CN105865937B - 一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置 - Google Patents

一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置，属实验器械技术领域。该实验装置包括实验台架、液压站、程控柜、直挡板、弧形挡板、增压泵和位移传感器；实验台架内的一端固装有弧形挡板，弧形挡板上方通过液压缸A安装有直挡板；弧形挡板一侧的实验台架内设置有弧形导轨，弧形导轨上滑动安装有连接件，弧形导轨上方的实验台架上装有液压缸B，液压缸B通过活塞杆位与连接件连接。该实验装置具有自动化程度高、可实现精确控制、可靠性高、易维护操作的特点；解决了现有实验设备的结构复杂、功能单一、成本高的问题，可完全满足工程应用的实验需要。

Description

一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置
技术领域
本发明涉及一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置，属实验器械技术领域。
背景技术
在油气钻井、完井、采油、冲砂洗井、清蜡、酸化、负压射孔、试油、试井、测井、修井、集输等各个作业领域都使用管杆柱，管杆柱在工作过程常受到弯曲载荷、轴向载荷、内压等耦合载荷，在多种载荷耦合协作下管杆柱极易发生塑性变形、拉断、疲劳断裂等失效，服役寿命受到很大的影响，而且极易发生安全事故。在弯曲载荷、拉伸载荷和内压耦合协作下管杆柱疲劳实验研究较少，且国内外实验用管杆柱实验装置较少，目前实验设备主要特点为结构复杂、功能单一、成本高等，由于上述局限性，目前管杆柱疲劳实验设备的实验结果还不能完全满足工程应用的需要，因此，有必要需要设计一种模拟管杆柱在低周弯曲载荷下疲劳实验的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种具有自动化程度高、结构简单，布局紧凑、操控方便，可靠性高的用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置。
本发明的技术方案是：
一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置，包括实验台架、液压站、程控柜、直挡板、弧形挡板、增压泵和位移传感器；其特征在于：实验台架的一侧安装有液压站和程控柜；实验台架的另一侧安装有增压泵和水罐，实验台架内的一端固装有弧形挡板，弧形挡板上装有激光传感器。弧形挡板上方通过液压缸A安装有直挡板；弧形挡板一侧的实验台架内设置有弧形导轨，弧形导轨上滑动安装有连接件，弧形导轨上方的实验台架上装有液压缸B，液压缸B通过活塞杆位与连接件连接；活塞杆上装有移传感器；；所述的液压缸A、液压缸B分别通过程控柜与液压站连接；所述的增压泵、位移传感器和激光传感器分别与程控柜连接。
本发明的有益效果是：
该用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置可用手动控制和自动连续控制，可以进行单独弯曲或内压加载，以及弯曲与内压组合作用实验，还可以跟踪测量实验用管杆柱的直径、椭圆度与壁厚，并对测量数据进行采集、处理、再现及存储等。具有自动化程度高、可实现精确控制、可靠性高、易维护操作的特点。解决了现有实验设备的结构复杂、功能单一、成本高的问题，可完全满足工程应用的实验需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图中：1、实验台架，2、液压站，3、程控柜，4、直挡板，5、弧形挡板，6、增压泵，7、位移传感器，8、水罐，9、激光传感器，10液压缸A、，11、弧形导轨，12、连接件，13、液压缸，14、实验用管杆柱；15、液压表。
具体实施方式
该用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置包括实验台架1、液压站2、程控柜3、直挡板4、弧形挡板5、6和位移传感器7。实验台架1的一侧安装有液压站2和程控柜3；实验台架1的另一侧安装有增压泵6和水罐8。增压泵6通过连通管与水罐8连通。
实验台架1内的一端固装有弧形挡板5，弧形挡板5上对称装有激光传感器9。弧形挡板5上方通过液压缸A10活动安装有直挡板4；弧形挡板5一侧的实验台架1内设置有弧形导轨11，弧形导轨11上滑动安装有连接件12，弧形导轨11上方的实验台架1上装有液压缸B13，液压缸B13通过活塞杆位与连接件12连接；活塞杆上装有移传感器7。
液压缸A10、液压缸B13分别通过程控柜3与液压站2连接；增压泵6、位移传感器7和激光传感器9分别与程控柜3连接。
该实验装置使用时，首先将实验用管杆柱14放置于弧形挡板5和直挡板4之间，并调节直挡板4垂直位置，直到直挡板4压紧实验用管杆柱14，然后将实验用管杆柱14与连接件12连接，同时在实验用管杆柱14的左右两端安装密封头，并通过其右端的密封头和连通管与增压泵6相连，在临近右端密封头的实验用管杆柱14上加装液压表15，即告准备完成。实验过程中，首先启动控制柜3，调试激光传感器9，同时启动增压泵6给实验用管杆柱14管内充水加压，观察液压表15至给定压力后关闭增压泵6。
启动液压站2为液压缸B13提供动力，通过液压缸B13活塞杆的垂直往复运动推拉连接件12使实验用管杆柱14沿弧形轨道11上下运动，在直挡板4和弧形挡板5之间实现弯曲和矫直的模拟过程。工作过程中位移传感器7、液压表15、激光传感器9对整个系统进行实时监控、检测，对测量数据进行采集、处理、再现及存储等，由程控柜3中的计算机分析实验用管杆柱的弯曲次数、直径、椭圆度与壁厚等相关参数，并绘制相关曲线图，最后保存结果。
该实验装置可用手动控制和自动连续控制，可以进行单独弯曲或内压加载，以及弯曲与内压组合作用实验，还可以跟踪测量实验用管杆柱14的直径、椭圆度与壁厚，并对测量数据进行采集、处理、再现及存储等。具有自动化程度高、可实现精确控制、可靠性高、易维护操作的特点。解决了现有实验设备的结构复杂、功能单一、成本高的问题，可完全满足工程应用的实验需要。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限与此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于模拟管杆柱弯曲疲劳的实验装置，包括实验台架（1）、液压站（2）、程控柜（3）、直挡板（4）、弧形挡板（5）、增压泵（6）和位移传感器（7）；其特征在于：实验台架（1）的一侧安装有液压站（2）和程控柜（3）；实验台架（1）的另一侧安装有增压泵（6）和水罐（8），实验台架（1）内的一端固装有弧形挡板（5），弧形挡板（5）上装有激光传感器（9）；弧形挡板（5）上方通过液压缸A（10）安装有直挡板（4）；弧形挡板（5）一侧的实验台架（1）内设置有弧形导轨（11），弧形导轨（11）上滑动安装有连接件（12），弧形导轨（11）上方的实验台架（1）上装有液压缸B（13），液压缸B（13）通过活塞杆位与连接件（12）连接；活塞杆上装有移传感器（7）；所述的液压缸A（10）、液压缸B（13）分别通过程控柜（3）与液压站（2）连接；所述的增压泵（6）、位移传感器（7）和激光传感器（9）分别与程控柜（3）连接；
上述实验装置的试验步骤为：
1）、将实验用管杆柱（14）放置于弧形挡板（5）和直挡板（4）之间；
2）、调节直挡板（4）垂直位置，直到直挡板（4）压紧实验用管杆柱（14）；
3）、将实验用管杆柱（14）与连接件（12）连接，同时在实验用管杆柱（14）的左右两端安装密封头；
4）、通过其右端的密封头和连通管与增压泵（6）相连，在临近右端密封头的实验用管杆柱（14）上加装液压表（15）；
5）、启动程控柜（3），调试激光传感器（9），同时启动增压泵（6）给实验用管杆柱（14）管内充水加压，观察液压表（15）至给定压力后关闭增压泵（6）；
6）、启动液压站（2）为液压缸B（13）提供动力，通过液压缸B（13）活塞杆的垂直往复运动推拉连接件（12）使实验用管杆柱（14）沿弧形轨道（11）上下运动，在直挡板（4）和弧形挡板（5）之间实现弯曲和矫直的模拟过程；
7）、实验过程中位移传感器（7）、液压表（15）、激光传感器（9）对整个系统进行实时监控、检测对测量数据进行采集、处理、再现及存储，由程控柜（3）中的计算机分析实验用管杆柱的弯曲次数、直径、椭圆度与壁厚的相关参数，并绘制相关曲线图，最后保存结果。
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