一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置及方法
技术领域
本发明属于海洋石油钻采装备技术领域,涉及一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,还涉及一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试方法。
背景技术
钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能是指在正常工作中,当张紧钢丝绳突然断裂时,反冲控制阀能否及时(反应时间应非常短)关闭、快速切断液缸压力源,防止液缸活塞杆在压力作用下突然向外冲击而破坏张紧器。
测试钢丝绳式隔水管张紧器的失效保护功能,首先要模拟钢丝绳突然断裂,在该工况下有两种可能的情况产生:1)若张紧器的反冲控制阀及时起作用,根据厂家提供的反冲阀参数,当反冲阀从开启状态到完全关闭状态时,液缸活塞杆伸出行程A后停止,即反冲阀起作用情况下,活塞杆伸出A后速度降为0,而活塞杆总行程L,活塞杆不会冲出导致张紧器损坏。2)若反冲阀失效,蓄能器中的压缩空气将会急剧膨胀,推动液缸活塞杆不断加速向外冲,导致张紧器的损坏。因此迫切需要一种合理、安全、有效的测试方法来检验钢丝绳式隔水管张紧器整体的失效保护功能,从而保证海洋钻井工程中设备及操作人员的安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,解决以往由于高压、高速、高破坏性和高危险性无法从整体上对钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能进行验证的问题。
本发明的另外一个目的是提供一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试方法。
本发明所采用的第一个技术方案是,一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,包括水平导轨,水平导轨上依次设置有剪断模拟装置与滚轮座总成;
剪断模拟装置,剪断模拟装置包括固定连接在水平导轨上的固定座,还包括后耳座,后耳座一端固定连接在固定座上,后耳座另一端设置有销轴孔,还包括前连接耳座,前耳座通过连接板与后耳座连接,连接板与前耳座的连接处还设置有剪切销,前耳座的两端还分别设置有销轴孔,前耳座上靠近后耳座一端的销轴孔通过钢丝绳与后耳座的销轴孔连接;
滚轮座总成,滚轮座总成包括滚轮座架,滚轮座架的底部还设置有与水平导轨配合的承载轮,滚轮座总成用于承载钢丝绳式隔水管张紧器。
本发明的第一个技术方案的特点还在于:
其中水平导轨底部还设置有支撑架;
其中连接板与前耳座的连接处位于前耳座两端的销轴孔之间;
其中滚轮座架两侧均设置有至少一个防侧翻装置,防侧翻装置包括设置在滚轮座架两侧的侧板,侧板一端紧贴滚轮座架的两侧,侧板另一端设置有滚轮,滚轮伸入且紧贴水平导轨的底部;
其中滚轮座架还设置有限位装置,限位装置包括限位轴,限位轴依次穿过滚轮座架的一侧与水平导轨,限位轴均通过螺栓固定于滚轮座架与水平导轨上,水平导轨上还设置有与限位轴配合的滑槽,限位轴用于限制滚轮座架的运动方向;
其中滚轮座架远离剪切模拟装置的一端还连接有钢丝绳,钢丝绳用于传力。
本发明的第二个技术方案是,一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试方法,采用上述的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,具体按以下步骤实施:
步骤1,初始设置:首先根据试验要求选择剪切模拟装置中的剪切销,前耳座中靠近滚轮座驾一端的销轴孔连接钢丝绳式隔水管张紧器的张紧钢丝绳绳头,然后对钢丝绳施加拉力将滚轮座总成组件拉至活塞杆完全缩回,并达到动态平衡的位置;
步骤2,试验过程:通过钢丝绳式隔水管张紧器的控制系统对张紧器液缸加压直到张紧钢丝绳将剪断模拟装置的剪切销剪断为止;
步骤3,结果分析:剪切销断开后钢丝绳式隔水管张紧器蓄能器中的液体在高压气体膨胀作用下迅速推动液缸活塞杆伸出;
若钢丝绳式隔水管张紧器的反冲阀起作用,液缸活塞杆伸出一段距离后停止,速度降为零,活塞杆不会冲出导致钢丝绳式隔水管张紧器损坏,钢丝绳式隔水管张紧器的整体失效保护功能有效、试验成功;
若钢丝绳式隔水管张紧器的反冲阀失效,液缸活塞杆不断加速向外冲,直到连接在前耳座与后耳座的钢丝绳拉直为止,钢丝绳式隔水管张紧器的整体失效保护功能无效、试验失败。
本发明的有益效果是:
本发明提供了一种从整体上对钢丝绳式隔水管张紧器的失效保护功能进行检测的装置和方法,该装置及试验方法真实的模拟了钢丝绳式隔水管张紧器正常使用过程中的动态平衡和张紧钢丝绳突然断开的工况,极大的增强了试验方法的合理性,提高了试验结果的可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置在试验中的装配结构图;
图2是本发明的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置中滚轮座架的侧视图;
图3是本发明的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置中滚轮座架的主视图;
图4是本发明的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置中剪短模拟装置结构示意图。
1.水平导轨,2.固定座,3.后耳座,4.支架,5.前耳座,6.连接板,7.剪切销,8.滚轮座架,9.承载轮,10.钢丝绳式隔水管张紧器,11.滚轮,12.限位轴,13.钢丝绳,14.防侧翻装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,包括水平导轨1,水平导轨1上依次设置有剪断模拟装置与滚轮座总成,水平导轨1底部还设置有支撑架4;
剪断模拟装置,剪断模拟装置包括固定连接在水平导轨1上的固定座2,还包括后耳座3,后耳座3一端固定连接在固定座2上,后耳座3另一端设置有销轴孔,还包括前耳座5,前耳座5通过连接板6与后耳座3连接,连接板6与前耳座5的连接处还设置于剪切销7,前耳座5的两端还分别设置有销轴孔,连接板6与前耳座5的连接处位于前耳座5两端的销轴孔之间,前耳座5上靠近后耳座3一端的销轴孔通过钢丝绳与后耳座3的销轴孔连接组成缓冲装置;
滚轮座总成,滚轮座总成包括滚轮座架8,具体实施过程中依次设置有两个滚轮座架8,两个滚轮座架8通过连接杆固定连接,滚轮座架8的底部还设置有与水平导轨1配合的承载轮9,滚轮座架8两侧均设置有至少一个防侧翻装置14,防侧翻装置14包括设置在滚轮座架8两侧的侧板,侧板与滚轮座架8的两侧保持一定间距,侧板下端设置有滚轮11,滚轮11伸入且紧贴水平导轨1的底部,防侧翻装置14既不影响滚轮座架8的移动,也有效的防止了在试验过程中滚轮座架8的侧翻,滚轮座总成用于安装钢丝绳式隔水管张紧器10。
滚轮座架8两侧还设置有限位装置,限位装置包括限位轴12,限位轴12穿过滚轮座架8的下翼板,并且通过螺栓固定于滚轮座架8的下翼板上,限位轴12上设置了滚轮,滚轮外表面与水平导轨1的侧面相接触,从而限制滚轮座架8的运动方向,使得滚轮座架8的运动方向不会由于试验过程产生的不稳定因素导致滚轮座架8发生偏移,滚轮座架8远离剪切模拟装置的一端还连接有钢丝绳13,钢丝绳13用于传力,即外部通过设置在滚轮座架8运动方向最前端的钢丝绳13提供拉力。
本发明还提供了一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试方法,采用上述的一种钢丝绳式隔水管张紧器失效保护功能测试装置,具体按以下步骤实施:
步骤1,初始设置:首先根据试验要求选择剪切模拟装置中的剪切销7,前耳座5中靠近滚轮座驾8一端的销轴孔连接钢丝绳式隔水管张紧器10的张紧钢丝绳绳头,然后对钢丝绳13端头施加拉力将滚轮座总成组件拉至活塞杆完全缩回,并达到动态平衡的位置;
步骤2,试验过程:通过钢丝绳式隔水管张紧器10的控制系统对张紧器液缸加压,直到张紧钢丝绳将剪断模拟装置的剪切销7剪断为止;
步骤3,结果分析:剪切销7断开后钢丝绳式隔水管张紧器10蓄能器中的液体在高压气体的膨胀作用下迅速推动液缸活塞杆伸出;
若钢丝绳式隔水管张紧器10的反冲阀起作用,液缸活塞杆伸出一段距离后停止,速度降为零,活塞杆不会冲出导致钢丝绳式隔水管张紧器10损坏,钢丝绳式隔水管张紧器10的整体失效保护功能有效、试验成功;
若钢丝绳式隔水管张紧器10的反冲阀失效,液缸活塞杆不断加速向外冲,直到连接在前耳座5与后耳座3的钢丝绳拉直为止,钢丝绳式隔水管张紧器10的整体失效保护功能无效、试验失败。
但是由于试验载荷已经通过剪切模拟装置上的剪切销7设定在可控范围内,液缸活塞杆由于连接在前耳座5与后耳座3的钢丝绳的拉力作用下不会冲出液缸,钢丝绳式隔水管张紧器10和滚轮座总成组成的组件在滚轮座总成防侧翻装置14的作用下不会发生翻转,因此即使失效保护功能失效也不会导致钢丝绳式隔水管张紧器10整体及部件的损坏,并且由于连接在前耳座5与后耳座3的钢丝绳绳头只能在预定范围摆动,不会对其他设备及操作人员造成危害,由此实现了钢丝绳式隔水管张紧器钢丝绳破断工况的安全模拟技术。
本发明提供了一种从整体上对钢丝绳式隔水管张紧器的失效保护功能进行检测的方法,解决了钢丝绳式隔水管张紧器在制造厂内进行整体失效保护功能验证的问题,具体包括:
1)该试验方法真实的模拟了钢丝绳式隔水管张紧器10正常使用过程中的动态平衡和张紧钢丝绳突然断裂的工况,极大的增强了试验方法的合理性,提高了试验结果的可靠性;
2)该试验方法所依赖试验装置中的滚轮座总成不仅具有作为钢丝绳式隔水管张紧器10的安装底座和通过水平运动模拟张紧器在浮式平台上的上下升沉运动的功能,该滚轮座总成在重载工况下还具有导向、防侧翻、防翻转的作用,极大的提高了试验装置的安全性;
3)该试验方法所依赖试验装置中的剪断模拟装置不仅通过剪切销7在不同等级载荷时的断裂真实模拟了张紧器钢丝绳断裂的工况,并且通过前耳座5与后耳座3的钢丝绳保证了剪切销7断裂后钢丝绳有足够的缓冲距离,同时还不会造成其它安全事故,从而实现了张紧器钢丝绳破断工况的安全模拟技术;
4)该试验方法所依赖的剪断模拟装置通过安装不同规格的剪切销7可以对不同张紧力载荷下的张紧器钢丝绳断裂工况进行模拟,极大的扩展了失效保护功能试验的范围、提高了试验结果的参考价值。