CN108955973B - 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法 - Google Patents

一种动态扭矩在线检测装置及检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108955973B
CN108955973B CN201811148008.7A CN201811148008A CN108955973B CN 108955973 B CN108955973 B CN 108955973B CN 201811148008 A CN201811148008 A CN 201811148008A CN 108955973 B CN108955973 B CN 108955973B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
torque
connecting plate
water
input shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811148008.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108955973A (zh
Inventor
文海鹏
胡顺
熊先杰
杨子龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petrochemical Corp
Original Assignee
China Petrochemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petrochemical Corp filed Critical China Petrochemical Corp
Priority to CN201811148008.7A priority Critical patent/CN108955973B/zh
Publication of CN108955973A publication Critical patent/CN108955973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108955973B publication Critical patent/CN108955973B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/242—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种动态扭矩在线检测装置，包括支撑架、走道、测功机；其中支撑架用于安装顶驱和测功机，测功机包括：输出轴、输入轴、水冷式刹车，输出轴上端与顶驱主轴连接，下端与输入轴配合转递扭矩，输入轴上部外圆上装有扭矩传感仪,输入轴与水冷式刹车配合力矩，水冷式刹车提供摩擦阻力矩，扭矩传感仪测试顶驱的扭矩和转速。走道通过支架焊接在支撑架的框架上，用于观察设备运转情况和维修设备。本发明可以检测出顶驱的输出功率、扭矩和转速。

Description

一种动态扭矩在线检测装置及检测方法
技术领域
本发明属石油机械领域，特别涉及到顶驱性能检测装置及检测方法。
背景技术：
顶驱装置是用于取代传统转盘－方钻杆钻井模式的一种新型钻井装备，是集机、电、液、通讯于一体的高技术产品，是近代钻井装备的三大科技成果之一。顶驱装置将钻井动力从转盘直接移至水龙头处，由顶部直接驱动钻具旋转钻进，不使用转盘和方钻杆。顶驱装置可使用立根钻进；在起下钻过程中遇阻、遇卡时，可在井架内任何高度处与钻柱连接，迅速建立循环、旋转钻具，正倒划眼通过遇阻、遇卡点，因此可有效防止卡钻事故的发生，具有常规钻井方式无法比拟的优势，应用于勘探井、定向井、水平井、大位移井等高难度复杂井钻井作业时，经济效益尤为显著,顶驱装置钻井比常规方式可节省时间20-25%,但顶驱的输出功率、扭矩和转速是否达到各项要求,将会影响顶驱的作业性能和效率,因此,对顶驱装置输出功率,扭矩及转速的检测显得尤为重要。
由于市场上没有检测顶驱性能的试验设备，其各项性能无法检测，制约着顶驱的推广使用和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线检测顶驱性能的动态扭矩的检测方法及检测装置，可以检测出顶驱的输出功率、扭矩和转速。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种动态扭矩在线检测装置，包括支撑架1、走道3、测功机2；其中支撑架1用于安装顶驱28和测功机2，测功机2包括：输出轴4、输入轴22、水冷式刹车8，输出轴4上端与顶驱28主轴连接，下端与输入轴22配合转递扭矩，输入轴4上部外圆上装有扭矩传感仪5, 输入轴22与水冷式刹车8配合力矩，水冷式刹车8提供摩擦阻力矩，扭矩传感仪5测试顶驱的扭矩和转速。
走道3通过支架焊接在支撑架1的框架上，用于观察设备运转情况和维修设备。
支撑架1由矩形管焊接而成的框架式结构，底面有2个支撑座24用于支撑测功机2中的安全气囊9，支撑座中间结构有一个立柱23，用于与测功机2中的联接板7槽口配合防止联接板7旋转；支撑架左端上部有一个顶驱安装板25，用于安装固定顶驱28。
测功机2还包括：联接板7、连接板14、空气气囊9，联接板7用螺栓固定在水冷式刹车8上端面上，连接板14用螺栓固定在水冷式刹车8下端面上，联接板7四角上装有空气气囊9，用于支撑测功机2的整个重量；输入轴4安装座6用螺栓固定在联接板7上。
测功机2的联接板7左右两侧靠中间部位有一个槽口，用于与立柱23配合，阻止联接板转动，中间有一圈螺栓螺孔用于与轴承座12的连接，外圈一圈螺栓孔用于与水冷式刹车8的连接；输入轴4上端部分有2个轴承11承受轴向力，轴承11安装在轴承座12内; 轴承盖10用螺栓固定在轴承盒上，其下端端部顶住轴承11外圈，禁止轴承11向上移动，轴承座12和轴承盖10内装有油封26，对油起密封作用；轴承盖下端外圆上装有O型圈27对油起密封作用；输入轴22中部用键20与水冷式刹车8中的齿轮21键槽配合8；输入轴22最下端装有带紧定套的轴承19，紧定套由锥套18和螺母17组成；轴承19安装于轴承座15内，对输入轴22起到定心和扶正作用；并用轴承盖16上端顶住轴承外圈，调节螺母17使轴承在锥套18上滑动，可调节轴承19的轴向游隙；轴承座12用螺栓固定在联接板7上，联接板7用螺栓固定在水冷式刹车8上端面上；轴承座15用螺栓固定在连接板14上。
一种动态扭矩在线检测方法，其特征在于：
检测时,连接好电路、各液气路管线，调节好气路压力阀31压力值;启动液压泵通过液压马达带动顶驱28主轴旋转，从而带动水冷式刹车8上的各动盘转动；启动水泵34,进行正常的水循环，启动散热器37进行工作；启动气泵29,操纵换向阀30,使气体进入水冷式刹车8的气缸内，产生相应的摩擦阻力矩，从而产生负载力矩，从扭矩传感仪5可读出扭矩的数值大小及轴的转速，从而检测出液压顶驱28的输出功率；
调节气路压力阀31为另一个值，继续按以上步骤进行试验，直到水冷式刹车8提供的摩擦力矩达到液压顶驱28所需要的扭矩即可。
进水管中装有流量传感器32和压力传感器33，随时监控进水的流量及压力；在出水管中装有温度传感器37，随时监控出水的温度；水冷式刹车8通过散热器36进行强制冷却及散热水箱35进行冷却来保护测功机2的正常的工作。
本发明的有益效果：
1、本发明动态扭矩在线检测装置，通过测功机中的水冷式刹车提供摩擦阻力矩，其摩擦阻力矩的大小可通过调节水冷式刹车中的气缸气压的大小来实现；
2、本发明通过扭矩传感仪读出扭矩和转速的大小；
3、本发明采用其它支撑架及安装其它所检设备，也可以在线检测出其他所检设备的输出扭矩、转速和功率；以上检测结构简单，操作安全和方便。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的测功机主视图；
图4为本发明的测功机A—A视图；
图5为本发明的检测方法原理图。
具体实施方式
参见图1-5，支撑架1是由矩形管焊接而成的框架式结构，走道3通过支架焊接在支撑架1的框架上，用于观察设备运转情况和维修设备。支撑架1底面有2个支撑座24用于支撑测功机2中的空气气囊9，支撑座24中间结构有一个立柱23，用于与测功机中的联接板7槽口配合防止联接板7旋转；支撑架左端上部有一个顶驱安装板25，用于安装固定顶驱28；测功机2由输出轴4、输入轴22、轴承座13、轴承盖10、轴承11、联接板7、空气气囊9、水冷式刹车8等组成；联接板7左右两侧靠中间部位有一个槽口，用于与立柱23配合，阻止联接板7转动，中间有一圈螺栓螺孔用于与轴承座12的联接，外圈一圈螺栓孔用于与水冷式刹车8的联接；输出轴4上端外圆有花键，可与顶驱主轴花键联接，下端部有外六方，可与输入轴22内六方配合转递扭矩；输入轴22最上端有一个内六方可与输出轴4外六方配合传递扭矩；输入轴上端部分有2个轴承11可承受轴向力，轴承安装在轴承座12内；轴承盖10用螺栓固定在轴承盒上，其下端端部顶住轴承11外圈，禁止轴承11向上移动，轴承座和轴承盖10内装有油封26，对油起密封作用；轴承盖10下端外圆上装有O型圈27对油起密封作用；输入轴中部用键与水冷式刹车8中的齿圈21键槽配合将力矩传递给水冷式刹车8；输入轴22下部装有带紧定套的轴承19,对输入轴22起到定心和扶正作用,紧定套由锥套18和螺母17组成,轴承19安装于轴承座15内，并用轴承盖16上端顶住轴承外圈，调节螺母17使轴承在锥套18上滑动，可调节轴承19的轴向游隙；轴承座12用螺栓固定在联接板7上，联接板用螺栓固定在水冷式刹车8上端面上；轴承座15用螺栓固定在连接板14上，连接板14用螺栓固定在水冷式刹车8下端面上; 联接板四角上装有空气气囊9，用于支撑测功机2的整个重量；输入轴22上部外圆上装有扭矩传感仪5，其安装座6用螺栓固定在联接板7上。
检测准备时，将联接板7用螺栓固定在水冷式刹车8上端面，将轴承座12用螺栓固定在联接板7上；在轴承座12内装入油封26，然后依次装入输入轴22、轴承11、轴承盖10;轴承盖先装入油封26和O型圈27;在输入轴的中部装入键20将其与齿轮21联接为一体；用螺栓将连接板14固定在在水冷式刹车8下端面上;然后用螺栓将轴承座15固定在连接板14上,输入轴下部依次装入:轴承19、轴承盖16,并用螺母17调节轴承19的径向游隙；输入轴22最上端装入输出轴4；安装好扭矩传感仪5；将顶驱28安装固定在支撑架1 左端上部有的顶驱安装板25上，主轴下端花键与输出轴4花键联接好。
检测时,联接好电路、各液气路管线，调节好气路压力阀31为某一压力值;启动液压泵通过液压马达带动顶驱主轴旋转，将转速传给输出轴4到输入轴22，输入轴通过键带动水冷式刹车8上的齿轮21转动，从而带动水冷式刹车8上的各动盘转动；启动水泵34,进行正常的水循环，启动散热器37进行工作；启动气泵29,操纵换向阀30,使气体进入水冷式刹车8的气缸内，气缸中的活塞推动静盘，从而压紧动盘对其进行制动，产生相应的摩擦阻力矩，从而产生负载力矩，摩擦阻力矩的大小通过调节气路压力阀31大小来改变；来满足不同转速下所产生的扭矩的大小，从扭矩传感仪5可读出扭矩的数值大小及轴的转速，从而检测出液压顶驱28的输出功率；然后调节气路压力阀31为另一个值，继续按以上步骤进行试验，直到水冷式刹车8提供的摩擦力矩达到液压顶驱28所需要的扭矩即可；在进行试验过程中，水流从进水管进入水冷式刹车8，从另一头出水管流出，在进水管中装有流量传感器32和压力传感器33，随时监控进水的流量及压力；在出水管中装有温度传感器37，随时监控出水的温度；水冷式刹车8通过散热器36进行强制冷却及散热水箱35进行冷却来保护测功机2的正常的工作。

Claims (5)

1.一种动态扭矩在线检测装置，包括支撑架（1）、测功机（2）；其中支撑架（1）用于安装顶驱（28）和测功机（2），其特征在于：测功机（2）包括：输出轴（4）、输入轴（22）、水冷式刹车（8），输出轴（4）上端与顶驱（28）主轴连接，下端与输入轴（22）配合转递扭矩，输入轴（22）上部外圆上装有扭矩传感仪（5）, 输入轴（22）与水冷式刹车（8）配合力矩，水冷式刹车（8）提供摩擦阻力矩，扭矩传感仪（5）测试顶驱的扭矩和转速；
测功机（2）的联接板（7）左右两侧靠中间部位有一个槽口，用于与立柱（23）配合，阻止联接板转动，中间有一圈螺栓螺孔用于与轴承座（12）的连接，外圈一圈螺栓孔用于与水冷式刹车（8）的连接；
输入轴（22）上端部分有2个轴承（11）承受轴向力，轴承（11）安装在轴承座（12）内; 轴承盖（10）用螺栓固定在轴承盒上，其下端端部顶住轴承（11）外圈，禁止轴承（11）向上移动；
输入轴（22）中部用键（20）与水冷式刹车（8）中的齿轮（21）键槽配合；输入轴（22）最下端装有带紧定套的轴承a（19），紧定套由锥套（18）和螺母（17）组成；轴承a（19）安装于轴承座a（15）内，对输入轴（22）起到定心和扶正作用；并用轴承盖a（16）上端顶住轴承a（19）外圈，调节螺母（17）使轴承a（19）在锥套（18）上滑动，可调节轴承a（19）的轴向游隙；轴承座（12）用螺栓固定在联接板（7）上，联接板（7）用螺栓固定在水冷式刹车（8）上端面上；轴承座a（15）用螺栓固定在连接板（14）上。
2.根据权利要求1所述的一种动态扭矩在线检测装置，其特征在于：测功机（2）还包括：联接板（7）、连接板（14）、空气气囊（9），联接板（7）用螺栓固定在水冷式刹车（8）上端面上，连接板（14）用螺栓固定在水冷式刹车（8）下端面上，联接板（7）四角上装有空气气囊（9），用于支撑测功机（2）的整个重量。
3.根据权利要求1所述的一种动态扭矩在线检测装置，其特征在于：轴承座（12）和轴承盖（10）内装有油封（26），对油起密封作用；轴承盖下端外圆上装有O型圈（27）对油起密封作用。
4.根据权利要求1或2所述的一种动态扭矩在线检测装置，其特征在于：支撑架（1）由矩形管焊接而成的框架式结构，底面有2个支撑座（24）用于支撑测功机（2）中的空气气囊（9），支撑座中间结构有一个立柱（23），用于与测功机（2）中的联接板（7）槽口配合防止联接板（7）旋转；支撑架左端上部有一个顶驱安装板（25），用于安装固定顶驱（28）。
5.根据权利要求1或2所述的一种动态扭矩在线检测装置，其特征在于：走道（3）通过支架焊接在支撑架（1）的框架上，用于观察设备运转情况和维修设备。
CN201811148008.7A 2018-09-29 2018-09-29 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法 Active CN108955973B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811148008.7A CN108955973B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811148008.7A CN108955973B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108955973A CN108955973A (zh) 2018-12-07
CN108955973B true CN108955973B (zh) 2022-07-15

Family

ID=64471232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811148008.7A Active CN108955973B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108955973B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632162B (zh) * 2018-12-25 2020-11-24 西安石油大学 一种超大口径钻井转盘转矩测试方法
CN113049408A (zh) * 2021-03-16 2021-06-29 重庆市计量质量检测研究院 一种高性能动态扭矩连续测试装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001264191A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Koyo Seiko Co Ltd トルクセンサ
CN205450213U (zh) * 2015-12-28 2016-08-10 北京普世科石油机械新技术有限公司 一种扭矩测试装置
CN106324189A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 中国石油化工股份有限公司 一种高温高压釜及砂床封堵胶结测定仪和测定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001264191A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Koyo Seiko Co Ltd トルクセンサ
CN106324189A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 中国石油化工股份有限公司 一种高温高压釜及砂床封堵胶结测定仪和测定方法
CN205450213U (zh) * 2015-12-28 2016-08-10 北京普世科石油机械新技术有限公司 一种扭矩测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108955973A (zh) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102053015B (zh) 一种推力轴承试验装置
CN104389514B (zh) 高速大扭矩全液压顶部驱动钻井装置
CN108955973B (zh) 一种动态扭矩在线检测装置及检测方法
CN103900817B (zh) 一种涡轮钻具推力球轴承组实验台架
CN101915676B (zh) 一种测试旋转控制头工作性能的试验方法
CN101182760A (zh) 欠平衡钻井旋转控制装置
CN204238847U (zh) 高速大扭矩全液压顶部驱动钻井装置
CN206523300U (zh) 动力钻具模拟负载试验装置
CN106639961A (zh) 欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器
CN105277459A (zh) 多功能疲劳磨损试验机
CN205157357U (zh) 多功能疲劳磨损试验机
CN218624152U (zh) 试验用旋转密封井口装置
US4496032A (en) Brake unit
CN102506100B (zh) 水刹车装置
CN203688179U (zh) 压缩式封隔器胶芯试验装置
CA1153320A (en) Brake unit
US3014542A (en) Turbo-type earth drill
US4424887A (en) Brake unit
RU2460055C1 (ru) Стенд для испытаний гидравлических забойных двигателей
CA2801788A1 (en) Rotating flow control diverter
CN114109291B (zh) 一种低矮性防顶防扭加压卡紧装置及方法
CN201788043U (zh) 牙嵌式电子扭矩传感器
RU2413928C1 (ru) Стенд для испытаний гидравлических забойных двигателей
CN207470372U (zh) 一种双轮铣槽机泥浆泵用驱动装置
CN201155311Y (zh) 欠平衡钻井旋转控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20191219

Address after: 100020 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant after: SINOPEC Group

Address before: 434020 No. 1 Longshan Temple Street, Jingzhou District, Jingzhou, Hubei

Applicant before: SINOPEC SIJI PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd.

Applicant before: SINOPEC OILFIELD EQUIPMENT Corp.

SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant