试。[0003]现有的螺杆钻具整机试验台，扭矩小，螺杆钻具规格测试不全，数据采集不完整， 不能完全满足现有螺杆钻具的试验要求。[0004]泥浆泵试验装置压力调节采用手动调节阀，调节费力，压力调节范围小，同时也存在不安全隐患。[0005]同时以上两种测试装置，各厂家都采用单独的系统，即单独的动力、循环、测试等系统，配置两套大功率的动力，使得测试装置占地面积广，设备和资源浪费。实用新型内容[0006]为了克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，它即能测试泥浆泵、又能测试螺杆钻具，螺杆钻具测试扭矩大，测试规格全；泥浆泵压力调节范围大，调节方便、安全。[0007]为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，包括螺杆钻具试验台主机，所述螺杆钻具试验台主机，包括分水传动总成、钻具固定机构、钻具推拉机构、底座、液压系统、加载系统、试验工装；被测螺杆钻具设置螺杆钻具进口、螺杆钻具泄水口、螺杆钻具主轴出水口 ；其特征是还包括发动机及传动系统、螺杆钻具循环系统、泥浆泵调压系统、测试系统；[0008]所述的发动机及传动系统，包括柴油机及构成传动系统的减速箱、气胎离合器、大皮带轮、小皮带轮、皮带、轴承支座；所述柴油机输出端通过第一传动轴与所述的减速箱的输入轴相连，减速箱输出轴接所述的气胎离合器的摩擦箍，气胎离合器的磨擦轮安装在所述小皮带轮的轮轴上；所述小皮带轮的轮轴由轴承支座支撑；减速箱和轴承支座共同安装于第一支架上；大皮带轮的轮轴通过轴承支座安装于第二支架上，大皮带轮与小皮带轮之间通过皮带连接；所述气胎离合器通过两位三通常闭电磁换向阀连通一气泵；[0009]所述的螺杆钻具循环系统，包括水箱、第一吸入管汇、三缸泵、第一输出管汇、进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器、流量调节阀、回水压力传感器、泄水流量传感器；所述三缸泵的动力输入端连接第二传动轴，该第二传动轴通过第一电磁离合器与所述大皮带轮的轮轴联接；所述三缸泵的泵入口通过第一吸入管汇连通水箱，第一吸入管汇上设置有第一电动间阀；所述三缸泵的泵出口通过第一输出管汇连通被测螺杆钻具进口， 所述进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器设置在第一输出管汇上；所述第一输出管汇通过一分流管连通水箱且所述流量调节阀设置在该分流管上；所述分流管上还设有第二电动间阀；所述泄水流量传感器设置在螺杆钻具泄水口处；所述回水压力传感器设置在螺杆钻具主轴出水口处，螺杆钻具主轴出水口通过第一回水管汇与所述水箱连通；第一回水管汇上设置第三电动闸阀；[0010]所述的螺杆钻具试验台主机中，所述加载系统包括电磁涡流制动器、增速器、转速扭矩传感器；所述的电磁涡流制动器、增速器、转速扭矩传感器、分水传动总成之间依次通过连轴器连接；并固定于所述的底座上；[0011]所述的泥浆泵调压系统，包括被测泥浆泵、第五电动闸阀、出水压力传感器、出水流量传感器、出水温度传感器、出水压力调节阀、水箱；所述被测泥浆泵的动力输入端连接转速扭矩传感器的一端，该转速扭矩传感器另一端通过第二电磁离合器与所述大皮带轮的轮轴联接；所述被测泥浆泵的泵入口通过第二吸入管汇与所述水箱连通，第二吸入管汇上设置有第四电动间阀；被测泥浆泵的泵出口通过第二输出管汇与水箱连通；第二输出管汇上设置出水压力传感器、出水压力调节阀、出水流量传感器、出水温度变送器、第五电动闸阀；[0012]所述的测试系统，包括控制柜及配装有人机交互界面的计算机；[0013]所述控制柜上设有人工操作用开关、旋扭及显示用指示灯，所述控制柜控制柴油机，气泵、两位三通常闭电控阀、第一电磁离合器，第二电磁离合器，电磁涡流制动器，第一、 二、三、四、五电动闸阀，流量调节阀、出水压力调节阀；[0014]所述计算机，采集螺杆钻具循环系统中进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器、回水压力传感器、泄水流量传感器的数据，采集螺杆钻具试验台主机中转速扭矩传感器的数据，采集泥浆泵调压系统中出水压力传感器、出水流量传感器、出水温度传感器及采集所述转速扭矩传感器的数据；对所测得的数据进行计算处理，并将处理结果输出至人机交互界面显示。[0015]作为本实用新型的进一步的技术方案[0016]在该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架中，还包括对电磁涡流制动器及螺杆钻具进行冷却的水冷装置，该水冷装置包括冷却水箱、冷却水泵、手动调节阀、水温水压表；冷却水箱上连接有冷却出水管、冷却回水管，所述冷却水泵、手动调节阀设置在冷却出水管上，水温水压表设置在冷却回水管上；所述控制柜通过人工操作对所述冷却水泵发出控制信号。[0017]本实用新型的有益效果是该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，即能测试泥浆泵、 又能测试螺杆钻具；而且针对螺杆钻具测试扭矩大，测试规格全；针对泥浆泵的压力调节范围大，调节方便、安全。同时，该两套测试装置共用一套发动机及传动系统，即减少设备浪费，又减少设备占地面积，充分利用资源。
[0018]
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明[0019]图1为本实用新型实施例的结构示意图，[0020]图中1第一电动闸阀，2第四电动闸阀，3出水压力传感器，4出水压力调节阀，5 出水流量传感器，6出水温度传感器，7第五电动闸阀，8第三电动闸阀，9流量调节阀，10进水压力传感器，11进水温度变送器，12进水流量传感器，13泄水流量传感器，14回水压力传感器，16水温水压表，21柴油机电控油门，22两位三通常闭电控阀，23控制柜，24计算机，25 电磁涡流制动器，26增速器，27转速扭矩传感器，28分水总成，29钻具固定机构，30钻具推拉机构，31发动机及传动系统，32柴油机，33第一传动轴，34第二传动轴，35第一电磁离合器，36气泵，37减速箱，38气胎离合器，39第一支架，40小皮带轮，41皮带，42大皮带轮，43 第二支架，44第二电磁离合器，45转速扭矩传感器，46三缸泵，47第一吸入管汇，48螺杆钻具循环系统，49水箱，50泥浆泵调压系统，51第一输出管汇，52分流管；53第二电动闸阀， 54被测螺杆钻具，55螺杆钻具进口，56螺杆钻具泄水口，57螺杆钻具主轴出水口，58螺杆钻具试验台主机，59测试系统，60冷却水箱，61冷却水泵，62手动调节阀，63第一回水管汇，64 被测泥浆泵，65第二吸入管汇，66第二输出管汇，67第二回水管汇。
具体实施方式
[0021]该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，主要用来测试螺杆钻具和泥浆泵。因此从功能原理上包括两大系统螺杆钻具测试系统和泥浆泵测试系统。[0022]螺杆钻具性能测试基本原理使流入螺杆钻具循环液体体积流量保持某一给定值的前提下，通过在螺杆钻具动力输出端施加不同的扭矩载荷，使钻具在不同的制动扭矩下稳定工作，测试出钻具在不同工况下的输出扭矩T，输出转速n，循环流量Q1，钻具轴承节泄漏流量Q2，钻具入口压力pl，出口压力p2，入口介质温度t等参数，经过数据处理后得出螺杆钻具的性能参数表格和特性曲线。[0023]泥浆泵性能测试基本原理柴油机通过传动装置带动泥浆泵曲轴回转，曲轴通过十字头再带动柱塞在泵缸中做往復运动。在吸入和排出阀的交替作用下，压送循环冲洗液。 在泥浆泵排出管汇端进行压力调节，使泥浆泵在不同输出压力下稳定工作。测试出泥浆泵在不同工况下的输出扭矩T，输出转速η、循环流量Q1，入口介质温度t等参数，经过数据处理后得出泥浆泵的性能参数表格和特性曲线。[0024]如图1所示，螺杆钻具测试系统主要由发动机及传动系统31、螺杆钻具循环系统 48、螺杆钻具试验台主机58、测试系统59四部分组成。[0025]泥浆泵测试系统主要由发动机及传动系统31、泥浆泵调压系统50、测试系统59三部分组成。[0026]其中，发动机及传动系统31，包括柴油机32及构成传动系统的减速箱37、气胎离合器38、大皮带轮42、小皮带轮40、皮带41、轴承支座。该系统主要为三缸泵46、被测泥浆泵64提供动力。柴油机32输出端通过第一传动轴33与减速箱37的输入轴相连，减速箱 37输出轴接气胎离合器38的摩擦箍，气胎离合器38的磨擦轮安装在小皮带轮40的轮轴上，小皮带轮40的轮轴由轴承支座支撑；减速箱37和轴承支座共同安装于第一支架39上； 大皮带轮42的轮轴通过轴承支座安装于第二支架43上，大皮带轮42与小皮带轮40之间通过皮带41连接。减速箱37和大皮带轮42、小皮带轮40起减速作用，将柴油机32的高转速通过一定的减速比，降至适合泵工作的低转速。气胎离合器38起到动力的结合与分离作用，气胎离合器38通过两位三通常闭电磁换向阀22连通一气泵36 ；两位三通常闭电磁换向阀22控制气体的通断，从而控制气胎离合器38的结合与分离。[0027]螺杆钻具循环系统48，包括水箱49、第一吸入管汇47、三缸泵46、第一输出管汇 51、进水压力传感器10、进水温度传感器11、进水流量传感器12、流量调节阀9、回水压力传感器14、泄水流量传感器13。三缸泵46的动力输入端连接第二传动轴34，该第二传动轴 34通过第一电磁离合器35与大皮带轮42的轮轴联接，第一电磁离合器35的组合与分离控制三缸泵46得到或失去动力的输入。三缸泵46的泵入口通过第一吸入管汇47连通水箱 49，第一吸入管汇47上设置有第一电动间阀1。三缸泵46的泵出口通过第一输出管汇51 连通被测螺杆钻具进口 55，进水压力传感器10、进水温度传感器11、进水流量传感器12设置在第一输出管汇51上。第一输出管汇51通过一分流管52连通水箱49且所述流量调节阀9设置在该分流管52上。分流管52上还设有第二电动间阀53。泄水流量传感器13设置在螺杆钻具泄水口 56处。回水压力传感器14设置在螺杆钻具主轴出水口 57处，螺杆钻具主轴出水口 57通过第一回水管汇63与水箱49连通；第一回水管汇63上设置第三电动闸阀8。该螺杆钻具循环系统主要供给被测螺杆钻具M —定流量的循环液体，流量调节阀 9可使入口流量稳定在某一设定值。[0028]螺杆钻具试验台主机58，包括分水传动总成观、钻具固定机构四、钻具推拉机构 30、底座、液压系统、加载系统、试验工装。被测螺杆钻具M设置螺杆钻具进口 55、螺杆钻具泄水口 56、螺杆钻具主轴出水口 57。其中加载系统包括电磁涡流制动器25、增速器沈、转速扭矩传感器27。电磁涡流制动器25、增速器沈、转速扭矩传感器27、分水传动总成28之间依次通过连轴器连接，并固定于底座上。螺杆钻具试验台主机58主要是用来夹持固定被测螺杆钻具54，同时在被测螺杆钻具M输出端加载扭距，以模拟井底钻头阻力。[0029]泥浆泵调压系统50，包括被测泥浆泵64、第二吸入管汇65、第四电动闸阀2、第二输出管汇66、出水压力传感器3、出水流量传感器5、出水温度传感器6、出水压力调节阀4、 第五电动间阀7、水箱49。被测泥浆泵64的动力输入端连接转速扭矩传感器45的一端，该转速扭矩传感器45另一端通过第二电磁离合器44与大皮带轮42的轮轴联接，第二电磁离合器44的结合与分离可使被测泥浆泵64得到或失去动力的输入。被测泥浆泵64的泵入口通过第二吸入管汇65与水箱49连通，第二吸入管汇65上设置第四电动间阀2。被测泥浆泵64的泵出口通过第二输出管汇66与水箱49连通；第二输出管汇66上设置出水压力传感器3、出水压力调节阀4、出水流量传感器5、出水温度变送器6、第五电动闸阀7。该系统主要是调节被测泥浆泵64出口液体压力，出水压力调节阀4可使出口压力稳定在某一设定值。[0030]该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架还包括对电磁涡流制动器25及被测螺杆钻具 54进行冷却的水冷装置。该水冷装置包括冷却水箱60、冷却水泵61、手动调节阀62、水温水压表16。冷却水箱60上连接有冷却出水管、冷却回水管。冷却水泵61、手动调节阀62 设置在冷却出水管上，水温水压表16设置在冷却回水管上。[0031]该泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架的测试系统59包括控制柜23及配装有人机交互界面的计算机M，计算机M内装有测试软件。[0032]控制柜23上设有人工操作用开关、旋扭及显示用指示灯。控制柜23通过人工操作控制柴油机32，气胎离合器的气泵36，第一电磁离合器35，两位三通常闭电控阀22，电磁涡流制动器25，第一电动闸阀1、第二电动闸阀53、第三电动闸阀8、第四电动闸阀2、第五电动闸阀7，流量调节阀9、出水压力调节阀4、冷却水泵60。[0033]计算机M，采集螺杆钻具循环系统中进水压力传感器10、进水温度传感器11、进水流量传感器12、回水压力传感器14、泄水流量传感器13的数据，采集螺杆钻具试验台主机中转速扭矩传感器27的数据，采集泥浆泵调压系统中出水压力传感器3、出水流量传感器5、出水温度传感器6及采集所述转速扭矩传感器45的数据；对所测得的数据进行计算处理，并将处理结果输出至人机交互界面显示。[0034]螺杆钻具测试系统和泥浆泵测试系统硬件共用，分别有不同的测试软件。[0035]测试螺杆钻具时，先将被测螺杆钻具M装在螺杆钻具试验台主机58上，被测螺杆钻具M —端通过过渡接头上的花键与分水传动总成洲相连，一端通过高压胶管与螺杆钻具循环系统48相连，并通过钻具固定机构四、液压系统将被测螺杆钻具M卡紧。[0036]启动控制柜23上的第一电磁离合器35的控制按扭，使第一电磁离合器35结合， 此时第二电磁离合器44处于分离状态，打开第一电动闸阀1的开关，使第一电动闸阀1打开，此时第四电动闸阀2处于关闭状态。打开第三电动闸阀8的开关，使第三电动闸阀8打开，打开冷却水泵61的控制开关，使冷却水泵61工作。[0037]打开柴油机32起动开关柴油机电控油门21，起动柴油机32。[0038]打开两位三通常闭电控阀22的开关，气胎离合器38接通气源，处于结合状态，这时给螺杆钻具提供液体的三缸泵46工作，进入螺杆钻具测试阶段。[0039]调节流量调节阀9，使钻具入口流量稳定在设定值，进行空运转，此时即可按测试软件要求进行数据采集。[0040]然后通过控制柜23上的扭矩加载旋扭在被测螺杆钻具M的动力输出端施加不同的扭矩载荷，测试出螺杆钻具在不同工况下的输出扭矩T，输出转速n，循环流量Q1，钻具轴承节泄漏流量Q2，钻具入口压力pi，出口压力p2，入口介质温度t等参数；经过计算机M对测得的数据处理后，得出螺杆钻具的性能参数表格和特性曲线。[0041]测试泥浆泵时，先将被测泥浆泵64用地脚螺栓固定在泥浆泵专用的地基上，被测泥浆泵64小齿轮轴与转速扭矩传感器45连接。[0042]起动控制柜23上的第二电磁离合器44的控制按扭，使第二电磁离合器44结合， 此时第一电磁离合器35处于分离状态，打开第四电动闸阀2的开关，使第四电动闸阀2打开，此时第一电动闸阀1处于关闭状态。打开第五电动闸阀7的开关，使第五电动闸阀7打开。[0043]打开柴油机32起动开关柴油机电控油门，起动柴油机32。[0044]打开两位三通电控阀22的开关，气胎离合器38接通气源，处于结合状态，这时被测泥浆泵64工作，进入泥浆泵测试阶段。[0045]调节出水压力调节阀4，调节被测泥浆泵64出口压力，此时即可按测试软件要求进行数据采集，测定泥浆泵在不同出口压力下的扭矩T，输入转速η、输出流量Q、出口介质温度t等参数，经过数据处理后得出泥浆泵的性能参数表格和特性曲线。
权利要求1.泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，包括螺杆钻具试验台主机，所述螺杆钻具试验台主机，包括分水传动总成、钻具固定机构、钻具推拉机构、底座、液压系统、加载系统、试验工装；被测螺杆钻具设置螺杆钻具进口、螺杆钻具泄水口、螺杆钻具主轴出水口 ；其特征是还包括发动机及传动系统、螺杆钻具循环系统、泥浆泵调压系统、测试系统；所述的发动机及传动系统，包括柴油机及构成传动系统的减速箱、气胎离合器、大皮带轮、小皮带轮、皮带、轴承支座；所述柴油机输出端通过第一传动轴与所述的减速箱的输入轴相连，减速箱输出轴接所述的气胎离合器的摩擦箍，气胎离合器的磨擦轮安装在所述小皮带轮的轮轴上；所述小皮带轮的轮轴由轴承支座支撑；减速箱和轴承支座共同安装于第一支架上；大皮带轮的轮轴通过轴承支座安装于第二支架上，大皮带轮与小皮带轮之间通过皮带连接；所述气胎离合器通过两位三通常闭电磁换向阀连通一气泵；所述的螺杆钻具循环系统，包括水箱、第一吸入管汇、三缸泵、第一输出管汇、进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器、流量调节阀、回水压力传感器、泄水流量传感器；所述三缸泵的动力输入端连接第二传动轴，该第二传动轴通过第一电磁离合器与所述大皮带轮的轮轴联接；所述三缸泵的泵入口通过第一吸入管汇连通水箱，第一吸入管汇上设置有第一电动间阀；所述三缸泵的泵出口通过第一输出管汇连通被测螺杆钻具进口，所述进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器设置在第一输出管汇上；所述第一输出管汇通过一分流管连通水箱且所述流量调节阀设置在该分流管上；所述分流管上还设有第二电动间阀；所述泄水流量传感器设置在螺杆钻具泄水口处；所述回水压力传感器设置在螺杆钻具主轴出水口处，螺杆钻具主轴出水口通过第一回水管汇与所述水箱连通；第一回水管汇上设置第三电动闸阀；所述的螺杆钻具试验台主机中，所述加载系统包括电磁涡流制动器、增速器、转速扭矩传感器；所述的电磁涡流制动器、增速器、转速扭矩传感器、分水传动总成之间依次通过连轴器连接；并固定于所述的底座上；所述的泥浆泵调压系统，包括被测泥浆泵、第五电动间阀、出水压力传感器、出水流量传感器、出水温度传感器、出水压力调节阀、水箱；所述被测泥浆泵的动力输入端连接转速扭矩传感器的一端，该转速扭矩传感器另一端通过第二电磁离合器与所述大皮带轮的轮轴联接；所述被测泥浆泵的泵入口通过第二吸入管汇与所述水箱连通，第二吸入管汇上设置有第四电动间阀；被测泥浆泵的泵出口通过第二输出管汇与水箱连通；第二输出管汇上设置出水压力传感器、出水压力调节阀、出水流量传感器、出水温度变送器、第五电动闸阀；所述的测试系统，包括控制柜及配装有人机交互界面的计算机；所述控制柜上设有人工操作用开关、旋扭及显示用指示灯，所述控制柜控制柴油机，气泵、两位三通常闭电控阀、第一电磁离合器，第二电磁离合器，电磁涡流制动器，第一、二、三、四、五电动闸阀，流量调节阀、出水压力调节阀；所述计算机，采集螺杆钻具循环系统中进水压力传感器、进水温度传感器、进水流量传感器、回水压力传感器、泄水流量传感器的数据，采集螺杆钻具试验台主机中转速扭矩传感器的数据，采集泥浆泵调压系统中出水压力传感器、出水流量传感器、出水温度传感器及采集所述转速扭矩传感器的数据；对所测得的数据进行计算处理，并将处理结果输出至人机交互界面显示。
2.根据权利要求1所述的泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，其特征是还包括对电磁涡流制动器及被测螺杆钻具进行冷却的水冷装置，该水冷装置包括冷却水箱、冷却水泵、手动调节阀、水温水压表；冷却水箱上连接有冷却出水管、冷却回水管，所述冷却水泵、手动调节阀设置在冷却出水管上，水温水压表设置在冷却回水管上；所述控制柜通过人工操作对所述冷却水泵发出控制信号。
专利摘要泥浆泵及螺杆钻具综合试验台架，它即能测试泥浆泵、又能测试螺杆钻具，螺杆钻具测试扭矩大，测试规格全；泥浆泵压力调节范围大，调节方便、安全。包括螺杆钻具试验台主机，其特征是还包括发动机及传动系统、螺杆钻具循环系统、泥浆泵调压系统、测试系统；螺杆钻具循环系统、泥浆泵调压系统共用一套发动机及传动系统、共用一套测试系统，即减少设备浪费，又减少设备占地面积，充分利用资源。
文档编号F04B51/00GK202326156SQ20112046946
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者孙京锋, 宫兆玲, 杨成永, 贾吉冉 申请人:德州联合石油机械有限公司