旋转导向液压系统电磁阀组测试方法与流程

本发明涉及石油钻井和测井领域，特别是涉及到旋转导向技术。具体地讲，本发明涉及一种旋转导向液压系统电磁阀组测试方法。

背景技术：

当旋转导向井下工具系统在井下工作时，井下专用螺杆通过万向轴带动旋转导向头传动轴高速转动，依附在传动轴上的发电机及水力泵开始工作，给旋转导向头提供电力和液力动力，测控系统实时采集系统姿态参数，控制电路根据实时姿态参数实时输出控制指令，电磁阀接受来自控制电路的指令，控制导向翼肋顺序支出，实现对井眼井壁的推靠，使钻头产生侧向力，从而实现造斜。

在旋转导向系统中，通过电磁阀组的动作来有效控制翼肋伸出，电磁阀动作的正确性和可靠性对整个旋转导向系统来说至关重要，因此，对电磁阀动作的测试就显得极其重要，其中对每个阀的寿命、阀的响应时间及稳定性、阀组中各个阀的响应时间一致性、泄压阀可靠性、油路畅通性的检测是必须的。

目前公知的一种电磁阀检测方法采用水检，即在电磁阀内给定一定的气体压力，然后放置在水中，如果漏气则会冒气泡，从而达到检测密封的目的。使用水检法对电磁阀性能进行测试存在的缺点主要是该方法只能检测电磁阀在一种气压下的状态，无法检测在高低压状态下及附带负载时是否能运作正常，另外，采用水检也容易使电磁阀受到二次污染。公知的另外的一种电磁阀测试方法就是直接将供电电源、电源开关与待测电磁阀相连，控制电源开关的闭合或断开，以向待测电磁阀输出工作电压实现对待测电磁阀的测试。该测试方法虽然可实现对单个电磁阀的性能测试，但是无法同时对多个电磁阀的响应的一致性与稳定性进行测试。另外，上述两种电磁阀检测方法无法对设计油路的畅通性及系统中的泄压阀可靠性进行测试。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种旋转导向液压系统电磁阀组测试方法，用于对单个阀的寿命、阀的响应时间及稳定性、阀组中各个阀的响应时间一致性、泄压阀可靠性、油路畅通性进行检测。

本发明的技术方案是：

将电磁阀组固定在电磁阀组测试装置上，其测试装置包括：液压泵（1）、压力传感器（2）、泄压阀（3）、电磁阀（4）、温度传感器（5）、控制系统（6）、数据采集系统（7）和上位机（8）；通过控制系统产生控制时序使单个阀处于间断性工作状态，对单个阀的寿命、阀的响应时间及稳定性进行检测；通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀依次处于工作状态，对阀组中各个阀的响应时间一致性进行检测；通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀处于关闭状态，持续一段时间，对泄压阀可靠性进行检测；通过设定泄压阀安全阈值，监测整个油路中的压力，对液压系统油路畅通性进行检测。

如上所述的单个阀的寿命检测方法，主要是通过检测阀的稳定工作时间是否满足工作需要和阀的温升是否超过阀所允许的最大值。

如上所述的阀的稳定工作时间至少为300小时，阀的温升不超过200℃。

如上所述的阀的响应时间及稳定性检测方法，响应时间是通过对比控制时序与压力传感器示值曲线来获取，阀响应时间的稳定性是通过分析阀的响应时间的分布曲线来判断。

如上所述的阀响应时间的稳定性必须满足阀响应时间测量值保持在±4%的误差范围内。

如上所述的阀组中各个阀的响应时间一致性检测方法，是指对比分析阀组中各个阀的响应时间及稳定性，选取一致性较好的阀。

如上所述的阀组中各个阀的响应时间一致性是指各个阀响应时间差的绝对值在0.1ms以内。

如上所述的泄压阀可靠性检测方法，是指分析泄压阀设定值与压力传感器显示的压力稳定时示值分布曲线，以确定泄压阀的可靠性。

更进一步：设定泄压阀压力值为5MPa，采用的液压泵最大泵压为20MPa，管路中初始油压为0MPa，开动液压泵，管路中的油压上升，上位机通过数据采集系统采集压力传感器的数据对油压进行监测，当油压超过5MPa，泄压阀会打开，使管路中的油压保持在5MPa，当管路中的油压稳定在5MPa一定时间后，上位机运行电磁阀组控制程序，控制系统根据时序控制电磁阀组中电磁阀的通断及持续时间，使相应的电磁阀开始动作，从而使管路中的油压迅速下降，根据控制程序对整个电磁阀组进行循环检测。

本发明所述的旋转导向液压系统电磁阀组测试方法具有的有益效果是: 通过控制系统产生控制时序使单个阀处于间断性工作状态，对单个阀的寿命、阀的响应时间及稳定性进行检测；通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀依次处于工作状态，对阀组中各个阀的响应时间一致性进行检测；通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀处于关闭状态，持续一段时间，对泄压阀可靠性进行检测；通过设定泄压阀安全阈值，监测整个油路中的压力，对液压系统油路畅通性进行检测。与现有技术相比，该测试方法在对单个电磁阀测试的同时，可实现电磁阀组性能测试，同时可对泄压阀及油路的畅通性进行检测。

附图说明：

图1为本发明实施例提供的一种旋转导向液压系统电磁阀组测试装置的结构示意图。

图2为单个阀的响应特性曲线。

图3为单个阀温升曲线。

图4为阀的响应时间及稳定性测试结果。

图5为阀组中各个阀的响应时间一致性测试结果。

图6为泄压阀可靠性测试结果。

具体实施方式：

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，该电磁阀组测试装置包括液压泵1、压力传感器2、泄压阀3、电磁阀4、温度传感器5、控制系统6、数据采集系统7和上位机（8）。液压泵用于对整个油路提供泵压；压力传感器用于对整个油路的泵压进行监测；泄压阀用于将整个油路泵压控制在设定值，以保证整个系统的安全性；温度传感器用于对阀组中每个阀的温升进行监测；控制系统通过上位机的电磁阀组控制时序实现对电磁阀组有序控制；数据采集系统将采集到的压力传感器及温度传感器信号传输给上位机；上位机通过采集压力传感器、温度传感器及阀组控制时序，对电磁阀组的工作状态进行监控。

通过控制系统产生控制时序使单个阀处于间断性工作状态，对单个阀的寿命、阀的响应时间及稳定性进行检测；

通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀依次处于工作状态，对阀组中各个阀的响应时间一致性进行检测；

通过控制系统产生控制时序使阀组中各个阀处于关闭状态，持续一段时间，对泄压阀可靠性进行检测；

通过设定泄压阀安全阈值，监测整个油路中的压力，对液压系统油路畅通性进行检测。

所述的单个阀的寿命检测方法，主要是通过检测阀的稳定工作时间是否满足工作需要和阀的温升是否超过阀所允许的最大值。

进一步地，根据电磁阀推靠旋转导向翼肋力需要，通常设定泄压阀压力值为5MPa，采用的液压泵能够提供的最大泵压为20MPa，管路中初始油压为0MPa，开动液压泵，管路中的油压会上升，上位机通过数据采集系统采集压力传感器的数据可以对油压进行监测，当油压超过5MPa，泄压阀会打开，使管路中的油压保持在5MPa，当管路中的油压稳定在5MPa一定时间后，上位机运行电磁阀组控制程序，控制系统根据时序控制电磁阀组中电磁阀的通断及持续时间，使相应的电磁阀开始动作，从而使管路中的油压迅速下降，根据控制程序对整个电磁阀组进行循环检测。

图2为单个阀的响应特性曲线。如图2所示，实线为控制时序，虚线为电磁阀响应特性曲线，其中，图2（a）为开始时阀的响应特性曲线，图2（b）为150小时后阀的响应特性曲线，图2（c）为300小时后阀的响应特性曲线。通过比较图2（a）-图2（c）可以发现，电磁阀在持续工作300小时后，响应特性曲线基本保持一致，说明电磁阀的连续正常工作时间满足实际工作需要。

图3为单个阀温升曲线。如图3所示，在电压34V，电流0.74A，持续时间400min，阀体温度的温升从室温15℃上升到78℃，可看出，温度随时间增加而升高，最后达到稳定。

进一步，一般阀的稳定工作时间至少为300小时，阀的温升不超过200℃，通过图2和图3分析，检测阀的稳定工作时间是否满足工作需要和阀的温升是否超过阀所允许的最大值，进而可实现对单个阀的寿命的检测。

图4为阀的响应时间及稳定性测试结果。如图4所示，图中曲线点代表单个阀的响应时间的结果，通过控制时序控制阀的通断300次，依次记录电磁阀的响应时间，经统计分析，平均响应时间为6.22ms，根据电磁阀测量值±4%的误差要求，下限为5.97ms，上限为6.47ms，测试的所有响应时间数据点均落在上限和下限之间。综合以上分析，可以看出电磁阀的响应时间稳定性满足要求。

图5为阀组中各个阀的响应时间一致性测试结果。如图5所示，电磁阀1的响应时间为6.21ms，电磁阀2的响应时间为6.26ms，电磁阀3的响应时间为6.19ms，满足各个阀响应时间差的绝对值在0.1ms以内的要求，且三个电磁阀曲线具有相同的形状，一致性较好。

图6为泄压阀可靠性测试结果。如图6所示，经过多次测试，检测油路稳定时的压力值始终保持在泄压阀设定值，说明该泄压阀具有较高的可靠性。