专利名称：全自动环保型油管试压机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油(套)管静水试压装置，适用于油田修井作业用油(套)管以及其它领域管材，尤其是一种全自动环保型油管试压机。
背景技术：
目前，国内油田油(套)管检测，大多采用老式油(套)管试压机，该试压机生产效率低、试压过程中上卸扣速度受电压影响大，特别是刚上班和临近下班时，由于油管修复厂设备较多，电压波动较大，往往使试压设备不能正常工作，出现上不紧扣或上死扣的现象，稍不注意就会损坏油管丝扣；对油(套)管的夹紧装置，采用类似于老虎钳的工具，单面移动夹紧，油(套)管直径变化时就定心不准，影响接头与油(套)管螺纹的对接，使试压的密封性降低，影响试压时的保压时间等一些问题；在油(套)管试压过程中，因被试压油(套)
管的直径不同，需经常更换不同规格的油(套)管接头，传统的方法是在现场用管钳进行更换接头，但劳动强度大，停机时间长，大大降低生产效率，并存
在安全隐患；试压过程上卸扣时，由于严重的喷水现象，造成工作现场满地污
水，环境污染。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种全自动环保型油管试压机，其采用步进伺服电机系统(气动装置)和转矩转速传感器测控系统，实现软接触上扣，转矩自动控制，不碰扣、不松扣、不死扣；采用自主创新设计的柱塞排气返推装置，彻底消除喷水现象，试压水不流失，环境无污水，节水、节能、环保；适应性更广，适用于油田、化工等领域所有管材的试压检测。该机对油
(套)管实现全自动试压检测，自动化程度高、试压速度快、试压现场清洁无
5水绿色环保、运行安全可靠、操作使用及维护方便。
为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案
所述的全自动环保型油管试压机，其包括加压站、高压管、三通体、平板高压阀、示流器、注水试压小车、试压防护装置、封堵试压小车、底座总成、组合上下料装置、自动定心夹紧装置以及电气控制系统；加压站独立安装在该油管试压机的一端，注水试压小车、封堵试压小车分别置于底座总成的两端，在底座总成的中部上方的试压防护装置安装在支架上，两端固定在组合上下料装置上；三通体和平板高压阀通过高压管与加压站和注水试压小车连接；注水试压小车的注水试压接头内安装有柱塞排气返推装置；两个组合上下料装置安装在底座总成的中部，对称位于支架两侧；两个自动定心夹紧装置固定在注水试压小车和封堵试压小车的前端部；该试压机采用工控计算机及可编程控制器PLC进行控制，工控计算机通过可编程控制器PLC的输入设备检测油管试压工作过程的数据，传送到工控计算机进行计算调整，再指令可编程控制器PLC，通过输出设备进行控制操作；在工控计算机上设置有自动控制和人工操作的功能按钮，各工步设置了人工操作控制开关。
上述的全自动环保型油管试压机中，所述注水试压小车的柱塞排气返推装置装入快换试压接头装置后插入主轴联接孔内，并插入销子固定，主轴为滑动轴，电机动力通过带传动传至减速机，减速机通过万能联轴器、转矩转速传感器、联轴器、传力装置与主轴连接，主轴后端通过螺纹连接高压旋转密封装置，高压旋转密封装置通过高压管与加压站相连接，高压旋转密封装置、主轴及其传力装置、转矩转速传感器固定在双层底板的上底板，光电开关装置、自动定心夹紧装置、摄像装置依次固定在小车的下底板前端，推力装置、减速机、电机、行走电机均固定在下底板后端，驱动轮总成通过传动链与行走电机连接，驱动轮总成固定在下底板下端，注水试压小车的双层底板中安装有数个弹簧，形成浮动对中装置，推力装置固定在下底板上，注水试压小车的部件由防护罩罩住，后端防护罩外侧设有高压管支架。
6上述的全自动环保型油管试压机中，所述组合上下料装置的气缸固定在支架上，气缸的上端连接顶板，上下料板固定在支架两侧。
上述的全自动环保型油管试压机中，所述封堵试压小车的快换接头装置插入主轴联接孔内，并插入销子固定，主轴为滑动轴，电机动力通过带传动传至减速机，减速机通过万能联轴器、转矩转速传感器、联轴器、传力装置与主轴连接，主轴后端通过螺纹连接高压旋转密封装置，高压旋转密封装置上的高压管通过高压控制装置、低压管连接到气动过滤装置，高压旋转密封装置、主轴及其传力装置、转矩转速传感器固定在双层底板的上底板，传力装置、转矩转速传感器固定在双层底板的上底板，光电开关装置、自动定心夹紧装置、摄像装置依次固定在小车的下底板前端，推力装置、减速机、电机、行走电机均固定在下底板后端，驱动轮总成通过传动链与行走电机连接，驱动轮总成固定在下底板下端，封堵试压小车的双层底板中安装有数个弹簧，形成浮动对中装置，封堵试压小车的部件由防护罩罩住，后端防护罩外侧设有低压管支架。
上述的全自动环保型油管试压机中，所述注水试压小车的柱塞排气返推装置是一个两端安装有密封皮碗的柱塞装置，其安装在注水试压小车的注水试压接头内。在油管连接后，在低压水推动下由注水试压接头推到封堵试压接头内，完成管内的排气和密封并继续承压；柱塞排气返推装置两端的密封皮碗，起到高压密封的作用；试压完成后，先高压卸荷，后低压卸荷，再打开气源开关，在气源的动力作用下将柱塞排气返推装置推回到注水试压接头内。密封皮碗的材料包括橡胶、聚氨酯等。
上述的全自动环保型油管试压机中，所述气动过滤装置包括电磁阀、压力装置、过滤装置，电磁阀一端通过接管与过滤装置连接，另一端连接气源，压力装置一端通过接管与过滤装置连接，另一端连接封堵试压小车的低压管。气动过滤装置对油管内排出的空气及气源气体进行过滤。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性
1、以油田为例，本实用新型可用于多种规格的油(套)管试压，采用不同快换接头装置，可适应于不同油(套)管的试压要求，该系列快换接头，采用优质不锈钢材料并进行表面渗氮处理，强度高，耐磨性好，寿命长，更换方便，更换时可快速完成，极大地降低了工人劳动强度，减少了停机时间，提高/生产效率；
2、 具有快速的试压效率，试压速度快，可达1分钟/根(以2V'油管为例)，比同类产品试压速度提高60%;
3、 采用组合上下料装置，可一次完成上料、下料，节约时间，提高效率，噪音小，可有效减轻油(套)管对机架的冲击；
4、 采用自动浮动对中装置，可自动调整试压头与被试油(套)管的同心度，防止弯曲油(套)管试压上扣过程中咬坏丝扣现象，延长了试压头的使用寿命，提高了管材的合格率；
5、 采用柱塞排气返推装置，可实现现场环境无水作业，绿色环保；
6、 采用气动过滤装置，可提高阀类寿命，使设备更安全可靠。
7、 采用自动定心夹紧装置，为了可靠地夹紧油(套)管，采用了增力夹钳装置，夹紧时使油(套)管自动对中，夹紧力大，夹紧可靠，夹紧力可达24. 5kN。夹钳牙块采用优质工具钢制造，硬度高，使用寿命长，更换方便；
8、 采用试压防护装置，试压时，将被试油(套)管全部防护，防止试压过程中管材爆裂，对人身造成伤害，保证了生产安全；
本实用新型采用先进的微机全程检测控制方式采用"工业控制计算机+PLC"构成测控系统，系统运行不仅安全可靠，而且扩展调整灵活。
本实用新型有着完善的自动识别装置、恒扭矩输出控制装置、转矩转速自动检测装置；采用变频器控制的试压行走小车无级调速系统，试压机小车通过进口变频器调整前进速度，快速前进和后退时为0.4m/s，接近管端时可降低前进速度(可调)至O. 12m/s，即减少了油(套)管试压时对油(套)管的冲击，又縮短了小车的回程时间，提高了试压速度；采用恒扭矩输出控制装置及进口传感器，可精确测量转矩转速数值，信号直接输送到计算机，通过计算机计算为恒定扭矩输出，可解决目前油管修复厂在试压过程中普遍存在的过扣和欠扣的问题；采用上卸扣速度扭矩测控系统，可同时实现对上扣过程速度和扭矩的控制，并能过载报警、故障检测、状态指示；采用推力装置，可保证油(套)管上扣时与试压接头软接触不碰扣，不损坏；采用油管自动识别装置(选件)，可自动识别3〃 、 21//' 、 2 V加厚油管，可自动将不同规格的油管送到不同的待试压管架，避免人工上料，真正实现了全线全自动控制，减轻了工人的劳动强度。
图1是全自动环保型油管试压机的结构示意图2A是注水试压小车的结构示意图2B是图2A的俯视图3A是组合上下料装置的结构示意图3B是图3A的侧视图4A是封堵试压小车的结构示意图4B是图4A的俯视图5是气动过滤装置的结构示意图6是柱塞排气返推装置的结构示意图中l一加压站；2 —高压管；3—三通体；4一平板高压阀；5 —示流器；6 —注水试压小车；7 —注水试压接头；8—自动定心夹紧装置；9一组合上下料装置；IO —试压防护装置；ll一油管；12 —底座总成；13 —封堵试压接头；14一封堵试压小车；15 —气动过滤装置；16 —光电开关装置；17 —摄像装置；18一快换试压接头装置；19 —销子；20 —传力装置；21—主轴；22 —压縮弹簧；23 —高压旋转密封装置；24—高压管；25 —推力装置；26 —高压管支架；27 —浮动对中装置；28 —底板；29 —气缸；30 —传动链；31—驱动轮总成；32 —防护罩；33 —联轴器；34 —转矩转速传感器；35 —万能联轴器；36 —减速机；37
9一电机；38 —行走电机；39 —上下料板；40 —顶板；41—支架；42 —气缸；43一光电开关装置；44一摄像装置；45 —快换试压接头装置；46 —销子；47_传力装置；48 —主轴；49一压縮弹簧；50 —高压旋转密封装置；51—高压管；52一高压控制装置；53 —双作用执行器；54 —低压管；55—低压管支架；56 —浮动对中装置；57 —底板；58 —气缸；59 —传动链；60—电动推力装置；61—驱动轮总成；62 —防护罩；63 —联轴器；64 —转矩转速传感器；65 —万能联轴器；66—电机；67 —减速机；68 —行走电机；69—压力装置；70 —过滤装置；71 —
接管；72—电磁阀；73—柱塞排气返推装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、 2A、 2B、 3A、 3B、 4A、 4B、 5、 6中所示该全自动环保型油管试压机，其上料机械手将待试压管架上的油管ll经缓冲放到试压线上，启动组合上下料装置9，将油管送到设在支架一侧的V型定位装置上，此时两端注水试压小车6与封堵试压小车14相对前进，光电开关装置16、 43产生信号后，注水试压小车6、封堵试压小车14减速并延时停止；同时试压防护装置10将油管ll罩住进行安全防护，启动自动定心夹紧装置8自动夹紧，推力装置25、60动作，注水试压接头7、封堵试压接头13转动开始上扣，通过浮动对中装置27、 56使接头认扣准确。
达到设定扭矩后，转矩转速传感器34、 64输出信号，电机37、 66停止，启动加压站的低压泵，经注水试压小车6的高压旋转密封装置23给油管11注水，低压水推动注水试压接头7内的柱塞排气返推装置73到封堵试压接头13内，并排出管内的空气；注满信号使低压泵停止，高压控制装置52关闭，加压站的高压泵启动，向油管ll注入高压水，达到待定压力后，高压泵自动停机，进入保压状态，达到试验预定的保压时间，先高压卸荷，后低压卸荷；卸压后，气源经气动过滤装置15、高压控制装置52到达封堵试压接头13内，推动柱塞排气返推装置73，将油管内的试压水经注水试压小车6、高压管2、三通体3、平板高压阀4、示流器5推回到循环水池，柱塞排气返推装置73到达注水试压接头7内，气源卸压，卸压完毕，油管ll开始卸扣，卸扣完毕，自动定心夹紧装置8松开，两端注水试压小车6、封堵试压小车14退到原始位置后自动停车。此时，试压防护装置10打开，这时组合上下料装置9起动，将油管ll放到下料管架，经传输线到下道工序进行自动或人工分检，试压过程即告完毕，进入下一个循环。
摄像装置17、 44能时刻观察油管螺纹联接情况并传出信号。该全自动环保型油管试压机，其自动控制系统主要的监测工作环节包括电机的电压、电流控制、可编程控制器PLC工作状态监控、试压压力检测、丝扣泄露量检测(可选)、油(套)管螺纹联接扭矩检测和转速检测，注水试压小车与封堵试压小车行走位移量精确控制、整机工作过程的全动态监控。
全自动环保型油管试压机的工控计算机通过可编程控制器PLC的输入设备接收有无油(套)管信号，检测到有待试压油(套)管时的信号进行判断，此时，工控计算机开始向可编程控制器PLC发出自动程序执行命令，通过输出设备隔离与输出设备，指令变频调速装置启动注水试压小车行走电机38、封堵试压小车行走电机68开始前进，当试压油(套)管接近光电开关装置16、 43时，变频调速装置开始降速，小车停止，自动定心夹紧装置夹紧后，推力装置25、60动作，通过推力装置的控制，推力装置包括步进伺服电机系统、气缸气动装置等推动方式，推动快换试压接头装置17、快换接头装置44，注水试压接头7、封堵试压接头13软接触上扣，不碰扣；上扣过程中，扭矩检测系统通过数据采集卡向工控计算机传送数据，丁控计算机自动计算和比较，当转矩转速传感器34、 64达到给定扭矩时，上扣停止，不松扣、不死扣，发出信号，向可编程控制器PLC发出电机停止命令，同时，低压泵启动开始注水，低压泵启动注水时，推动注水试压接头7内的柱塞排气返推装置73，排尽管内空气，注满信号发出后，封堵试压小车14上的高压控制装置52在双作用执行器53的控制下自动关闭，工控计算机向可编程控制器PLC发出低压泵停止命令，同时，启动高压泵开始打压，工控计算机实时通过数据采集卡和压力变送器检测压力信号，当压力到达额定压力后，工控计算机向可编程控制器发出停止高压泵的命令，开始进行保压，当保压时间一到，工控计算机自动判断合格与不合格油管，并向可
编程控制器PLC发出卸荷命令，卸荷结束，可编程控制器PLC发出命令启动气源，通过双作用执行器53，打开高压控制装置52，气体压力通过气动过滤装置15、高压控制装置52、高压旋转密封装置50，将柱塞排气返推装置73推回到注水试压接头7内，示流器5发出无水信号，工控计算机向可编程控制器PLC发出命令，气压卸荷、油管卸扣、夹紧松开，小车退回结束，检测到小车后退到位接近开关信号后，两个小车停止，油管下料。
权利要求1、一种全自动环保型油管试压机，其包括加压站、高压管、三通体、平板高压阀、示流器、注水试压小车、试压防护装置、封堵试压小车、底座总成、组合上下料装置、自动定心夹紧装置以及电气控制系统；加压站(1)独立安装在该油管试压机的一端，注水试压小车(6)、封堵试压小车(14)分别置于底座总成(12)的两端，在底座总成的中部上方的试压防护装置(10)安装在支架上；其特征在于其三通体(3)和平板高压阀(4)通过高压管(2)与加压站(1)和注水试压小车(6)连接；注水试压小车的注水试压接头(7)内安装有柱塞排气返推装置(73)；两个组合上下料装置(9)安装在底座总成(12)的中部，对称位于支架两侧；两个自动定心夹紧装置(8)分别固定在注水试压小车(6)、封堵试压小车(14)的前端；该试压机采用工控计算机及可编程控制器PLC进行控制，工控计算机通过可编程控制器PLC的输入设备检测油管试压工作过程的数据，传送到工控计算机进行计算调整，再指令可编程控制器PLC，通过输出设备进行控制操作；在工控计算机上设置有自动控制和人工操作的功能按钮，各工步设置了人工操作控制开关。
2、 根据权利要求l所述的全自动环保型油管试压机，其特征在于所述的 注水试压小车(6)，其柱塞排气返推装置(73)装入快换试压接头装置(17) 后插入主轴(21)联接孔内，并插入销子(18)固定，主轴为滑动轴，电机(37) 动力通过带传动传至减速机(36)，减速机通过万能联轴器(35)、转矩转速传 感器(34)、联轴器(33)、传力装置(20)与主轴(21)连接，主轴后端通过 螺纹连接高压旋转密封装置(23)，高压旋转密封装置通过高压管(2)与加压 站(1)相连接，高压旋转密封装置(23)、主轴(21)及其传力装置(20)、转 矩转速传感器(34)固定在双层底板(28)的上底板，光电开关装置(16)、自动定心夹紧装置(8)、摄像装置(17)、推力装置(25)、减速机(36)、电机(37)、 行走电机(38)均同定在双层底板(28)的下底板上，驱动轮总成(31)通过 传动链(30)与行走电机(38)连接，驱动轮总成固定在下底板下端，注水试 压小车的双层底板(28)中安装有数个弹簧，形成浮动对中装置(27)，注水试 压小车的部件由防护罩(32)罩住，后端防护罩外侧设有高压管支架(26)。
3、 根据权利要求l所述的全自动环保型油管试压机，其特征在于其组合 上下料装置(9)的气缸(42)固定在支架(41)上，气缸(42)的上端连接顶 板(40)，上下料板(39)固定在支架(41)两侧。
4、 根据权利要求l所述的全自动环保型油管试压机，其特征在于所述的 封堵试压小车(14)，其快换接头装置(44)插入主轴(48)联接孔内，并插入 销子(45)固定，主轴为滑动轴，电机(66)动力通过带传动传至减速机(67)， 减速机通过万能联轴器(65)、转矩转速传感器(64)、联轴器(63)、传力装置(47)与主轴(48)连接，主轴后端通过螺纹连接高压旋转密封装置(50)，高 压旋转密封装置上的高压管(51)通过高压控制装置(52)、低压管(54)连接 到气动过滤装置，高压旋转密封装置(50)、主轴(48)及其传力装置(47)、 转矩转速传感器(64)固定在双层底板(57)的上底板，光电开关装置(43)、 自动定心夹紧装置(8)、摄像装置(44)、推力装置(60)、减速机(67)、电机(66)、行走电机(68)均固定在双层底板(57)的下底板上，驱动轮总成(61) 通过传动链(59)与行走电机(68)连接，驱动轮总成固定在下底板下端，封 堵试压小车的双层底板(57)中安装有数个弹簧，形成浮动对中装置(56)，封 堵试压小车的部件由防护罩(62)罩住，后端防护罩外侧设有低压管支架(55)。
5、 根据权利要求l所述的全自动环保型油管试压机，其特征在于其注水 试压小车(6)的柱塞排气返推装置(73)是一个两端安装有密封皮碗的柱塞装 置，安装在注水试压小车的注水试压接头(7)内。
6、根据权利要求l所述的全自动环保型油管试压机，其特征在于其气动过滤装置包括电磁阀(72)、压力装置(69)、过滤装置(70)，电磁阀(72) — 端通过接管(71)与过滤装置(70)连接，另一端连接气源，压力装置(69) — 端通过接管与过滤装置(70)连接，另一端连接封堵试压小车的低压管(54)。
专利摘要本实用新型公开一种全自动环保型油管试压机，其包括加压站、高压管、三通体、平板高压阀、示流器、注水试压小车、试压防护装置、封堵试压小车、底座总成、组合上下料装置、自动定心夹紧装置以及电气控制系统；三通体和平板高压阀通过高压管与加压站和注水试压小车连接；注水试压小车的注水试压接头内安装有柱塞排气返推装置；两个组合上下料装置安装在底座总成的中部，对称位于支架两侧；两个自动定心夹紧装置固定在注水试压小车和封堵试压小车的前端；该试压机采用工控计算机及可编程控制器PLC进行控制。该试压机对油管实现全自动试压检测，自动化程度高、试压速度快、试压现场清洁无水绿色环保、运行安全可靠、操作使用及维护方便。
文档编号G01N3/12GK201413277SQ20092009055
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者何卫兵, 卫向明, 孟昭焱, 李保娟, 李红伟, 陈志强 申请人:洛阳水星天成石油设备有限公司