CN201867279U - 具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置，主要解决液压动力钳上扭矩控制装置的扭矩标定。其结构包括有无线遥测主控制器、具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构、扭矩超限控制机构。所改进之处是上扭力杆、下扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体采用型面或键槽插接，快装压帽将上扭力杆、下扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体压紧在一起；上扭力杆、下扭力杆一端具有型面或键槽连接而另一端具有直杆、内外螺纹、型面或键槽多种外连接型式，上扭力杆、下扭力杆可制成相互替换的转接组合；具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构完成扭矩无线遥测，使扭矩信号在使用现场恶劣的油水环境中准确稳定可靠传输。

Description

具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置

技术领域

本实用新型涉及一种扭矩检测标定装置，具体地说是一种具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置。 

背景技术

钻井及修井作业是油田稳产和高产的必要保障。在钻井及修井作业中钻杆和油管的不断延伸是依靠钻杆和油管上的螺纹连接。钻井及修井作业中起下钻杆、钻具、油管、套管时，上卸钻杆和油管连接螺纹的专用工具是液压动力钳。连接螺纹上扣时必须严格控制上扣扭矩，只有这样才能在连接强度、密封效果、使用寿命上获得最佳效果。上扣扭矩值的大小直接影响螺纹上扣质量。上扣扭矩值过小会造成钻杆脱落或油管柱密封不好，导至整个作业工程的返工，这不仅增加成本延长工期，还将严重影响油井产油；上紧螺纹时扭矩过大又会造成螺纹无法拆卸或卸开后螺纹损坏，严重时会产生应变裂纹，从而降低整个管柱的强度，甚至产生螺纹处的断裂，这将大大降低油管的使用寿命，提高采油成本，严重影响油井产油；同时会造成液压动力钳因负荷过重而损坏甚至报废。 

正在使用的液压动力钳大多数具有扭矩控制装置。由于液压驱动系统的工作油压获取和调整方便，因而多数液压动力钳通过调整液压驱动系统的最高工作油压，达到调节输出扭矩的目的。液压动力钳的扭矩控制装置分为机械式和电子式两种。 

机械式液压动力钳扭矩控制装置，采用溢流阀的工作原理，通过调节装置外在的螺帽，改变套在液压油缸杆上的弹簧的压紧程度，来调整液压驱动系统的最高工作油压，达到调节输出扭矩的目的；电子式液压动力钳扭矩控制装置的扭矩检测方式多数采用压力传感器检测液压驱动系统的工作油压，由智能控制器依据检测到的工作油压去控制电控溢流阀是否工作来调整液压驱动系统的最高工作油压，达到调节输出扭矩的目的。也有一些扭矩控制装 置使用其他传感器，如拉力传感器。 

由于液压动力钳在钻井及修井作业中使用频率高、工作强度大，使得液压动力钳机械传动装置磨损较快，这也使得液压动力钳的液压驱动系统的工作油压与液压动力钳输出扭矩之间的关系曲线在使用初期与使用后期相比较变化较大，而这一变化过程是渐进的。因此依靠液压驱动系统的工作油压来一成不变地换算液压动力钳的输出扭矩是存在较大误差的。 

目前已有多种专门的扭矩检测控制记录装置使用在液压动力钳上。液压动力钳上的这些扭矩检测控制记录装置的测量是否准确，直接影响着上扣质量，因此，需要液压动力钳扭矩检测标定装置这种专门装置用于标定液压动力钳上的扭矩检测控制记录装置。鉴于前述原因这种标定应经常进行。 

液压动力钳扭矩检测标定装置主要的应用场合是维修检测中心和钻井及修井作业现场，扭矩传感器是扭矩测量的核心，现有的扭矩传感器其主要缺点是：传递扭力的扭力杆和扭矩传感器采用整体加工的一体式结构，使得扭矩传感器的体积大、分量重，搬运困难；传递扭力的扭力杆和带有法兰端头的通用标准扭矩传感器采用法兰式结构连接，使得扭矩传感器拆卸和安装极为不便，繁琐费时费工。 

现有的扭矩传感器无论其结构型式如何，扭力杆均采用直杆，直杆式扭力杆的扭矩传感器在维修检测中心使用较为方便，而在钻修作业现场由于钻杆、油套管的规格及连接方式多样，因而对扭矩传感器的扭力杆的外连接方式提出了多种需求。现有的扭矩传感器的供电和扭矩信号传输都采用有线缆方式。 

由于使用现场的环境恶劣，液压动力钳扭矩检测标定装置工作在油水环境中，使得电缆、信号接头经常被污染，造成接触不良，提高了故障率，影响检测的准确性、可靠性。目前使用的液压动力钳扭矩检测标定装置主要缺点是：一是信号传输采用有线缆连接方式，故障率高、准确性和可靠性低；二是扭力杆的外连接方式单一，不能适应现场灵活多变的需要；三是扭力杆 和扭矩传感器主体的连接不便；四是扭矩传感器因精度高量程大而造价昂贵，为适应钻杆、油套管的多种规格及连接方式而使用多个扭矩传感器并不适合。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构简洁、组合灵活、安装方便快捷、扭矩测量准确稳定可靠的液压动力钳扭矩检测标定装置。 

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置，其结构包括有无线遥测主控制器6及与无线遥测主控制器6无线通讯的具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7，还包括与无线遥测主控制器6输出端相连接的扭矩超限控制机构9，扭矩超限控制机构9是由电控溢流阀组成，通过电缆与无线遥测主控制器6连接，其中，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7由上扭力杆及下扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体19以及扭力杆快装压帽2组成，其中，无线遥测扭矩传感器主体19包括有可充电电池5、无线遥测模块4及扭矩传感器主体3，扭矩信号遥测传输由无线遥测模块4完成，其特征在于：上扭力杆1或外连接为型面或键槽的扭力杆13或外连接为内螺纹的扭力杆15及下扭力杆1或外连接为型面或键的扭力杆14或外连接为外螺纹的扭力杆16和无线遥测扭矩传感器主体19采用型面或键槽插接，快装压帽2用于将扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体19压紧在一起；扭力杆一端具有型面或键槽连接而另一端具有直杆、内外螺纹、型面或键槽多种外连接型式，扭力杆可制成相互替换的多种转接组合；具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7通过无线电将扭矩信号传输给无线遥测主控制器6。 

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：将扭力杆和扭矩传感器主体相分离，扭力杆和扭矩传感器主体的连接采用插接方式，可以有效提高扭力杆和扭矩传感器主体的连接效率，提高了大量程扭矩传感器的野外运输方便性和灵活性；扭矩传感器主体制成为一个公用的扭矩检测核心，极大地降低了扭矩检测标定的成本；扭力杆根据不同规格及连接方式制成相互替换的多 种转接组合，提高了扭矩检测标定装置的灵活性、适应性；无线遥测扭矩传感器主体使用无线遥测模块取代电缆插头，用无线电信号取代传输电缆，使扭矩信号在使用现场恶劣的油水环境中准确稳定可靠传输。 

在使用具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置进行扭矩检测标定时，无线遥测主控制器连续接收具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构通过无线电传送的扭矩信号，无线遥测主控制器将数据显示在仪表显示屏上，并通过无线或有线通讯接口将扭矩数据传送给个人计算机，实现扭矩信号准确稳定可靠传输。 

本实用新型结构简洁，组合灵活，安装方便快捷，有利于提高大量程扭矩传感器的野外运输方便性和灵活性，有利于扭矩信号准确稳定可靠传输，有利于提高作业工程的质量，提高工作效率和降低损耗提高经济效益。 

附图说明

图1、图2、图3是本实用新型具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构的三种具体实现方式的剖示图。 

图4是本实用新型的结构示意图。 

图5是本实用新型的无线遥测主控制器的电原理框图。 

附图中的部件标号分别是：1、扭力杆；2、快装压帽；3、扭矩传感器主体；4、无线遥测模块；5、可充电电池；6、无线遥测主控制器；7、具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构；8、扭矩超限控制信号线；9、扭矩超限控制机构；10、液压管线；11、液压泵；12、液压动力钳；13、外连接为型面或键槽的扭力杆；14、外连接为型面或键的扭力杆；15、外连接为内螺纹的扭力杆；16、外连接为外螺纹的扭力杆；17、液压动力钳上钳口；18、液压动力钳下钳口；19、无线遥测扭矩传感器主体。 

具体实施方式

如图1所示，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7由上至下包括有扭力杆1、快装压帽2、扭矩传感器主体3、无线遥测模块4、可充电电池5、快装压帽2、扭力杆1，其中可充电电池5、无线遥测模块4及扭矩传感器主体3组成无线遥测扭矩传感器主体19，无线遥测模块4通过无线电将扭矩信 号传输给无线遥测主控制器6。 

如图2所示，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7由上至下包括有扭力杆13、快装压帽2、扭矩传感器主体3、无线遥测模块4、可充电电池5、快装压帽2、扭力杆14，其中可充电电池5、无线遥测模块4及扭矩传感器主体3组成无线遥测扭矩传感器主体19，无线遥测模块4通过无线电将扭矩信号传输给无线遥测主控制器6。 

如图3所示，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7由上至下包括有扭力杆15、快装压帽2、扭矩传感器主体3、无线遥测模块4、可充电电池5、快装压帽2、扭力杆16，其中可充电电池5、无线遥测模块4及扭矩传感器主体3组成无线遥测扭矩传感器主体19，无线遥测模块4通过无线电将扭矩信号传输给无线遥测主控制器6。 

如图4所示，具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置由无线遥测主控制器6、具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7、扭矩超限控制信号线8、扭矩超限控制机构9组成。扭矩超限控制机构9由电控溢流阀组成，电控溢流阀上的扭矩超限控制信号线8接至无线遥测主控制器6。 

无线遥测主控制器6中的带CPU的信号处理系统如图5所示，是由相互连接的信号调理电路、信号处理器、通信接口、电源滤波及保护电路、声光报警和继电器输出组成。其中的信号调理电路是模拟信号滤波放大电路。信号处理器包含有A/D转换器、CPU和存储器。信号处理器既可以使用独立功能的芯片组成，也可以使用片上系统(内含A/D、CPU、存储器、通信接口)。存储器可使用非掉电易失存储器。通信接口可使用有线接口或无线接口。 

在进行液压动力钳扭矩检测标定时，先将无线遥测扭矩传感器主体19与上扭力杆1或13或15、下扭力杆1或14或16插接，然后将两个快装压帽2分别套在扭力杆上，通过螺纹与无线遥测扭矩传感器主体19快速连接，完成具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7的组装。将具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7装入液压动力钳12，启动液压泵11，液压油通过液压管线10传送至液压动力钳12，然后将无线遥测主控制器6的电源打开，启动液压动力钳12，液压动力钳上钳口17和液压动力钳下钳口18将具有快装转接 组合的无线遥测扭矩信号获取机构7抱紧，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7通过无线电将液压动力钳12的输出扭矩信号传输给无线遥测主控制器6，经无线遥测主控制器6处理，将数据显示在仪表的显示屏上。当液压动力钳12输出扭矩超过工程施工规范要求的值时，通过反复调整液压动力钳12上的扭矩控制装置，直至液压动力钳12扭矩输出值符合工程施工规范要求，完成液压动力钳12的扭矩标定。同时扭矩数据与无线遥测主控制器6中设定的具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构7的扭矩安全极限值比较，若数据符合要求，则无线遥测主控制器6通过扭矩超限控制信号线8输出控制信号，扭矩超限控制机构9中的电控溢流阀泄压，达到扭矩超限控制的目的，以确保无线遥测扭矩传感器主体19的安全。 

Claims (1)

1.一种具有快装转接组合的无线遥测液压动力钳扭矩检测标定装置，其结构包括有无线遥测主控制器(6)及与无线遥测主控制器(6)无线通讯的具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构(7)，还包括与无线遥测主控制器(6)输出端相连接的扭矩超限控制机构(9)，扭矩超限控制机构(9)是由电控溢流阀组成，通过电缆与无线遥测主控制器(6)连接，其中，具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构(7)由上扭力杆及下扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体(19)以及扭力杆快装压帽(2)组成，其中，无线遥测扭矩传感器主体(19)包括有可充电电池(5)、无线遥测模块(4)及扭矩传感器主体(3)，扭矩信号遥测传输由无线遥测模块(4)完成，其特征在于：上扭力杆(1)或外连接为型面或键槽的扭力杆(13)或外连接为内螺纹的扭力杆(15)及下扭力杆(1)或外连接为型面或键的扭力杆(14)或外连接为外螺纹的扭力杆(16)和无线遥测扭矩传感器主体(19)采用型面或键槽插接，快装压帽(2)用于将扭力杆和无线遥测扭矩传感器主体(19)压紧在一起；扭力杆一端具有型面或键槽连接而另一端具有直杆、内外螺纹、型面或键槽多种外连接型式，扭力杆可制成相互替换的多种转接组合；具有快装转接组合的无线遥测扭矩信号获取机构(7)通过无线电将扭矩信号传输给无线遥测主控制器(6)。 

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