一种多用途扭矩加载运转试验方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多用途扭矩加载运转试验方法，电机通过传动箱变速驱动试验转盘，再经直角传动箱改变转速和传动方向，驱动泥浆泵产生高压泥浆液，流经调压装置降压并回流至泥浆罐，通过调整泥浆泵的排出压力使泥浆泵变成一个扭矩可调的负载，间接对试验转盘施加大小可调的扭矩载荷，通过扭矩传感器监控试验对象实际输出扭矩。本发明还公开了一种多用途扭矩加载运转试验装置。本发明的方法及其装置，布置灵活，可通过调整各设备布置来实现各类产品的扭矩加载试验，提高了试验台的通用性，避免重复建设，对石油钻采设备制造企业的节约效果显著。
【专利说明】一种多用途扭矩加载运转试验方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于石油钻采制造【技术领域】，涉及一种多用途扭矩加载运转试验方法，本发明还涉及该种方法使用的多用途扭矩加载运转试验装置。
技术背景
[0002]在石油钻采机械产品中，有很多是连续产生或传递力、运动或能量的设备(例如:顶驱、转盘、绞车等)，根据API相关标准及产品试验大纲的要求，此类产品需要进行功能性试验(即扭矩加载运转试验)，通过施加额定扭矩载荷，模拟现场使用工况，以此验证产品性能，确保设计的准确性和计算的完整性。
[0003]由于通常每个型号的产品只需要在首台验证时进行一次扭矩加载运转试验，验证合格后，批量生产时不再需要进行该试验，导致使用单位面临着:一方面建设成本高昂，却不得不建；另一方面，投入巨资建成后却只需要“一次性”使用的尴尬处境。同时，由于试验产品的结构形式不同，每种类型的产品均需按产品的传动和布置方式专门设计试验台才能达到试验目的，试验台兼容性差。重复投资建造各类扭矩加载运转试验台成为生产单位的沉重负担。
[0004]经对比研宄，目前主流的扭矩加载运转试验多采用交流变频电机对拖的方案，此种方式虽然加载精确，节约电能，但为满足石油机械系列大功率设备的试验要求需要大功率交流变频电机、变频器及逆变器，配套设备多，购置成本高昂；另一方面，由于同型号产品的扭矩加载运转试验的“一次性”，交流变频电机对拖方案的节能优势无法体现，且试验台后期维护费用较高，经济性差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种多用途扭矩加载运转试验方法，解决了现有技术扭矩加载运转试验需要专门购置设备，大幅提高了试验台建设成本，另一方面造成试验设备闲置的问题。
[0006]本发明的另一目的是提供该种方法使用的多用途扭矩加载运转试验装置。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种多用途扭矩加载运转试验方法，该方法采用的装置装配结构是，在台架上分别固定安装有电机、试验转盘和直角传动箱，电机通过传动箱与试验转盘传动连接，直角传动箱输出端与试验转盘传动连接，直角传动箱输入端与泥浆泵的输出轴传动连接，泥浆泵同时通过泥浆吸入管、泥浆排出管与泥浆罐连通，在泥浆排出管管道中安装有调压装置，在直角传动箱输出端设置有扭矩传感器，
[0008]利用上述的装置，本方法按照以下步骤实施:
[0009]电机通过传动箱变速驱动试验转盘，再经直角传动箱改变转速和传动方向，驱动泥浆泵产生高压泥浆液，流经调压装置降压并回流至泥浆罐，通过调整泥浆泵的排出压力使泥浆泵变成一个扭矩可调的负载，间接对试验转盘施加大小可调的扭矩载荷，通过扭矩传感器监控试验对象实际输出扭矩。
[0010]本发明所采用的另一技术方案是:一种多用途扭矩加载运转试验装置，在台架上分别固定安装有电机、试验转盘和直角传动箱，电机通过传动箱与试验转盘传动连接，直角传动箱输出端与试验转盘传动连接，直角传动箱输入端与泥浆泵的输出轴传动连接，泥浆泵同时通过泥浆吸入管、泥浆排出管与泥浆罐连通，在泥浆排出管管道中安装有调压装置，在直角传动箱输出端设置有扭矩传感器。
[0011]本发明的有益效果是，以自带动力的需试验产品作为驱动装置(当需试验产品为自身不带动力的传动设备时另需驱动设备)，即借用石油钻采行业量产的通用设备和常用试验装置来代替专用扭矩加载设备完成试验，试验结束后，借用的设备性能不受试验影响，仍可用于它处，具体包括:
[0012]I)相对目前较多使用的交流变频电机对拖方案，采用泥浆泵+调压装置+泥浆循环系统作为加载装置对被试产品进行扭矩加载，试验台建设投入大幅降低。对于有能力自行生产或借用以上设备的石油钻采机械制造单位，本发明的优势更加明显:采购件少，试验装置投入低，建设周期短，便于实施，避免了设备闲置。
[0013]2)可通过配置不同的传动设备、调整布置方式实现方向传动方向改变，设备性能富足，调整范围大，应用广泛，可满足不同类型产品的扭矩加载运转试验需求，提高了试验台的通用性，避免重复建设，对石油钻采设备制造企业的节约效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明方法实施中的设备装配结构示意图；
[0015]图2为本发明方法的工作原理示意图。
[0016]图中，1.台架，2.电机，3.传动箱，4.试验转盘，5.直角传动箱，6.泥浆泵，7.调压装置，8.泥浆罐，9.泥浆排出管，10.泥浆吸入管，11.扭矩传感器。
【具体实施方式】
[0017]以下实施过程均以转盘试验为例对本发明进行详细说明，其他相关的产品实验以此类推。
[0018]参照图1、图2，本发明方法采用的装置装配结构是，在台架I上分别固定安装有电机2、试验转盘4和直角传动箱5，电机2通过传动箱3与试验转盘4 (水平)传动连接，直角传动箱5输出端与试验转盘4 (竖直轴向)传动连接，直角传动箱5输入端与泥浆泵6的输出轴传动连接，泥浆泵6同时通过泥浆吸入管10、泥浆排出管9与泥浆罐8连通，构成泥浆(或水)循环系统，在泥浆排出管9管道中安装有调压装置7，在直角传动箱5输出端设置有扭矩传感器11。
[0019]该试验装置通过控制调压装置7的开度来控制负载扭矩，泥浆(或水)作为能量的载体，将试验过程中由机械能转化而来的热能带走，泥浆回流至泥浆罐内自然冷却，散热量过大时，还可加配散热设备加强散热效果。
[0020]自带动力的产品或不带动力的产品均可采取该装配方式实现扭矩加载运转试验，只是不带动力的产品按此方式进行试验时需另配驱动设备。
[0021]上述的装配方式具有竖直和水平两种布置方式，功能在于改变扭矩传递方向(水平方向传动时，台架可单层布置)，既可用于水平方向传动，又可用于垂直方向传动的设备试验。
[0022]传动箱3、直角传动箱5按照加载扭矩大小、转速等要求选取合适的速比，即减速比可选择> 1，< I或=1，同时传动方式可采用平行轴传动，也可采用直角传动方式或两种传动方式的组合，视试验产品的传动特点和场地条件而定。
[0023]试验转盘4可采用相同的传动设备，即可采用两个转盘或两个直角箱。
[0024]本发明多用途的扭矩加载运转试验方法，利用上述的装置，以试验产品作为驱动(或传动)设备，利用泥浆泵6、调压装置7、泥浆(或水)循环系统作为试验负载，试验装置的传动系统参数可针对试验产品特点进行设计，选用各类传动设备实现其扭矩加载运转试验要求。
[0025]参照图1、图2，本发明的工作原理是:
[0026]以需试验产品作为驱动装置(如需试验产品不带动力则需另配驱动装置)，泥浆泵+调压装置+泥浆循环系统整体作为加载装置，产品运转带动泥浆泵运转，通过高压泥浆流经调压装置产生的阻力，实现扭矩加载。
[0027]实施例:
[0028]参照图1、图2，试验转盘4需要在运转状态下加载竖直方向的持续扭矩，泥浆泵6与直角传动箱5连接，直角传动箱5竖直放置，即输出轴为垂直方向，通过连接件与试验转盘4传动连接，试验转盘4的输入轴端联接传动箱3和电机2并整体固定在台架I上，其中电机2和传动箱3为驱动设备，保证转盘的试验转速；泥浆泵6、调压装置7和泥浆罐8整体(包括附属的泥浆排出管9，泥浆吸入管10)为加载设备，提供试验所需的扭矩，并可通过调整调压装置7的开度控制排出泥浆的压力，控制加载扭矩，扭矩传感器11负责监控试验对象实际输出扭矩。
[0029]电机2通过传动箱3变速驱动试验转盘4，再经直角传动箱5改变转速和传动方向，驱动泥浆泵6产生高压泥浆液(可用普通自来水代替泥浆液)，流经调压装置7降压并回流至泥浆罐8，通过调整泥浆泵6的排出压力使泥浆泵6变成一个扭矩可调的负载，间接对试验转盘4施加大小可调的扭矩载荷，通过扭矩传感器11监控试验对象实际输出扭矩。
[0030]图2中的①部分为驱动设备，用于试验对象为传动类设备(自身不带动力)的情况，如果试验对象自带动力，则不需要①部分。②部分视试验对象的传动方向而定，图2中由于试验转盘4的输入与输出轴呈90°夹角，且输出轴垂直于地面，需要②改变传动方向，如果试验对象输入与输出轴平行，则不需要使用直角传动箱5，试验转盘4采用平行轴传动箱变速后直接与扭矩传感器11和泥浆泵6连接。(即传动箱输出转速与泥浆泵输入轴转速匹配时可不通过传动箱，直接接泥浆泵6)。
[0031]本发明的多用途扭矩加载运转试验方法，以试验产品作为驱动装置(试验产品为传动设备时需要另配驱动设备)，利用泥浆泵(或水)+调压装置+泥浆循环系统整体作为加载装置，通过调整排出泥浆的压力可使泥浆泵成为一个扭矩可调的负载，实现扭矩加载运转试验要求。根据试验产品的具体结构形式选择相应的传动联接方式，配套各类传动件，可实现不同方向上的扭矩加载运转试验要求，方法简便易行，相关设备成熟，适用范围广，成本低。
[0032]相较于交流变频电机对拖加载方案，按照此方法设置的扭矩加载运转试验装置很好的解决了建设投入大、试验设备闲置、经济性差等问题，虽然能耗较高，但组装灵活，对生产单位的技术要求门槛低，更适用于石油钻采设备制造行业中加载精度要求不高的“一次性”扭矩加载运转试验场合。
【权利要求】
1.一种多用途扭矩加载运转试验方法，其特点在于:该方法采用的装置装配结构是，在台架⑴上分别固定安装有电机(2^试验转盘⑷和直角传动箱(5),电机⑵通过传动箱(3)与试验转盘(4)传动连接，直角传动箱(5)输出端与试验转盘(4)传动连接，直角传动箱(5)输入端与泥浆泵(6)的输出轴传动连接，泥浆泵(6)同时通过泥浆吸入管(10)、泥浆排出管(9)与泥浆罐(8)连通，在泥浆排出管(9)管道中安装有调压装置(7),在直角传动箱(5)输出端设置有扭矩传感器(11), 利用上述的装置，本方法按照以下步骤实施: 电机(2)通过传动箱(3)变速驱动试验转盘(4)，再经直角传动箱(5)改变转速和传动方向，驱动泥浆泵(6)产生高压泥浆液，流经调压装置(7)降压并回流至泥浆罐(8)，通过调整泥浆泵出)的排出压力使泥浆泵(6)变成一个扭矩可调的负载，间接对试验转盘(4)施加大小可调的扭矩载荷，通过扭矩传感器(11)监控试验对象实际输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的多用途扭矩加载运转试验方法，其特点在于:所述的试验对象如果输入与输出轴平行，则不需要使用直角传动箱(5),试验转盘(4)采用平行轴传动箱变速后接扭矩传感器(11)和泥浆泵(6)。
3.—种多用途扭矩加载运转试验装置，其特点在于:在台架(1)上分别固定安装有电机(2^试验转盘⑷和直角传动箱(5),电机⑵通过传动箱⑶与试验转盘⑷传动连接，直角传动箱(5)输出端与试验转盘(4)传动连接，直角传动箱(5)输入端与泥浆泵(6)的输出轴传动连接，泥浆泵(6)同时通过泥浆吸入管(10)、泥浆排出管(9)与泥浆罐(8)连通，在泥浆排出管(9)管道中安装有调压装置(7),在直角传动箱(5)输出端设置有扭矩传感器(11)。
4.根据权利要求3所述的多用途扭矩加载运转试验装置，其特点在于:如果试验对象输入与输出轴平行，则不需要使用直角传动箱(5),试验转盘(4)采用平行轴传动箱变速后接扭矩传感器(11)和泥浆泵(6)。
【文档编号】G01M13/02GK104483115SQ201410728261
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】李晨, 雷广进, 李淑芳, 李岭, 淮超, 陈平 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司