CN109186881B - 一种用于检测流体滑环性能的试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测流体滑环性能的试验装置及其试验方法，涉及核动力器件检测领域，流体滑环包括定子和转子，该试验装置包括底座、旋转装置、检测装置和测量装置，检测装置包括用于与流体滑环其中一流道两端连通形成循环的一第一管路和用于与流体滑环另一流道两端连通形成循环的一第二管路，第一管路上设有加热组件和第一压力泵，第二管路上设有冷却组件和第二压力泵，第一管路和第二管路上均设有一台循环泵，循环泵用于为第一管路和第二管路内的流体提供循环所需的动力，测量装置包括第一测量表以及第二测量表，本发明能够完成对流体滑环的密封性能和经过流体滑环的热量损耗的检测。

Description

一种用于检测流体滑环性能的试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及核动力器件检测领域，具体涉及一种用于检测流体滑环性能的试验装置及其试验方法。

背景技术

海洋核动力平台上的高温高压大口径流体滑环主要是用来向目标用户提供满足一定压力、温度以及流量要求的介质，其用户主要是稠油开采。稠油的黏度对温度十分敏感，只要温度升高8-10℃时，其黏度就降低1倍，故以高压饱和蒸汽注入油层，先吞后吐进行热采，能达到良好效果，其采收率可达到40％-60％的水平。热采需要的压力和注入速度的参数要求也很大，研究一种高温高压大口径的流体滑环，是有效开发稠油的关键。

目前，海上单点系泊所使用的多流道的流体滑环，基本为低温低压流体滑环，大口径高压力的流体滑环，产生的介质轴向力较大，密封和旋转的可靠性和安全性较差，而高温旋转动密封，寿命和可靠性，是流体滑环运行的关键技术。

流体滑环长期可靠运行是海洋核动力平台与目标用户正常运作的必要条件。海洋核动力平台上设置的高温高压的大口径流体滑环装置，其安全性能和可靠性能对于海洋核动力平台的淡水输送和热水输送具有较大影响。

为了验证海洋核动力平台中所采用的流体滑环装置在实际工程中是否能可靠使用，并实现流体滑环长期的可靠运行，需要对流体滑环性能进行实际的试验进行验证。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于检测流体滑环性能的试验装置，能够完成对流体滑环的密封性能和经过流体滑环的热量损耗的检测。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于检测流体滑环性能的试验装置，所述流体滑环包括定子和转子，包括：

底座，所述底座用于固定所述定子；

固定于所述底座上的旋转装置，所述旋转装置用于固定并旋转所述转子；

检测装置，所述检测装置包括用于与所述流体滑环其中一流道两端连通形成循环的一第一管路和用于与所述流体滑环另一流道两端连通形成循环的一第二管路，所述第一管路上设有加热组件和第一压力泵，所述第二管路上设有冷却组件和第二压力泵，所述第一管路和第二管路上均设有一台循环泵，两台所述循环泵分别用于为所述第一管路和第二管路内的流体提供循环所需的动力；

测量装置，所述测量装置包括设于所述第一管路与所述流体滑环连接的两端的第一测量表以及设于所述第二管路与所述流体滑环连接的两端的第二测量表，所述第一测量表包括第一压力表和第一温度表，所述第二测量表包括第二压力表和第二温度表。

在上述技术方案的基础上，所述旋转装置包括一轴承和固定于所述底座上的驱动电机，所述轴承的内圈或外圈与所述底座固定，所述轴承的内圈或外圈上与所述转子固定，且所述底座和转子不同时位于所述轴承的内圈或外圈上，所述轴承的内圈或外圈上绕其周向设有锯齿，且所述驱动电机上设有与所述锯齿匹配的齿轮。

在上述技术方案的基础上，所述轴承为三排圆柱滚子组合轴承。

在上述技术方案的基础上，所述旋转装置与所述转子通过一基座固定，所述基座上设有一龙门架，所述龙门架上设有用于对所述第一管路一端或第二管路一端施加作用力的驱动装置。

在上述技术方案的基础上，所述流体滑环的定子端设有与其两流道连通的分流装置，所述分流装置的另一端与所述第一管路和第二管路连通。

本发明还提供一种使用上述试验装置的流体滑环性能检测方法，包括以下步骤：

将待检测的流体滑环的定子固定于底座上，待检测的流体滑环的转子固定于旋转装置上，第一管路和第二管路分别与待检测的流体滑环的两流道连通；

旋转装置驱动转子转动，同时，在不同外界环境下，分别调节加热组件、第一压力泵、冷却组件和第二压力泵，以使待检测的流体滑环两流道内受到的温度和压力发生变化，并根据待检测的流体滑环两流道口的压力和温度变化判断在不同外界环境下该待检测的流体滑环处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环的热量损耗是否符合预定要求。

在上述技术方案的基础上，当待检测的流体滑环处于常温或低温环境时，启动所述循环泵、加热组件、第一压力泵、冷却组件和第二压力泵，使通过待检测的流体滑环的流量、压力及温度稳定后，控制旋转装置驱动转子转动，并记录待检测的流体滑环两流道口的压力和温度变化。

在上述技术方案的基础上，所述旋转装置与所述转子通过一基座固定，所述基座上设有一龙门架，所述龙门架上设有用于对所述第一管路一端或第二管路一端施加作用力的驱动装置；

当待检测的流体滑环处于常温或低温环境时，启动所述循环泵、加热组件、第一压力泵、冷却组件和第二压力泵，控制驱动装置对所述第一管路一端或第二管路一端施加预定作用力，使通过待检测的流体滑环的流量、压力及温度稳定后，控制旋转装置驱动转子转动，并记录待检测的流体滑环两流道口的压力和温度变化。

在上述技术方案的基础上，当待检测的流体滑环处于常温环境下时，分别调节加热组件、第一压力泵、冷却组件和第二压力泵，使待检测的流体滑环内的温度和压力保持一定后，关闭循环泵，并记录待检测的流体滑环两流道口的压力和温度变化。

在上述技术方案的基础上，所述旋转装置驱动转子转动的过程包括：

S1、调节所述旋转装置控制待检测的流体滑环的转子按一定方向和一定转速绕待检测的流体滑环的轴心旋转；

S2、当旋转装置旋转至设定角度后，并互换所述第一管路和第二管路与待检测的流体滑环连接时的流道，继续调节所述旋转装置控制待检测的流体滑环的转子按原方向和原转速绕待检测的流体滑环的轴心旋转；

S3、重复步骤S2至待检测的流体滑环的转子转动至少一周。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的一种用于检测流体滑环性能的试验装置，设置的检测装置能够模拟流体滑环在使用状态下所遇到的不同外界情况，并通过设置的测量装置完成对流体滑环在使用状态下遇到不同外界情况时其使用性能是否符合标准。

(2)通过设置的龙门架和设于龙门架上的驱动装置，能够模拟流体滑环在使用状态下遇到的管端外部荷载的情况，从而提高该试验装置的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中轴承结构放大示意图；

图3为本发明实施例中分流装置和流体滑环的示意图；

图4为本发明实施例中第一管路和第二管路均与流体滑环连接的示意图。

图中：1-底座，2-旋转装置，21-轴承，22-驱动电机，3-检测装置，31-第一管路，311-第一压力泵，32-第二管路，321-第二压力泵，33-循环泵，34-加热罐，35-冷水罐，4-测量装置，41-第一测量表，411-第一压力表，412-第一温度表，42-第二测量表，421-第二压力表，422-第二温度表，5-流体滑环，51-定子，52-转子，53-滚轮，6-基座，61-龙门架，62-驱动装置，63-抵持部，7-分流装置，8-保温层，81-屏蔽罩。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图3所示，本发明实施例提供一种用于检测流体滑环性能的试验装置，流体滑环5包括定子51和转子52，该试验装置包括底座1、固定于底座1上的旋转装置2、检测装置3和测量装置4，底座1用于固定定子51，旋转装置2用于固定并旋转转子52，检测装置3包括用于与流体滑环5其中一流道两端连通形成循环的一第一管路31和用于与流体滑环5另一流道两端连通形成循环的一第二管路32，第一管路31上设有加热组件和第一压力泵311，第二管路32上设有冷却组件和第二压力泵321，第一管路31和第二管路32上均设有一的循环泵33，循环泵33用于为第一管路31和第二管路32内的流体提供循环所需的动力，测量装置4包括设于第一管路31两端两端的第一测量表41以及设于第二管路32两端的第二测量表42，第一测量表41包括第一压力表411和第一温度表412，第二测量表42包括第二压力表421和第二温度表422。

在需要对流体滑环5的性能进行试验时，将待检测的流体滑环5设于该试验装置上，并模拟不同的外界环境，根据不同外界环境下的流体滑环5工作状态来判断流体滑环5的性能是否符合要求，流体滑环5工作状态主要包括其内的流体压力和温度，通过分别调节加热组件、第一压力泵311、冷却组件和第二压力泵321，使待检测的流体滑环5两流道内受到的温度和压力发生变化，根据待检测的流体滑环5两流道口的压力和温度变化判断在不同外界环境下该待检测的流体滑环5处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环5的热量损耗是否符合预定要求，其中，当通过流体滑环5的流道两端的温度差和/或压力差与流体滑环5预设值存在较大差异，则说明该试验的流体滑环5性能不符合要求，当通过流体滑环5的流道两端的温度差和压力差在流体滑环5预设值的误差内，则说明该试验的流体滑环5性能符合要求。

优选的，参见图1和图2所示，旋转装置2包括一轴承21和固定于底座1上的驱动电机22，优选的，轴承21为三排圆柱滚子组合轴承，其中，轴承21的内圈或外圈与底座1固定，轴承21的内圈或外圈上与转子52固定，且底座1和转子52不同时位于轴承21的内圈或外圈上，轴承21的内圈或外圈上绕其周向设有锯齿，且驱动电机22上设有与锯齿匹配的齿轮，通过设置的轴承21和与其匹配的驱动电机22，能够将设置于轴承21上的流体滑环5的转子进行旋转操作，以此模拟流体滑环5的工作状态，其中，轴承21为三排圆柱滚子组合轴承，具有承载力强的特点，保证轴承21能够承受较大的荷载，从而提高该试验装置的结构稳定性。

优选的，参见图1所示，旋转装置2与转子52通过一基座6固定，基座6上设有一龙门架61，龙门架61上设有用于分别对第一管路31一端和第二管路32一端施加作用力的两驱动装置62，通过设置的龙门架61和设于龙门架61上的驱动装置62，能够模拟流体滑环5在使用状态下遇到的管端外部荷载的情况，从而提高该试验装置检测流体滑环5性能结果的准确性；该龙门架61上部设有与转子52上端抵持的抵持部63，能够配合底座1对该流体滑环5起到一定的固定作用，同时，该抵持部63抵持转子52，能够避免转子52在转动过程中出现转子52和定子51分离的现象。

优选的，流体滑环5的定子端设有与其两流道连通的分流装置7，分流装置7的另一端与第一管路31和第二管路32连通，由于流体滑环5定子端的结构特点，能够通过分流装置7将流体滑环5内两流道进行衔接分散，便于流体滑环5定子端与第一管路31和第二管路32连接，完成后续的流体滑环5性能的试验操作，同时，龙门架61能够为试验提供所需的装置安装与操作空间；在定子51上还设有可在基座6上滚动的滚轮53，该滚轮53在将流体滑环5安装至该试验装置上时，起到一个支撑的作用，同时，在基座6发生转动时，不会作用于定子51上。

进一步的，该试验装置还包括一保温层8，该保温层8包覆于底座1、旋转装置2、检测装置3和测量装置4构成的整体外，通过设置的保温层8能够在对流体滑环5进行模拟低温情况时，起到隔热的作用，避免流体滑环5外界温度发生变化，能够进一步的提高该试验装置的测量精度。

进一步的，该试验装置还包括一屏蔽罩81，该屏蔽罩81由型钢和钢板组焊组成，该屏蔽罩81至少对底座1、旋转装置2、检测装置3和测量装置4构成的整体起到隔绝的作用，屏蔽罩81底部通过地脚螺栓与大地固定，当流体滑环5发生意外泄漏情况时，能够起到屏蔽保护的功能，且该屏蔽罩81可拆卸，当流体滑环5需要检修时，对屏蔽罩81拆卸，采用行车起吊移至空地放置，即可完成后续的流体滑环5检修操作。

进一步的，通过型钢及钢板构成一个围护空间，屏蔽罩81的各面安放钢板用于防护因流体滑环5泄漏形成高压射流，保证试验设备或试验人员的安全。

进一步的，屏蔽罩81的主体结构可构成一个试验平台，方便其他各系统及设备的安装，同时在，屏蔽罩81内设置的保温层8，可以构成一个保温环境，用于低温环境下流体滑环6运行试验的研究。

作为一个优选的实施例，该试验装置内的加热组件和冷却组件分别为加热罐34和冷水罐35，能够分别对第一管路31和第二管路32内的流体保持特定的温度，其中该加热罐34能够保持第一管路31内的流体维持在200℃以上，冷水罐35内的冷却盘管能够将罐内的流体进行降温，能够消除因冷、热水在流体滑环5内热交换引起的温度波动，从而使第一管路31内的流体温度保持恒定，从而保证该试验装置对流体滑环5性能检测的准确性。

作为一个优选的实施例，在该试验装置中，第一管路31和第二管路32中还设置有多台管道阀门，用以紧急情况下切断回路的作用，从而提高该装置的安全性能，同时，在第一管路31和第二管路32还存在其他分支管道，用以泄压和分流的作用，且在第一压力泵311和第二压力泵321压力不足时也能起到一定的增压作用。

参见图1至图4所示，本实施例还提供一种使用上述试验装置的流体滑环性能检测方法，包括以下步骤：

将待检测的流体滑环5的定子51固定于底座1上，待检测的流体滑环5的转子52固定于旋转装置2上，热水循环系统31和冷水循环系统32分别与待检测的流体滑环5的两流道连通；

旋转装置2驱动转子52转动，同时，在不同外界环境下，分别调节加热组件、第一压力泵311、冷却组件和第二压力泵321，以使待检测的流体滑环5两流道内受到的温度和压力发生变化，并根据待检测的流体滑环5两流道口的压力和温度变化判断在不同外界环境下该待检测的流体滑环5处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环5的热量损耗是否符合预定要求，通过采用本试验方法，能够完成对待检测的流体滑环5性能检测，判断流体滑环5是否满足工作所需的要求。

作为一个优选的实施例，当待检测的流体滑环5处于常温或低温环境时，启动循环泵33、加热组件、第一压力泵311、冷却组件和第二压力泵321，使通过待检测的流体滑环5的流量及温度稳定后，控制旋转装置2驱动转子52转动，并记录待检测的流体滑环5两流道口的压力和温度变化，以判断在常温或低温环境下该待检测的流体滑环5处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环5的热量损耗是否符合预定要求。

作为一个优选的实施例，旋转装置2与转子52通过一基座6固定，基座6上设有一龙门架61，龙门架61上设有用于对第二管路32一端施加作用力的驱动装置62；

当待检测的流体滑环5处于常温或低温环境时，启动循环泵33、加热组件、第一压力泵311、冷却组件和第二压力泵321，控制驱动装置62对第一管路31和第二管路32施加预定作用力，使通过待检测的流体滑环5的流量、压力及温度稳定后，控制旋转装置2驱动转子52转动，并记录待检测的流体滑环5两流道口的压力和温度变化，以判断在常温或低温环境且第二管路32一端具有外部荷载的情况下该待检测的流体滑环5处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环5的热量损耗是否符合预定要求。

作为一个优选的实施例，当待检测的流体滑环5处于常温环境下时，分别调节加热组件、第一压力泵311、冷却组件和第二压力泵321，使待检测的流体滑环5内的温度和压力保持一定后，关闭循环泵33，并记录待检测的流体滑环5两流道口的压力和温度变化，以判断在常温环境下该待检测的流体滑环5未处于工作状态时的密封性能和流体滑环5两端的热量损耗是否符合预定要求。

作为一个优选的实施例，旋转装置2驱动转子52转动的过程包括：

S1、调节旋转装置2控制待检测的流体滑环5的转子按一定方向和一定转速绕待检测的流体滑环5的轴心旋转；

S2、当旋转装置2旋转至设定角度后，并互换热水循环系统31和冷水循环系统32与待检测的流体滑环5连接时的流道，继续调节旋转装置2控制待检测的流体滑环5的转子按原方向和原转速绕待检测的流体滑环5的轴心旋转；

S3、重复步骤S2至待检测的流体滑环5的转子转动至少一周，通过该方法能够完成对流体滑环5转子旋转至少一周操作，从而完成对流体滑环5工作状态的模拟，保证采用试验装置进行试验流体滑环5性能是否符合要求的方法能够顺利完成。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种用于检测流体滑环性能的试验装置，所述流体滑环(5)包括定子(51)和转子(52)，其特征在于，包括：

底座(1)，所述底座(1)用于固定所述定子(51)；

固定于所述底座(1)上的旋转装置(2)，所述旋转装置(2)用于固定并旋转所述转子(52)；

检测装置(3)，所述检测装置(3)包括用于与所述流体滑环(5)其中一流道两端连通形成循环的一第一管路(31)和用于与所述流体滑环(5)另一流道两端连通形成循环的一第二管路(32)，所述第一管路(31)上设有加热组件和第一压力泵(311)，所述第二管路(32)上设有冷却组件和第二压力泵(321)，所述第一管路(31)和第二管路(32)上均设有一台循环泵(33)，两台所述循环泵(33)分别用于为所述第一管路(31)和第二管路(32)内的流体提供循环所需的动力；

测量装置(4)，所述测量装置(4)包括设于所述第一管路(31)与所述流体滑环(5)连接的两端的第一测量表(41)以及设于所述第二管路(32)与所述流体滑环(5)连接的两端的第二测量表(42)，所述第一测量表(41)包括第一压力表(411)和第一温度表(412)，所述第二测量表(42)包括第二压力表(421)和第二温度表(422)；

基座(6)，所述旋转装置(2)与所述转子(52)通过基座(6)固定，所述基座(6)上设有一龙门架(61)，所述龙门架(61)上设有用于对所述第一管路(31)一端或第二管路(32)一端施加作用力的驱动装置(62)。

2.如权利要求1所述的一种用于检测流体滑环性能的试验装置，其特征在于：所述旋转装置(2)包括一轴承(21)和固定于所述底座(1)上的驱动电机(22)，所述轴承(21)的内圈或外圈与所述底座(1)固定，所述轴承(21)的内圈或外圈与所述转子(52)固定，且所述底座(1)和转子(52)不同时位于所述轴承(21)的内圈或外圈上，所述轴承(21)的内圈或外圈上绕其周向设有锯齿，且所述驱动电机(22)上设有与所述锯齿匹配的齿轮。

3.如权利要求2所述的一种用于检测流体滑环性能的试验装置，其特征在于：所述轴承(21)为三排圆柱滚子组合轴承。

4.如权利要求1所述的一种用于检测流体滑环性能的试验装置，其特征在于：所述流体滑环(5)的定子端设有与其两流道连通的分流装置(7)，所述分流装置(7)的另一端与所述第一管路(31)和第二管路(32)连通。

5.一种使用如权利要求1所述试验装置的流体滑环性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待检测的流体滑环(5)的定子(51)固定于底座(1)上，待检测的流体滑环(5)的转子(52)固定于旋转装置(2)上，第一管路(31)和第二管路(32)分别与待检测的流体滑环(5)的两流道连通；

旋转装置(2)驱动转子(52)转动，同时，在不同外界环境下，分别调节加热组件、第一压力泵(311)、冷却组件和第二压力泵(321)，以使待检测的流体滑环(5)两流道内受到的温度和压力发生变化，并根据待检测的流体滑环(5)两流道口的压力和温度变化判断在不同外界环境下该待检测的流体滑环(5)处于工作状态时的密封性能和经过流体滑环(5)的热量损耗是否符合预定要求。

6.如权利要求5所述的流体滑环性能检测方法，其特征在于：当待检测的流体滑环(5)处于常温或低温环境时，启动所述循环泵(33)、加热组件、第一压力泵(311)、冷却组件和第二压力泵(321)，使通过待检测的流体滑环(5)的流量、压力及温度稳定后，控制旋转装置(2)驱动转子(52)转动，并记录待检测的流体滑环(5)两流道口的压力和温度变化。

7.如权利要求5所述的流体滑环性能检测方法，其特征在于：所述旋转装置(2)与所述转子(52)通过一基座(6)固定，所述基座(6)上设有一龙门架(61)，所述龙门架(61)上设有用于对所述第一管路(31)一端或第二管路(32)一端施加作用力的驱动装置(62)；

当待检测的流体滑环(5)处于常温或低温环境时，启动所述循环泵(33)、加热组件、第一压力泵(311)、冷却组件和第二压力泵(321)，控制驱动装置(62)对所述第一管路(31)一端或第二管路(32)一端施加预定作用力，使通过待检测的流体滑环(5)的流量、压力及温度稳定后，控制旋转装置(2)驱动转子(52)转动，并记录待检测的流体滑环(5)两流道口的压力和温度变化。

8.如权利要求5所述的流体滑环性能检测方法，其特征在于：当待检测的流体滑环(5)处于常温环境下时，分别调节加热组件、第一压力泵(311)、冷却组件和第二压力泵(321)，使待检测的流体滑环(5)内的温度和压力保持一定后，关闭循环泵(33)，并记录待检测的流体滑环(5)两流道口的压力和温度变化。

9.如权利要求5所述的流体滑环性能检测方法，其特征在于，所述旋转装置(2)驱动转子(52)转动的过程包括：

S1、调节所述旋转装置(2)控制待检测的流体滑环(5)的转子按一定方向和一定转速绕待检测的流体滑环(5)的轴心旋转；

S2、当旋转装置(2)旋转至设定角度后，互换所述第一管路(31)和第二管路(32)与待检测的流体滑环(5)连接时的流道，继续调节所述旋转装置(2)控制待检测的流体滑环(5)的转子(52)按原方向和原转速绕待检测的流体滑环(5)的轴心旋转；

S3、重复步骤S2至待检测的流体滑环(5)的转子转动至少一周。

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