CN108344578A - 一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，断开柴油机与外部传动系统的连接，在柴油机传动轴安装反射式光电传感器，检测柴油机转速变化；让柴油机工作达到稳定状态，突然断油，让其自行停车。在传动轴上附加配重，重复实验，通过两组实验可求得钻井大功率柴油机的转动惯量I。柴油机工作在稳定状态下时，突然将柴油机的油门开到最大，测加速度，通过计算求得钻井现场大功率柴油机的最大功率。硬件主要包括：反射式光电传感器、数据采集仪、无线AP、数据处理模块。本发明能够现场测试钻井大功率柴油机的最大功率，判断柴油机的工作状态，确定柴油机的工作能力。
Description
技术领域
本发明涉及油气生产现场，钻井大功率柴油机功率测试领域，具体地涉及一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置。
背景技术
钻井大功率柴油机作为钻井机主要动力源，其运行状态的好坏，直接影响到钻井机动力系统的工作状况，对其最大功率进行测试分析，从而了解其性能，是保证钻井机安全生产的必要措施。钻井大功率柴油机的最大功率含有与柴油机性能相关的丰富信息，它反映了柴油机的工作状态。
目前还没有直接运用于钻井现场的方法或设备，现在市面上的最大功率检测方法，主要有水力测功仪和电力测功仪两种，这两种测功仪主要用于生产或维修车间，并需要建立专门的测试台架，难以在钻井现场使用。
发明内容
本发明提供一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，能够在现场测试钻井大功率柴油机的最大功率，对钻井大功率柴油机的使用状况进行评估，为维修保养提供依据，对钻井大功率柴油机的工作能力进行充分的评估，保证现场油气生产的顺利进行。
一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，其特征在于：硬件包括反射式光电传感器、数据采集仪，无线AP、数据处理模块，通过反射式光电传感器测试柴油机转速，数据采集仪采集数据通过无线上传给数据处理模块，程序分析计算获得最大功率。
所述的一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，通过两次突然停车计算测得钻井大功率柴油机的转动惯量I，该方法的具体步骤如下：
步骤1：让钻井大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
步骤4：在传动轴上增加配重；
步骤5：贴上反光纸，在端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤6：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
步骤7：通过两次数据计算出钻井现场大功率柴油机的转动惯量。
所述的一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，通过钻井大功率柴油机在稳定工作状态下时，突然将油门加到最大，测得加速曲线，计算出钻井现场大功率柴油机最大的功率，该方法的具体步骤如下：
步骤1：让钻井大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：在钻井现场大功率柴油机工作稳定时，突然将油门开到最大；
步骤4：通过所测数据，算出最大功率。
本发明的有益效果是：只需要将钻井大功率柴油机与工作负载断开，便能测试柴油的最大功率，具有安装方便、测试迅速、测试费用和成本相对较低等优点。
附图说明
图1系统硬件设计示意图；
图2为具体方法示意图；
图3计算方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，由反射式光电传感器、数据采集仪、无线AP、数据处理模块，通过加配重与不加配重两次实验测得钻井现场大功率柴油机的转动惯量；在最大加速时测得加速曲线，通过计算加算出最大功率。
需要说明的是：当钻井大功率柴油机与传动系统脱开，并将钻井大功率柴油机急加速至油门最大开度时，柴油机将达到空载最大转速，在加速过程中柴油机的输出功率都用于克服本身的惯性力矩，而惯性力矩与转动惯量及转速有关。
实施例一转动惯量的测定：在钻井大功率柴油机与外部脱离的情况下，测得柴油机从稳定转速到停机的转速曲线；在传动轴上增加配重的状态下，测柴油机从稳定转速到停机的转速曲线，通过计算机计算出，转动惯量I，具体计算方法如下：
步骤1：让钻井大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
根据公式
（1）
式中：
—为摩擦阻力扭矩；
—为角加速度；
I —为钻井大功率柴油机的转动惯量；
步骤4：在传动轴上增加配重；
步骤5：贴上反光纸，在端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤6：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
由公式：
（2）
—为摩擦阻力扭矩；
—为角加速度；
I —钻井现场大功率柴油机的转动惯量；
—配重的转动惯量；
步骤7：通过两次数据计算出钻井现场大功率柴油机的转动惯量；
由（1）、（2）两个方程联合求解：
（3）
实施例二最大功率的测定：当钻井大功率柴油机与传动系统脱开时，将柴油机急加速至油门最大开度时，测得这个过程的速度变化，由计算机绘制加速度曲线最后算出最大功率，具体计算方法如下：
步骤1：让钻井现场大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：在钻井大功率柴油机工作在稳定下时，突然将油门开到最大；
步骤4：通过所测数据，算出最大功率；
根据牛顿第二定律，有如下公式：
（4）
式中：—钻井大功率柴油机加速过程中转速直线段起点和终点的转速，r/min；由测试得到；
—钻井大功率柴油机转速n1和n2对应的时间s；
—钻井大功率柴油机内摩擦力矩N.m；
由功率定义，最大输出功率P为：
（5）
将式(4)代入式(5)，得到钻井现场大功率柴油机最大输出功率P可由下式求得：
考虑到钻井大功率柴油机在运转过程一些不确定因素的影响，因此需对测得的功率进行一定的修正。
式中：K —测试钻井大功率柴油机最大功率功率修正系数。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定本发明实施的范围，所以其同等方法置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应属于本专利的涵盖范畴。
Claims (3)
1.一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，其特征在于：硬件包括反射式光电传感器、数据采集仪，无线AP、数据处理模块，通过反射式光电传感器，测试钻井大功率柴油机转速，数据采集仪采集的数据无线上传给数据处理模块，通过程序分析计算获得最大功率。
2.根据权利要求1所述的一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，其特征在于：通过两次突然停车计算测得钻井大功率柴油机的转动惯量I，该方法的具体步骤如下：
步骤1：让钻井大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
步骤4：在传动轴上增加配重；
步骤5：贴上反光纸，在端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤6：让钻井大功率柴油机工作在稳定状态下，突然断油，让其自行停车；
步骤7：通过两次数据计算出钻井大功率柴油机的转动惯量。
3.根据权利要求1所述的一种钻井大功率柴油机最大功率检测方法及其装置，其特征在于：通过钻井大功率柴油机在稳定工作状态下时，突然将油门加到最大，测得加速曲线，计算出钻井现场大功率柴油机最大的功率，该方法的具体步骤如下：
步骤1：让钻井大功率柴油机与外部设备脱离；
步骤2：在传动轴的端面贴上反光纸，在传动轴端面10～20cm的范围内安装光电传感器；
步骤3：在钻井现场大功率柴油机工作稳定时，突然将油门开到最大；
步骤4：通过所测数据，算出最大功率。
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| CN107782498A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-03-09 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 测量柴油发动机当量转动惯量的系统及方法 |
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