油田柴油机现场功率测评系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种油田柴油机现场功率测评系统，包括回转部件、测速盘、传感器、数据采集仪和上位机；所述回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载，由配重、柴油机输出轴、柴油机输出轴端飞轮和连接法兰组成，配重一侧通过连接法兰与飞轮连接，另一侧与测速盘连接，用于采集测速盘速度的传感器与数据采集仪连接，数据采集仪连接到上位机。本实用新型能够形成模拟负载，从而能获得准确的柴油机转动惯量，快速测试出柴油机最大功率。
【专利说明】油田柴油机现场功率测评系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油田柴油机现场功率测评系统，用于油田现场测试的实验研究，属于机电一体化、油田石油装备实验研究【技术领域】。
【背景技术】
[0002]柴油机是石油工程中钻机、修井机等工作机的主要动力源。其输出功率的大小直接影响到钻井动力系统、提升系统的工作状况，对柴油机最大输出功率进行测试分析，是保证钻井安全生产的必要措施。
[0003]由于现场钻井远离城市，钻井柴油机设备较特殊，钻井工况恶劣，长期使用后柴油机输出功率会由于各种原因而下降。生产中常因无法准确获取柴油机输出功率，导致柴油机工作时带到负载效率低，浪费柴油；特别是当负荷超过柴油机能带动的最大负载致使柴油机反转等生产事故及柴油大量浪费，从而造成很大的经济损失。
[0004]现有技术中，国内对柴油机功率测试主要是利用水力测功仪、电力测功仪、电涡流测功仪等测功设备。例如，2001年第3期的《能源与动力工程》公开的一种“油田发动机的现场性能检测”。但现有技术还存在如下不足:设备体积大、结构复杂、使用操作不方便；需要将柴油机运回生产车间，运输成本高；需要消耗大量能源；并且目前还没有应用到钻井现场。还有吉林工业大学等高校研发的电子测功仪，但这类测功仪需要预先知道柴油机的转动惯量，而且并未考虑油田现场安装等因素，不能满足在现场快速准确测试出柴油机最大功率的要求。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有油田发动机的现场性能检测系统存在的上述问题，提供一种油田柴油机现场功率测评系统，本发明能够形成模拟负载，从而能获得准确的柴油机转动惯量，快速测试出柴油机最大功率。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]一种油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:包括回转部件、测速盘、传感器、数据采集仪和上位机；所述回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载，由配重、柴油机输出轴、柴油机输出轴端飞轮和连接法兰组成，配重一侧通过连接法兰与飞轮连接，另一侧与测速盘连接，用于采集测速盘速度的传感器与数据采集仪连接，数据采集仪连接到上位机。
[0008]所述连接法兰上设置有八个均布的螺纹通孔，通过六角头螺栓同心连接到柴油机输出轴上，配重上设置有八个均布的通孔，通过等长双头螺栓连接到连接法兰上。
[0009]所述测速盘上设置有与配重同心的八个均布通孔，测速盘与配重通过等长双头螺栓连接。
[0010]所述传感器为磁电式传感器，传感器的一根数据线连接到开关电源由开关电源供电，另一根数据线连接到动态数据采集仪，传感器通过磁力座的形式固定，且开关电源与动态数据采集仪电连接。
[0011]所述测速盘圆周端面上设置有均布的圆柱槽，圆柱槽内设置有与传感器配合的测速磁钢。
[0012]所述测速磁钢的直径为1-4皿1，厚度为1-3皿1，且测速磁钢粘接在圆柱槽内。
[0013]所述传感器的探头与测速盘上的测速磁钢平行设置，且探头与测速磁钢的距离小于或等于5mmο
[0014]所述数据采集仪连接有与上位机配合的无线通讯模块。
[0015]采用本实用新型的优点在于:
[0016]一、本实用新型包括回转部件、测速盘、传感器、数据采集仪和上位机；所述回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载，由配重、柴油机输出轴、柴油机输出轴端的飞轮和连接法兰组成，配重一侧通过连接法兰与飞轮连接，另一侧与测速盘连接，用于采集测速盘速度的传感器与数据采集仪连接，数据采集仪连接到上位机，采用此结构，使用配重和柴油机自身回转部件组成模拟负载，能获得准确的柴油机转动惯量，可快速测试出柴油机最大功率。
[0017]二、本实用新型中，所述连接法兰上设置有八个均布的螺纹通孔，通过六角头螺栓同心连接到柴油机输出轴上，配重上设置有八个均布的通孔，通过等长双头螺栓连接到连接法兰上，采用此结构，不仅使连接法兰、柴油机输出轴和配重之间的连接更加可靠，并且使组成模拟负载精确度更高。
[0018]三、本实用新型中，所述测速盘上设置有与配重同心的八个均布通孔，测速盘与配重通过等长双头螺栓连接，采用此结构，使测速盘的速度与模拟负载保持一致，从而提高传感器采集数据的精度。
[0019]四、本实用新型中，所述传感器为磁电式传感器，传感器的一根数据线连接到开关电源由开关电源供电，另一根数据线连接到动态数据采集仪，传感器通过磁力座的形式固定，且开关电源与动态数据采集仪电连接，采用此结构，便于开关电源为各部件供电，传感器通过磁力座的形式固定，安装拆卸简单，且可提高检测精度。
[0020]五、本实用新型中，所述测速盘圆周端面上设置有均布的圆柱槽，圆柱槽内设置有与传感器配合的测速磁钢，采用此结构，测速磁钢均布在测速盘上，与传感器的配合效果更好。
[0021]六、本实用新型中，所述测速磁钢的直径为1-4皿1，厚度为1-3皿1，且测速磁钢粘接在圆柱槽内，采用此结构，可防止柴油机高速运转时测速磁钢离心力过大而被甩出。
[0022]七、本实用新型中，所述传感器的探头与测速盘上的测速磁钢平行设置，且探头与测速磁钢的距离小于或等于5mm，采用此结构，使传感器与测速磁钢的配合达到最佳，从而进一步保证了检测精度。
[0023]八、本实用新型中，所述数据采集仪连接有与上位机配合的无线通讯模块，采用此方式，能远距离无线数据传输、防爆，保证工作人员安全；测试时间短，只需给仪器和供电，节约能源，绿色环保。。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型结构示意图[0025]图中标记为:1、柴油机输出轴；2、飞轮；3、六角头螺栓；4、等长双头螺栓；5、连接法兰；6、配重；7、测速盘；8、测速磁钢；9、传感器；10、磁力座；11、开关电源；12、无线通讯模块；13、数据采集仪；14、防爆箱；15、上位机。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]一种油田柴油机现场功率测评系统，包括回转部件、测速盘7、传感器9、数据采集仪13和上位机15 ;所述回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载，由配重6、柴油机输出轴1、柴油机输出轴端飞轮2和连接法兰5组成，配重6 —侧通过连接法兰5与飞轮2连接，另一侧与测速盘7连接，用于采集测速盘7速度的传感器9与数据采集仪13连接，数据采集仪13连接到上位机15。
[0028]本实施例中，所述连接法兰5上设置有八个均布的螺纹通孔，通过六角头螺栓3同心连接到柴油机输出轴I上，配重6上设置有八个均布的通孔，通过等长双头螺栓4连接到连接法兰5上。
[0029]本实施例中，所述测速盘7上设置有与配重6同心的八个均布通孔，测速盘7与配重6通过等长双头螺栓4连接。
[0030]本实施例中，所述传感器9为磁电式传感器，传感器9的一根数据线连接到开关电源11由开关电源供电，另一根数据线连接到动态数据采集仪13，传感器9通过磁力座10的形式固定，且开关电源11与动态数据采集仪13电连接。
[0031]本实施例中，所述测速盘7圆周端面上设置有均布的圆柱槽，圆柱槽内设置有与传感器9配合的测速磁钢8。
[0032]本实施例中，所述测速磁钢8的直径为l-4nm，厚度为l-3nmi，且测速磁钢8粘接在圆柱槽内。
[0033]本实施例中，所述传感器9的探头与测速盘7上的测速磁钢8平行设置，且探头与测速磁钢8的距离小于或等于5mm。
[0034]本实施例中，所述数据采集仪13连接有与上位机15配合的无线通讯模块。
[0035]实施例2
[0036]下面结合附图对本实用新型的技术方案作具体描述:
[0037]在图1中，本实用新型主要由六角头螺栓3、等长双头螺栓4、连接法兰5、自制配重
6、测速盘7、测速磁钢8、传感器9、磁力座10、开关电源11、无线通讯模块12、动态数据采集仪13、防爆箱14、上位机15等组成。
[0038]所述连接法兰5上有八个均布的螺纹通孔，用六角头螺栓3同心安装柴油机输出轴I上；自制配重6上有八个均布的通孔，通过等长双头螺栓4安装在连接法兰5上，自制配重6与柴油机输出轴1、柴油机输出轴端飞轮2以及连接法兰5等组成回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载。
[0039]测速盘7上有与自制配重6上同心的八个均布的通孔，测速盘7与自制配重6共用等长双头螺栓4连接，测速盘7圆周端面上有90个均布的圆柱槽，用于安装测速磁钢，以便传感器能识别转速信号。
[0040]测速磁钢8的直径为1-4皿1、厚1-3皿1，为了防止柴油机高速运转时磁钢离心力过大而被甩出，磁钢用强力502胶水粘接在测速盘7上的圆柱槽内；传感器9为磁电式传感器，传感器9 一根数据线由开关电源11供电，另一根数据线连接到动态数据采集仪12，传感器9通过磁力座10的形式固定，传感器9的探头与所述测速盘7上的测速磁钢8平行安装，且安装距离不超过5mm ;磁力座10是采用成都成量工具有限公司生产的CZ6-A1磁力座，用于对所述传感器9的安装支撑。
[0041 ] 开关电源11上有交流电输入接线端子(零线和火线)以及直流电输出接线端子(正极、负极、接地)，外部电源连接到交流电输入接线端子给开关电源11提供220V的交流电，直流电输出接线端子(正极、负极、接地)与磁电式传感器9的数据线相连，给传感器9提供12V、5A的直流电；无线通讯模块12在通电后能发射无线信号，上位机15搜索到无线信号后便可实现上位机15与动态数据采集仪13之间的无线通讯；动态数据采集仪13与传感器
9、开关电源11形成电路连接，来进行测试数据采集的控制；上位机15与数据采集仪电路连接，提供测试所需的控制命令，提供编制测试所需条件及运转程序，并对测试数据进行处理及相关曲线实时显示；动态数据采集仪13、开关电源11及其硬件电路集成布置的防爆箱14中。
[0042]本实用新型的工作原理:测试前拆下柴油机后端万向轴、断开负载，启动柴油机在怠速下稳定运转月5分钟后关闭油门让柴油机停车，在停车开始之前约5秒钟开始控制记录柴油机输出端信号；然后安装飞轮组，启动柴油机在怠速下稳定运转约5分钟后关闭油门让柴油机停车，在停车开始前约5秒钟开记录柴油机输出端信号；将两次测试记录的柴油机输出端信号转换成转速，即可得到柴油机转动惯量；最后启动柴油机在怠速下稳定运转约5分钟后，以最快速度迅速将柴油机油门推到底，待柴油机加速到额定转速，约5秒钟后松开油门使柴油机减速到怠速下，在推动油门开始前约5秒钟，开始记录柴油机输出端信号，将加速时记录的信号转换成柴油机转速，将转速数据导入上位机，通过上位机得到柴油机的最大功率。
【权利要求】
1.一种油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:包括回转部件、测速盘(7)、传感器(9)、数据采集仪(13)和上位机(15);所述回转部件作为测试柴油机最大功率时的模拟负载，由配重(6)、柴油机输出轴(I)、柴油机输出轴端飞轮(2)和连接法兰(5)组成，配重(6 ) 一侧通过连接法兰(5 )与飞轮(2 )连接，另一侧与测速盘(7 )连接，用于采集测速盘(7 )速度的传感器(9 )与数据采集仪(13 )连接，数据采集仪(13 )连接到上位机(15)。
2.根据权利要求1所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述连接法兰(5)上设置有八个均布的螺纹通孔，通过六角头螺栓(3)同心连接到柴油机输出轴(I)上，配重(6)上设置有八个均布的通孔，通过等长双头螺栓(4)连接到连接法兰(5)上。
3.根据权利要求2所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述测速盘(7)上设置有与配重(6 )同心的八个均布通孔，测速盘(7 )与配重(6 )通过等长双头螺栓(4)连接。
4.根据权利要求3所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述传感器(9)为磁电式传感器，传感器(9 )的一根数据线连接到开关电源由开关电源供电，另一根数据线连接到动态数据采集仪(13)，传感器(9)通过磁力座的形式固定，且开关电源与动态数据采集仪(13)电连接。
5.根据权利要求4所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述测速盘(7)圆周端面上设置有均布的圆柱槽，圆柱槽内设置有与传感器(9)配合的测速磁钢(8)。
6.根据权利要求5所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述测速磁钢(8)的直径为1-4皿1，厚度为1-3皿1，且测速磁钢(8)粘接在圆柱槽内。
7.根据权利要求5或6所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述传感器(9 )的探头与测速盘(7 )上的测速磁钢(8 )平行设置，且探头与测速磁钢(8 )的距离小于或等于5mmο
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的油田柴油机现场功率测评系统，其特征在于:所述数据采集仪(13)连接有与上位机(15)配合的无线通讯模块。
【文档编号】G01M15/04GK203606058SQ201320735555
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】张志东, 钟功祥, 李淼, 周强, 吕治忠, 敬佳佳, 周耀胜, 瞿波, 王仕强, 马驰, 任建, 唐毅, 张虎, 张兴鹏, 石燕 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司