潜液电机测试装置的制作方法

本发明涉及测试装置技术领域，具体涉及一种潜液电机测试装置。

背景技术：

液化天然气(liquefiednaturalgas，lng)作为一种清洁能源，已经被广泛应用于生活、工业的各领域，lng的输送通常需使用低温潜液泵，该泵所用的电机位于泵内并浸泡在lng低温液体lng中工作。该潜液低温电机作为lng潜液泵为核心部件，其运行性能直接影响了lng的输送安全。为了准确测试出该潜液电机的低温特性，需将该类电机置于低温液体环境中进行测试。

考虑到lng的易燃易爆性，为了保证安全，通常情况下，潜液低温电机的性能测试都是在与lng温度接近的液氮中进行。测试该潜液低温电机时，将整个潜液泵安装在液氮循环输送管道内，通过测量液氮的流量和扬程，间接得到电机的功率参数，进而估算电机的效率。这种测试方法主要存在以下缺陷：

1、电机安装于泵体内连接着叶轮运行，叶轮负载随电机转速非线性变化，电机工作点不能随意调整，测试灵活性差；

2、低温液体流量和扬程准确测量难度较大，根据其推算电机功率参数的误差较大，且难以得到电机的转速、转矩等关键性能参数，无法对该类电机性能进行直接而准确的评估。

针对以上问题，现有技术提出了直接测试该类潜液低温电机的方法。一种是将被测电机浸泡在液氮桶内，从液氮桶的侧壁开孔中将电机轴引出，然后连接常规测试设备进行测量。该方法的主要缺点在于电机转轴与液氮桶的侧壁之间的旋转密封容易产生液氮泄漏，造成资源浪费，泄露的液氮容易造成低温冻伤，存在安全隐患；而且，低温旋转密封的寿命较短，会影响电机的运行。另一种测试方法是设计立式结构的测试台，电机立式浸泡在液氮池中，轴从液氮池上端开孔引出，与位于液氮池上方的转矩转速测试仪进行连接，其中转矩转速测试仪处于液氮池的外部环境中，然后再与加载设备进行连接。该结构在一定程度上解决了小型潜液低温电机的测试问题，但是这种结构也同样存在一些不足。一方面，该结构中也很难进行严格的密封，转矩转速测试仪和加载电机虽然均处于液氮池上方空气中，但长时间测试时，液氮挥发会造成设备的“冻伤“，引起设备的损坏；由于没有进行严格密封，随着液氮的挥发，被测电机导电体会冷凝水蒸汽，造成短路隐患；另一方面，对于大型潜液低温电机的测试，该立式结构使得潜液低温电机的安装比较困难，需要专门的安装设备，安装成本高，而且大型设备的立式安装存在着机械疲劳带来的安全风险。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的测试潜液电机的低温特性时容易造成资源浪费，并具有安全隐患的缺陷，从而提供一种节约资源，测试更加安全的潜液电机测试装置。

为解决上述问题，本发明的潜液电机测试装置，包括桶本体、电机、室内测试机构和室外测试机构，桶本体内具有盛装液体的容纳腔；电机安装在所述桶本体的容纳腔内；室内测试机构安装在所述容纳腔内，与所述电机连接；室外测试机构安装在所述桶本体外侧，与所述室内测试机构感应连接，所述室内测试结构和所述室外测试机构共同对所述电机进行测试。

所述室内测试机构包括与所述电机输出轴连接的室内测试仪，和与电机输出轴传动连接的为所述电机提供负载的负载件，所述负载件与所述室外测试机构的加载件磁感应连接。

所述室内测试仪设置在所述电机输出轴和所述负载件之间，所述室内测试仪的一端通过轴连接件与所述电机输出轴连接，所述室内测试仪的另一端与所述负载件连接。

所述负载件为盘式感应电机转子，所述盘式感应电机转子的转子输出轴通过轴连接件安装在所述室内测试仪上，所述室外测试机构的所述加载件为盘式感应电机定子。

所述桶本体一端的内侧壁为安装壁，所述盘式感应电机转子靠近所述安装壁设置，与所述安装壁具有设定的距离，所述安装壁的外侧壁上设置有安装轴，所述安装轴与所述电机输出轴同轴设置，所述盘式感应电机定子套设在安装轴上。

还包括用于安装所述安装轴的支撑座，在所述安装轴上固定上设置有轴承，所述盘式感应电机定子固定安装在所述轴承上。

还包括与所述盘式感应电机定子连接的转矩测试仪。

室内测试仪为转速测试仪。

所述电机的电机输出轴水平设置。

所述桶本体的顶壁上开设有安装孔，所述电机上的第一引出线和所述室内测试机构上的第二引出线分别通过对应的所述安装孔引出到所述桶本体的外侧，与对应的控制机构连接，所述安装孔密封设置。

所述桶本体沿所述桶本体的设置方向分为相互连接的第一桶体、第二桶体和第三桶体，所述第一桶体、第二桶体和第三桶体围成所述容纳腔，在所述第二桶体中竖直设置有安装所述电机的第一安装架，和安装所述室内测试仪的第二安装架，所述第三桶体的远离所述第二桶体的内侧壁上成型有凹槽，所述凹槽的槽底为安装壁。

所述液体为液态氮气，所述桶本体为保温桶。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的潜液电机测试装置，包括桶本体、电机、室内测试机构和室外测试机构，桶本体内具有盛装液体的容纳腔；电机安装在所述桶本体的容纳腔内；室内测试机构安装在所述容纳腔内，与所述电机连接；室外测试机构安装在所述桶本体外侧，与所述室内测试机构感应连接，所述室内测试结构和所述室外测试机构共同对所述电机进行测试。电机和室内测试机构安装于容纳腔中，室外测试机构与室内测试机构感应连接，没有在桶本体的外壁上开设供电机伸出，和供室内测试机构与室外测试机构连接的开口，即进行电机测试时，桶本体可以为密封状态，桶本体内的液体不会泄露或是挥发到空气中，减少液体的浪费。当该液体为低温液体气体，如液态氮气时，可以避免液态氮气的泄露或挥发造成的冻伤设备。

2.本发明的潜液电机测试装置，转速测试仪直接测量电机的电机输出轴的转速，所述转矩测试仪直接测量盘式感应电机定子的转矩，测得的电机的转速、转矩等参数都为直接测量值，测量的结果更加精确。

3.本发明的潜液电机测试装置，通过改变对盘式感应电机定子加载，会使得盘式感应电机转子具有不同的转速和转矩，测得电机的参数更多，即，测得的电机性能更加全面。

4.本发明的潜液电机测试装置，电机输出轴水平设置，使得潜液电机测试装置的长度方向为水平方向，有效的避免了设备重量过大带来的安装困难，方便潜液电机测试装置的安装和固定，大幅度的减少了测试过程中造成的材料的疲劳强度，尤其是降低了低温测试过程中造成的材料的疲劳强度，测试更加的安全。

5.本发明的潜液电机测试装置，液态氮气的温度很低，使用耐低温的转速测试仪对低温状态下的电机进行转速测量，盘式感应电机定子采用适于低温状态下使用材料，转矩测试仪和盘式感应电机定子设置在所述桶本体的外侧，转矩测试仪和盘式感应电机定子在常温下工作，可以消除低温的影响，转速测试仪、转矩测试仪、盘式感应电机定子和盘式感应电机定子的工作时间和使用寿命都可以较长。

6.本发明的潜液电机测试装置，将桶本体分为第一、第二桶体和第三桶体，可以方便将电机和室内测试机构安装在桶本体内，减少安装困难。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为潜液电机测试装置以中线和高度方向所在平面为剖切面的剖面图的示意图；

图2为第二桶体的左视图的结构示意图；

图3为图2中b－b方向的剖视图的示意图；

图4为图1中第三桶体的结构示意图；

图5为图1中支撑座的右视图的结构示意图；

图6为图1中盘式感应电机定子的右视图的结构示意图；

附图标记说明：

11－第一桶体；12－第二桶体；121－第一安装架；122－第二安装架；13－第三桶体；14－容纳腔；15－安装壁；16－安装轴；17－安装孔；18－螺栓；19－固定底座；20－安装部；2－电机；21－电机输出轴；31－盘式感应电机转子；32－转子输出轴；33－盘式感应电机定子；34－转矩测试仪；35－转速测试仪；36－第一引出线；37－第二引出线；4－轴连接件；5－支撑座；51－安装腔；52－测试仪固定座；53－安装槽；61－轴承；62－定位键；7－水平地坪铁；8－单项排气阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例的潜液电机测试装置，可以对处于液体环境中的电机2进行测试，该液体环境可以是低温液体，高温液体，或是常温液体，本实施例中以低温液体环境中的电机2测试进行描述，如电机2处于液态氮气的低温环境中。

潜液电机测试装置如图1至图5所示，包括桶本体，被测试的电机2，室内测试机构和室外测试机构，所述电机2的电机输出轴21水平设置，室内测试机构包括室内测试仪和负载件。潜液电机测试装置在测试电机2过程中必然会产生振动，因此，将该潜液电机测试装置安装在水平地坪铁7。为了保持桶本体内的低温状态，所述桶本体为保温桶，如真空桶，也可以是在桶本体的外侧或内侧设置保温材料，当然，也可以是桶本体的材料为保温材料，以使得桶本体内保持较低的温度。

桶本体的长度方向平行于水平方向，所述桶本体沿所述桶本体的设置方向，即，桶本体的长度方向分为相互连接的第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13，所述第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13围成盛装液体的容纳腔14。为了使得第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13连接简单和方便拆卸，可以采用螺栓18进行连接，如在第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13的相互连接的端面上设置安装部20，在安装部20上设置是有螺丝孔，然后使用螺栓18将第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13之间的安装部20进行连接。第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13的下方设置固定底座19，固定底座19与水平地坪铁7固定连接，使得第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13连接在水平地坪铁7上。第一桶体11的内腔中放置电机2，在所述第二桶体12内竖直设置有安装所述电机壳体的第一安装架121，本实施例中，为了提高第一安装架121固定电机2的稳定性，第一安装架121与第二桶体12的内壁连接，在第一安装架121上开设供电机2的电机输出轴21穿过的通孔，将电机2水平安装在第一安装架121上时，电机输出轴21与通孔的孔壁具有设定的间隙。在所述第二桶体12内的远离所述第一桶体11的位置处还设置有用于固定室内测试仪的第二安装架122，第二安装架122的上端为平面，室内速测试仪安装在第二安装架122的上端上。第三桶体13的内侧壁上成型有凹槽，所述凹槽的槽底为安装壁15，第三桶体13的外侧壁上成型有安装轴16。

室内测试机构安装在所述容纳腔14内，与所述电机2的电机输出轴21连接，以对电机2的性能进行测试。本实施例中，所述室内测试机构的室内测试仪设置在电机2和负载件之间，室内测试结构的两端分别通过连接件与电机输出轴21和负载件连接。室内测试机构为耐低温的转速测试仪35，如潜液式耐低温光纤传感转速测量仪。

负载件通过转速测试仪35与电机输出轴21传动连接，为所述电机2提供负载，室外测试机构通过测得负载件作用在电机2上的力，可以测得电机2的转矩。本实施例中，负载件为盘式感应电机转子31。盘式感应电机转子31的转子输出轴32通过轴连接件4与转速测试仪35连接。在本实施例中，轴连接件4连接的是输出轴，因此，轴连接件4可以为轴连接结构，在轴连接结构和输出轴之间设置定位键62，以防止轴相对轴连接结构转动。

室外测试机构包括盘式感应电机定子33和转矩测试仪34，盘式感应电机定子33安装在所述桶本体外侧，与所述盘式感应电机转子31磁感应连接，转矩测试仪34与盘式感应电机定子33连接，用来测得电机2的转矩。如图6所示，转矩测试仪9安装在所述盘式感应电机定子33的侧壁上。

本实施例的盘式感应电机转子31和盘式感应电机定子33安装在第三桶体13上，所述盘式感应电机转子31位于第三桶体13的凹槽内，靠近所述安装壁15设置，与所述安装壁15具有设定的距离，所述第三桶体13的外侧壁上设置有安装轴16，所述安装轴16与所述电机输出轴21同轴设置，所述盘式感应电机定子33套设在安装轴16上。为了确保测试过程中盘式感应电机定子33的稳定性，在第三桶体13的外侧设置有支撑座5，支撑座5上设置有安装腔51，安装轴16的远离第三桶体13的端部插入安装腔51中，与支撑座5固定连接，盘式感应电机定子33安装在支撑座5和第三桶体13之间。在安装轴16上固定设置轴承61，所述盘式感应电机定子33固定安装在所述轴承61上。

在支撑座5上安装有测试仪固定座52，转矩测试仪34安装在测试仪固定座52上。

本实施例中，轴承61与安装轴16，轴承61与盘式感应电机定子33，及安装轴16与支撑座5的连接处也可以设置定位键62，来防止轴承61与安装轴16、轴承61与盘式感应电机定子33及安装轴16与支撑座5之间的相对转动。定位键62的连接方式简单，防止发生相对转动的效果好。如图5所示，安装轴16的一端伸入到安装腔51中，在安装腔51的侧壁上成型有安装槽53，定位键62插入到安装槽53中。

在本实施例中，桶本体的顶壁上开设有安装孔17，所述电机2上的第一引出线36和所述转速测试仪35上的第二引出线37分别通过对应的所述安装孔17引出到所述桶本体的外侧，与对应的控制机构连接，所述安装孔17密封设置，以防止容纳腔14的液态氮气挥发，造成液态氮气的浪费，和液态氮气挥发后对设备的冻伤。

在进行电机测试时，会使得桶本体内液态氮气挥发，使容纳腔14内的压力变大，需要将桶本体内的压力向外排放，以防止发生爆炸等危险，因此，在桶本体的顶壁上设置单项排气阀8。当腔内液态氮气挥发造成腔内压力大于外部大气压一定数值时，单向排气阀8开始向外排出氮气。

潜液电机测试装置在测试时，先将电机2安装在第一安装架121上，转速测试仪35安装在第二安装架122上，盘式感应电机转子31安装在转速测试仪35上，并将第一引出线36和第二引出线37分别从对应的安装孔17中拿出，然后依次将第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13进行连接。从选定的安装孔17处向第一桶体11、第二桶体12和第三桶体13围成的容纳腔14中注入液态氮气，注满液态氮气后，密封安装孔17。通过控制机构控制电机2的转动，和转速测试仪35对电机2转速的测试，及转矩测试仪34对电机2转矩的测试。

电机2、盘式感应电机转子31和转速测试仪35安装于桶本体的容纳腔14中，盘式感应电机定子33设置在桶本体的外侧，盘式感应电机定子33和盘式感应电机转子31磁感应连接，在桶本体的外壁上没有开设供电机2伸出，和供盘式感应电机定子33和盘式感应电机转子31连接的开口，安装孔17也可以密封设置，即对电机2进行测试时，桶本体可以为密封状态，桶本体内的液体不会泄露或是挥发到空气中，减少液体的浪费，且可以避免液态氮气的泄露或挥发造成的设备冻伤。

当潜液电机测试装置用于测试高温液体中的电机工作参数时，将相应的室内测试机构更换为适应高温液体的材料和装置即可。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。