一種多用途扭矩加載運轉試驗方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多用途扭矩加載運轉試驗方法，電機通過傳動箱變速驅動試驗轉盤，再經直角傳動箱改變轉速和傳動方向，驅動泥漿泵產生高壓泥漿液，流經調壓裝置降壓并回流至泥漿罐，通過調整泥漿泵的排出壓力使泥漿泵變成一個扭矩可調的負載，間接對試驗轉盤施加大小可調的扭矩載荷，通過扭矩傳感器監控試驗對象實際輸出扭矩。本發明還公開了一種多用途扭矩加載運轉試驗裝置。本發明的方法及其裝置，布置靈活，可通過調整各設備布置來實現各類產品的扭矩加載試驗，提高了試驗臺的通用性，避免重復建設，對石油鉆采設備制造企業的節約效果顯著。
【專利說明】一種多用途扭矩加載運轉試驗方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于石油鉆采制造【技術領域】，涉及一種多用途扭矩加載運轉試驗方法，本發明還涉及該種方法使用的多用途扭矩加載運轉試驗裝置。
技術背景
[0002]在石油鉆采機械產品中，有很多是連續產生或傳遞力、運動或能量的設備(例如:頂驅、轉盤、絞車等)，根據API相關標準及產品試驗大綱的要求，此類產品需要進行功能性試驗(即扭矩加載運轉試驗)，通過施加額定扭矩載荷，模擬現場使用工況，以此驗證產品性能，確保設計的準確性和計算的完整性。
[0003]由于通常每個型號的產品只需要在首臺驗證時進行一次扭矩加載運轉試驗，驗證合格后，批量生產時不再需要進行該試驗，導致使用單位面臨著:一方面建設成本高昂，卻不得不建；另一方面，投入巨資建成后卻只需要“一次性”使用的尷尬處境。同時，由于試驗產品的結構形式不同，每種類型的產品均需按產品的傳動和布置方式專門設計試驗臺才能達到試驗目的，試驗臺兼容性差。重復投資建造各類扭矩加載運轉試驗臺成為生產單位的沉重負擔。
[0004]經對比研宄，目前主流的扭矩加載運轉試驗多采用交流變頻電機對拖的方案，此種方式雖然加載精確，節約電能，但為滿足石油機械系列大功率設備的試驗要求需要大功率交流變頻電機、變頻器及逆變器，配套設備多，購置成本高昂；另一方面，由于同型號產品的扭矩加載運轉試驗的“一次性”，交流變頻電機對拖方案的節能優勢無法體現，且試驗臺后期維護費用較高，經濟性差。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種多用途扭矩加載運轉試驗方法，解決了現有技術扭矩加載運轉試驗需要專門購置設備，大幅提高了試驗臺建設成本，另一方面造成試驗設備閑置的問題。
[0006]本發明的另一目的是提供該種方法使用的多用途扭矩加載運轉試驗裝置。
[0007]本發明所采用的技術方案是:一種多用途扭矩加載運轉試驗方法，該方法采用的裝置裝配結構是，在臺架上分別固定安裝有電機、試驗轉盤和直角傳動箱，電機通過傳動箱與試驗轉盤傳動連接，直角傳動箱輸出端與試驗轉盤傳動連接，直角傳動箱輸入端與泥漿泵的輸出軸傳動連接，泥漿泵同時通過泥漿吸入管、泥漿排出管與泥漿罐連通，在泥漿排出管管道中安裝有調壓裝置，在直角傳動箱輸出端設置有扭矩傳感器，
[0008]利用上述的裝置，本方法按照以下步驟實施:
[0009]電機通過傳動箱變速驅動試驗轉盤，再經直角傳動箱改變轉速和傳動方向，驅動泥漿泵產生高壓泥漿液，流經調壓裝置降壓并回流至泥漿罐，通過調整泥漿泵的排出壓力使泥漿泵變成一個扭矩可調的負載，間接對試驗轉盤施加大小可調的扭矩載荷，通過扭矩傳感器監控試驗對象實際輸出扭矩。
[0010]本發明所采用的另一技術方案是:一種多用途扭矩加載運轉試驗裝置，在臺架上分別固定安裝有電機、試驗轉盤和直角傳動箱，電機通過傳動箱與試驗轉盤傳動連接，直角傳動箱輸出端與試驗轉盤傳動連接，直角傳動箱輸入端與泥漿泵的輸出軸傳動連接，泥漿泵同時通過泥漿吸入管、泥漿排出管與泥漿罐連通，在泥漿排出管管道中安裝有調壓裝置，在直角傳動箱輸出端設置有扭矩傳感器。
[0011]本發明的有益效果是，以自帶動力的需試驗產品作為驅動裝置(當需試驗產品為自身不帶動力的傳動設備時另需驅動設備)，即借用石油鉆采行業量產的通用設備和常用試驗裝置來代替專用扭矩加載設備完成試驗，試驗結束后，借用的設備性能不受試驗影響，仍可用于它處，具體包括:
[0012]I)相對目前較多使用的交流變頻電機對拖方案，采用泥漿泵+調壓裝置+泥漿循環系統作為加載裝置對被試產品進行扭矩加載，試驗臺建設投入大幅降低。對于有能力自行生產或借用以上設備的石油鉆采機械制造單位，本發明的優勢更加明顯:采購件少，試驗裝置投入低，建設周期短，便于實施，避免了設備閑置。
[0013]2)可通過配置不同的傳動設備、調整布置方式實現方向傳動方向改變，設備性能富足，調整范圍大，應用廣泛，可滿足不同類型產品的扭矩加載運轉試驗需求，提高了試驗臺的通用性，避免重復建設，對石油鉆采設備制造企業的節約效果顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明方法實施中的設備裝配結構示意圖；
[0015]圖2為本發明方法的工作原理示意圖。
[0016]圖中，1.臺架，2.電機，3.傳動箱，4.試驗轉盤，5.直角傳動箱，6.泥漿泵，7.調壓裝置，8.泥漿罐，9.泥漿排出管，10.泥漿吸入管，11.扭矩傳感器。
【具體實施方式】
[0017]以下實施過程均以轉盤試驗為例對本發明進行詳細說明，其他相關的產品實驗以此類推。
[0018]參照圖1、圖2，本發明方法采用的裝置裝配結構是，在臺架I上分別固定安裝有電機2、試驗轉盤4和直角傳動箱5，電機2通過傳動箱3與試驗轉盤4 (水平)傳動連接，直角傳動箱5輸出端與試驗轉盤4 (豎直軸向)傳動連接，直角傳動箱5輸入端與泥漿泵6的輸出軸傳動連接，泥漿泵6同時通過泥漿吸入管10、泥漿排出管9與泥漿罐8連通，構成泥漿(或水)循環系統，在泥漿排出管9管道中安裝有調壓裝置7，在直角傳動箱5輸出端設置有扭矩傳感器11。
[0019]該試驗裝置通過控制調壓裝置7的開度來控制負載扭矩，泥漿(或水)作為能量的載體，將試驗過程中由機械能轉化而來的熱能帶走，泥漿回流至泥漿罐內自然冷卻，散熱量過大時，還可加配散熱設備加強散熱效果。
[0020]自帶動力的產品或不帶動力的產品均可采取該裝配方式實現扭矩加載運轉試驗，只是不帶動力的產品按此方式進行試驗時需另配驅動設備。
[0021]上述的裝配方式具有豎直和水平兩種布置方式，功能在于改變扭矩傳遞方向(水平方向傳動時，臺架可單層布置)，既可用于水平方向傳動，又可用于垂直方向傳動的設備試驗。
[0022]傳動箱3、直角傳動箱5按照加載扭矩大小、轉速等要求選取合適的速比，即減速比可選擇> 1，< I或=1，同時傳動方式可采用平行軸傳動，也可采用直角傳動方式或兩種傳動方式的組合，視試驗產品的傳動特點和場地條件而定。
[0023]試驗轉盤4可采用相同的傳動設備，即可采用兩個轉盤或兩個直角箱。
[0024]本發明多用途的扭矩加載運轉試驗方法，利用上述的裝置，以試驗產品作為驅動(或傳動)設備，利用泥漿泵6、調壓裝置7、泥漿(或水)循環系統作為試驗負載，試驗裝置的傳動系統參數可針對試驗產品特點進行設計，選用各類傳動設備實現其扭矩加載運轉試驗要求。
[0025]參照圖1、圖2，本發明的工作原理是:
[0026]以需試驗產品作為驅動裝置(如需試驗產品不帶動力則需另配驅動裝置)，泥漿泵+調壓裝置+泥漿循環系統整體作為加載裝置，產品運轉帶動泥漿泵運轉，通過高壓泥漿流經調壓裝置產生的阻力，實現扭矩加載。
[0027]實施例:
[0028]參照圖1、圖2，試驗轉盤4需要在運轉狀態下加載豎直方向的持續扭矩，泥漿泵6與直角傳動箱5連接，直角傳動箱5豎直放置，即輸出軸為垂直方向，通過連接件與試驗轉盤4傳動連接，試驗轉盤4的輸入軸端聯接傳動箱3和電機2并整體固定在臺架I上，其中電機2和傳動箱3為驅動設備，保證轉盤的試驗轉速；泥漿泵6、調壓裝置7和泥漿罐8整體(包括附屬的泥漿排出管9，泥漿吸入管10)為加載設備，提供試驗所需的扭矩，并可通過調整調壓裝置7的開度控制排出泥漿的壓力，控制加載扭矩，扭矩傳感器11負責監控試驗對象實際輸出扭矩。
[0029]電機2通過傳動箱3變速驅動試驗轉盤4，再經直角傳動箱5改變轉速和傳動方向，驅動泥漿泵6產生高壓泥漿液(可用普通自來水代替泥漿液)，流經調壓裝置7降壓并回流至泥漿罐8，通過調整泥漿泵6的排出壓力使泥漿泵6變成一個扭矩可調的負載，間接對試驗轉盤4施加大小可調的扭矩載荷，通過扭矩傳感器11監控試驗對象實際輸出扭矩。
[0030]圖2中的①部分為驅動設備，用于試驗對象為傳動類設備(自身不帶動力)的情況，如果試驗對象自帶動力，則不需要①部分。②部分視試驗對象的傳動方向而定，圖2中由于試驗轉盤4的輸入與輸出軸呈90°夾角，且輸出軸垂直于地面，需要②改變傳動方向，如果試驗對象輸入與輸出軸平行，則不需要使用直角傳動箱5，試驗轉盤4采用平行軸傳動箱變速后直接與扭矩傳感器11和泥漿泵6連接。(即傳動箱輸出轉速與泥漿泵輸入軸轉速匹配時可不通過傳動箱，直接接泥漿泵6)。
[0031]本發明的多用途扭矩加載運轉試驗方法，以試驗產品作為驅動裝置(試驗產品為傳動設備時需要另配驅動設備)，利用泥漿泵(或水)+調壓裝置+泥漿循環系統整體作為加載裝置，通過調整排出泥漿的壓力可使泥漿泵成為一個扭矩可調的負載，實現扭矩加載運轉試驗要求。根據試驗產品的具體結構形式選擇相應的傳動聯接方式，配套各類傳動件，可實現不同方向上的扭矩加載運轉試驗要求，方法簡便易行，相關設備成熟，適用范圍廣，成本低。
[0032]相較于交流變頻電機對拖加載方案，按照此方法設置的扭矩加載運轉試驗裝置很好的解決了建設投入大、試驗設備閑置、經濟性差等問題，雖然能耗較高，但組裝靈活，對生產單位的技術要求門檻低，更適用于石油鉆采設備制造行業中加載精度要求不高的“一次性”扭矩加載運轉試驗場合。
【權利要求】
1.一種多用途扭矩加載運轉試驗方法，其特點在于:該方法采用的裝置裝配結構是，在臺架⑴上分別固定安裝有電機(2^試驗轉盤⑷和直角傳動箱(5),電機⑵通過傳動箱(3)與試驗轉盤(4)傳動連接，直角傳動箱(5)輸出端與試驗轉盤(4)傳動連接，直角傳動箱(5)輸入端與泥漿泵(6)的輸出軸傳動連接，泥漿泵(6)同時通過泥漿吸入管(10)、泥漿排出管(9)與泥漿罐(8)連通，在泥漿排出管(9)管道中安裝有調壓裝置(7),在直角傳動箱(5)輸出端設置有扭矩傳感器(11), 利用上述的裝置，本方法按照以下步驟實施: 電機(2)通過傳動箱(3)變速驅動試驗轉盤(4)，再經直角傳動箱(5)改變轉速和傳動方向，驅動泥漿泵(6)產生高壓泥漿液，流經調壓裝置(7)降壓并回流至泥漿罐(8)，通過調整泥漿泵出)的排出壓力使泥漿泵(6)變成一個扭矩可調的負載，間接對試驗轉盤(4)施加大小可調的扭矩載荷，通過扭矩傳感器(11)監控試驗對象實際輸出扭矩。
2.根據權利要求1所述的多用途扭矩加載運轉試驗方法，其特點在于:所述的試驗對象如果輸入與輸出軸平行，則不需要使用直角傳動箱(5),試驗轉盤(4)采用平行軸傳動箱變速后接扭矩傳感器(11)和泥漿泵(6)。
3.—種多用途扭矩加載運轉試驗裝置，其特點在于:在臺架(1)上分別固定安裝有電機(2^試驗轉盤⑷和直角傳動箱(5),電機⑵通過傳動箱⑶與試驗轉盤⑷傳動連接，直角傳動箱(5)輸出端與試驗轉盤(4)傳動連接，直角傳動箱(5)輸入端與泥漿泵(6)的輸出軸傳動連接，泥漿泵(6)同時通過泥漿吸入管(10)、泥漿排出管(9)與泥漿罐(8)連通，在泥漿排出管(9)管道中安裝有調壓裝置(7),在直角傳動箱(5)輸出端設置有扭矩傳感器(11)。
4.根據權利要求3所述的多用途扭矩加載運轉試驗裝置，其特點在于:如果試驗對象輸入與輸出軸平行，則不需要使用直角傳動箱(5),試驗轉盤(4)采用平行軸傳動箱變速后接扭矩傳感器(11)和泥漿泵(6)。
【文檔編號】G01M13/02GK104483115SQ201410728261
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】李晨, 雷廣進, 李淑芳, 李嶺, 淮超, 陳平 申請人:寶雞石油機械有限責任公司