CN219065135U - 一种横向推力的柔性接头工厂测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种横向推力的柔性接头工厂测试系统，包括框架、液压站、控制台、计算机和柔性接头；与控制台连接的水压泵和气压泵与柔性接头顶部连接；框架内连接有与液压站连接的第一加载油缸、第二加载油缸和第三加载油缸，三者均固设有与第一压力采集器连接的第一压力传感器、与第二位移采集器连接的第二位移传感及与角度采集器连接的角度传感器，柔性接头顶部设有与第二压力采集器连接的第二压力传感器；柔性接头的延伸件上连有与第一位移采集器连接的第一位移传感器；第一压力采集器、应变采集器、角度采集器、第一位移采集器、第二位移采集器和第二压力采集器均与控制台连接，控制台与计算机连接，功能齐全、结构简单且易于操作。

Description

一种横向推力的柔性接头工厂测试系统

技术领域

本实用新型涉及测试设备，具体是一种横向推力的柔性接头工厂测试系统。

背景技术

在海洋水下资源勘探与开采系统中，立管系统作为水上平台和水下设备的连接通道，是平台和海底之间介质传输的“咽喉”，是水下生产系统的关键组成部分。柔性接头作为立管的重要连接部件而具有广泛的应用需求。由于柔性接头的材料特殊、设计理论复杂，制造难度很大，导致我国海洋石油开发中使用的柔性接头完全依赖进口。随着国际关系的日益复杂化，柔性接头已经成为我国自主设计建造立管系统中的“卡脖子”技术之一。近几年，国家大力支持高端海洋装备的国产化研究，其中柔性接头已经初步国产化开发并进入工程试应用阶段，由于柔性接头特殊的结构和特殊的工作环境，每个柔性接头产品出厂前都要进行出厂测试，测试项目包括耐水压测试、气密性测试、轴线刚度测试、转动刚度测试、极限转动角度测试和疲劳性能测试。但是，国内柔性接头产品开发尚处于初期发展阶段，国内还没有同时具备多种性能测试功能的柔性接头出厂测试系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种横向推力的柔性接头工厂测试系统，功能齐全、结构简单且易于操作。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种横向推力的柔性接头工厂测试系统，包括框架、控制台和计算机，框架的顶部吊装有柔性接头；

所述框架的外部设有液压站以及与控制台电性连接的水压泵和气压泵，水压泵或气压泵与柔性接头顶部的法兰盲板预留连接口连通；

所述框架内侧壁可拆卸地连接有分别与液压站连接的第一加载油缸、第二加载油缸和第三加载油缸，第一加载油缸、第二加载油缸和第三加载油缸上均固定安装有第一压力传感器、第二位移传感和角度传感器，第一压力传感器通过导线与第一压力采集器连接，第二位移传感通过导线与第二位移采集器连接，角度传感器通过导线与角度采集器连接；

所述柔性接头的下端连接有应变片，应变片通过导线与应变采集器连接，柔性接头顶部的法兰盲板预留连接口安装有第二压力传感器，第二压力传感器通过导线与第二压力采集器连接；柔性接头下端的延伸件上连接有第一位移传感器，第一位移传感通过导线与第一位移采集器连接；

所述第一压力采集器、应变采集器、角度采集器、第一位移采集器、第二位移采集器和第二压力采集器均通过导线与控制台连接，控制台与计算机连接。

进一步地，所述框架的外部还设置有电阻测量仪，电阻测量仪的两端均通过导线与柔性接头的上、下端相连。

进一步地，所述柔性接头的侧面黏贴有温度传感器，温度传感器通过导线与温度采集器连接，温度采集器通过导线与控制台连接。

进一步地，所述应变片黏贴在柔性接头的下端。

进一步地，所述第一加载油缸、第二加载油缸或第三加载油缸通过销轴与柔性接头下端的延伸件连接。

进一步地，所述第一加载油缸、第二加载油缸和第三加载油缸均通过销轴与框架的内侧壁连接。

进一步地，所述第一加载油缸为双头活塞油缸，第二加载油缸为单头活塞油缸。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的测试系统兼具柔性接头耐水压性能测试、柔性接头气密性测试、柔性接头的轴线刚度测试、柔性接头的转动刚度测试和柔性接头的极限转动角度测试功能；在测试过程中，柔性接头受力简单，使用简单的油缸控制系统便可以实现油缸的动作，油缸的作用力可以直接作用到柔性接头上，使柔性接头的作用力容易分解出轴向作用力和径向作用，从而可以很方便的计算出柔性接头的转动刚度。可见，本实用新型不仅结构简单、设计合理，而且便于操作。

而且，本实用新型还可以通过电阻测量仪进行柔性接头电的连续性及电阻测试，确保柔性接头各个部件是导电连通的，确保电阻值需要小于5MΩ，从而防止柔性接头发生电化学腐蚀。

附图说明

图1：本实用新型的主视结构示意图；

图2：本实用新型的俯视结构示意图；

图3：本实用新型的左视结构示意图；

图4：本实用新型柔性接头极限转角测试状态下的结构示意图；

图5：本实用新型油缸的布置位置俯视示意图；

图6：本实用新型油缸的布置位置主视示意图；

图7：本实用新型的框架的的左视结构示意图；

图中：1、框架；2、第一加载油缸；3、第二加载油缸；4、第三加载油缸；5、液压站；6、第一压力传感器；7、第一压力采集器；8、应变采集器；9、应变片；10、角度传感器；11、角度采集器；12、第一位移传感器；13、第一位移采集器；14、温度传感器；15、温度采集器；16、第二位移传感器；17、第二位移采集器；18、第二压力传感器；19、第二压力采集器；20、水压泵；21、气压泵；22、控制台；23、计算机；24、电阻测量仪；25、柔性接头。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1-图7所示，一种横向推力的柔性接头工厂测试系统，包括框架1、控制台22和计算机23，框架1的顶部吊装有柔性接头25；

所述框架1的外部设有液压站5、电阻测量仪24、水压泵20和气压泵21，水压泵20和气压泵21与控制台22电性连接，根据具体的测试项目水压泵20或气压泵21的择一地通过管道与柔性接头25顶部的法兰盲板预留连接口连通；电阻测量仪24的两端均通过导线与柔性接头25的上、下端相连，用于测试柔性接头电的连续性及电阻；

所述框架1内侧壁通过销轴可拆卸地连接有第一加载油缸2、第二加载油缸3和第三加载油缸4，第一加载油缸2、第二加载油缸3和第三加载油缸4分别与液压站5连接，且第二加载油缸3和第三加载油缸4分别与框架1的左侧面和右侧面连接，且二者位置相对，第一加载油缸2、第二加载油缸3和第三加载油缸4均水平设置，且第一加载油缸2、第二加载油缸3和第三加载油缸4上均固定安装有第一压力传感器6、第二位移传感16和角度传感器10，第一压力传感器6通过导线与第一压力采集器7连接，第二位移传感16通过导线与第二位移采集器17连接，角度传感器10通过导线与角度采集器11连接；

所述柔性接头25的下端黏贴有应变片9，应变片9通过导线与应变采集器8连接，柔性接头25顶部的法兰盲板预留连接口安装有第二压力传感器18，第二压力传感器18通过导线与第二压力采集器19连接；柔性接头25下端的延伸件上安装有第一位移传感器12，第一位移传感12通过导线与第一位移采集器13连接；柔性接头25的侧面黏贴有温度传感器14，温度传感器14通过导线与温度采集器15连接；

所述第一压力采集器7、应变采集器8、角度采集器11、第一位移采集器13、温度采集器15、第二位移采集器17和第二压力采集器19均通过导线与控制台22连接，控制台22与计算机23连接。

优选的，所述第一加载油缸2为双头活塞缸油缸，当油缸进行拉和推的动作时，活塞缸的受力面积一样，油缸的高精度高，而测试柔性接头25的转动刚度时，仅实现柔性接头25的小角度转动，选用第一加载油缸2会增强测试精度；所述第二加载油缸3为单头活塞的工程油缸，油缸精度低，而测试柔性接头25的转动角度测试时，需要实现柔性接头的大角度转动，适合选用第二加载油缸3。

根据具体的测试项目，第一加载油缸2、第二加载油缸3或第三加载油缸4择一地通过销轴与柔性接头25下端的延伸件连接。

测试人员可事先通过计算机23设定第一加载油缸2、第二加载油缸3或第三加载油缸4的运动轨迹，运动轨迹是正弦波、锯齿波、三角波中的一种波形或几种波形的叠加波形。

一种横向推力的柔性接头工厂测试系统的使用方法如下：

1、柔性接头耐水压性能测试

步骤1.1、将被测试的柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把第二压力传感器18安装于测试柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口上，第二压力传感器18与第二压力采集器19连通；

步骤1.2、将水压泵20与测试柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口连通；

步骤1.3、通过控制台22开启水压泵20，当压力达到设定值时，水压泵20自动停止打压并开始保压阶段，当达到保压时间要求后对水压泵20进行泄压；

步骤1.4、在步骤1.3的整个打压过程中，第二压力采集器19实时记录压力随时间的变化并将数据传输给控制台22，由计算机23输出静水压压力与时间的关系曲线图。

2、柔性接头气密性测试

步骤2.1、将被测试柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把第二压力传感器18安装于柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口上，将第二压力传感器18与第二压力采集器19连通；

步骤2.2、将气压泵21与柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口连通；

步骤2.3、通过控制台22开启气压泵21，当压力达到设定值时，气压泵21自动停止打压，开始保压阶段；当达到保压时间要求后，蘸取肥皂水涂抹于柔性接头25的各部件的连接处，观察是否漏气，测试完成后对气压泵21进行泄压；

步骤2.4、在步骤2.3的整个打压过程中，第二压力采集器19实时记录压力随时间的变化并将数据传输给控制台22，由计算机23可以输出气压与时间的关系曲线图。

3、柔性接头的轴线刚度测试

步骤3.1、将被测试柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把第二压力传感器18安装于柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口上，将第二压力传感器18与第二压力采集器19连通；

步骤3.2、将水压泵20与柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口连通，将第一位移传感器12与柔性接头25下端的延伸件接触连接，第一位移传感器12与第一位移采集器13连通；

步骤3.3、通过控制台22查看第二压力采集器19和第一位移采集器13的数据显示是否正确，如果正确，则分别将第二压力采集器19和第一位移采集器13的数据进行清零；

步骤3.4、通过控制台开启水压泵20，当压力达到设定值时，水压泵20自动停止打压；

步骤3.5、在步骤3.4的整个打压过程中，第二压力采集器19和第一位移采集器13实时记录柔性接头25的轴线位移随压力的变化并将数据传输给控制台22，由计算机23输出柔性接头的轴线位移与压力的关系曲线图，即柔性接头的轴线刚度曲线图。

4、柔性接头的转动刚度测试

步骤4.1、将被测试柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把第二压力传感器18安装于柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口上，将第二压力传感器18与第二压力采集器19连通；

步骤4.2、先将水压泵20与柔性接头25上部的法兰盲板预留连接口连通；再将第一加载油缸2与第二加载油缸3调换位置，并将第一加载油缸2与柔性接头25下端的延伸件通过销轴连接；接着将第一压力传感器6与第一压力采集器7连接，第二位移传感器16与第二位移采集器17连接，角度传感器10与角度采集器11连接；然后在柔性接头下端黏贴应变片9，并将应变片9与应变采集器8连接；最后在柔性接头上黏贴温度传感器14，将温度传感器14与温度采集器15连接；

步骤4.3、通过控制台22查看第二压力采集器19、第一压力采集器7、第二位移采集器17、角度采集器11、应变采集器8和温度采集器15的各项数据显示是否正确，如果正确，则通过控制台22开启水压泵20，当压力达到转动刚度测定所需要的预加压力设定值时，水压泵20自动停止打压，开始保压；

步骤4.4、在步骤4.3的保压期间进行转动刚度测试：

先通过控制台22开启液压站5，第一加载油缸2带动柔性接头转动至平均角度α°(α°一般分别为0°、1°、2°或3°)；再调用第一加载油缸2的运行轨迹波形图，按照交替转动角度±β°(β°一般分别为0.5°、0.75°或1°)开始转动，每个周期为5个循环，具体为：先在平均角度的基础上先加β°，接着减去同样的β°，反复加减各五次为一个周期；

在第一加载油缸2带动柔性接头转动过程中，第一压力采集器7、第二位移采集器17、角度采集器11和应变采集器8实时记录各项数据并传输给控制台22，由计算机23通过数学关系函数计算出柔性接头在各个转动角度下的转动力矩和转动刚度，并绘制出转动力矩与转动角度的关系曲线图和转动刚度与转动角度的关系曲线图。

5、柔性接头的极限转动角度测试

步骤5.1、将被测试柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把第二加载油缸3与柔性接头25下端的延伸件通过销轴连接，将第一压力传感器6与第一压力采集器7连接，将第二位移传感器16与第二位移采集器17连接，将角度传感器10与角度采集器11连接，并在柔性接头下端黏贴应变片9，将应变片9与应变采集器8连接；

步骤5.2、通过控制台22上查看第一压力采集器7、第二位移采集器17、角度采集器11和应变采集器8的各项数据显示是否正确，如果正确，通过控制台22开启液压站5带动第二加载油缸3按照预设的运行轨迹波形图进行运行，当其达到极限行程后，关闭液压站5，使得柔性接头停止转动；

步骤5.3、将第二加载油缸3与柔性接头25下端的延伸件分离，并将第三加载油缸4与柔性接头25下端的延伸件通过销轴连接；同样地，将第一压力传感器6与第一压力采集器7连接，将第二位移传感器16与第二位移采集器17连接，将角度传感器10与角度采集器11连接，并在柔性接头下端黏贴应变片9，将应变片9与应变采集器8连接；

步骤5.4、通过控制台22开启液压站5，第三加载油缸4按照预设的运行轨迹波形图进行运行，在柔性接头转动过程中，时刻观察柔性接头的转动机械卡位和柔性接头的应变值，当柔性接头出现转动机械卡位时，关闭液压站5使得柔性接头停止转动，此时柔性接头的转动角度α°为柔性接头25的极限转动角度。

6、柔性接头电的连续性及电阻测试

如图3所示，先将被测试柔性接头25吊装固定于试验装置框架1上，把柔性接头25与电阻测量仪24连通，若电阻测量仪24能测得电阻值，则证明被测试柔性接头25可以实现电的连续性。测试过程要注意电阻测量仪24的夹头、柔性接头25上部的螺栓及其下部的延伸件与电线的连接良好，避免连接不良导致测试电阻增大。

Claims (7)

1.一种横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，包括框架(1)、控制台(22)和计算机(23)，框架(1)的顶部吊装有柔性接头(25)；

所述框架(1)的外部设有液压站(5)以及与控制台(22)电性连接的水压泵(20)和气压泵(21)，水压泵(20)或气压泵(21)与柔性接头(25)顶部的法兰盲板预留连接口连通；

所述框架(1)内侧壁可拆卸地连接有分别与液压站(5)连接的第一加载油缸(2)、第二加载油缸(3)和第三加载油缸(4)，第一加载油缸(2)、第二加载油缸(3)和第三加载油缸(4)上均固定安装有第一压力传感器(6)、第二位移传感(16)和角度传感器(10)，第一压力传感器(6)通过导线与第一压力采集器(7)连接，第二位移传感(16)通过导线与第二位移采集器(17)连接，角度传感器(10)通过导线与角度采集器(11)连接；

所述柔性接头(25)的下端连接有应变片(9)，应变片(9)通过导线与应变采集器(8)连接，柔性接头(25)顶部的法兰盲板预留连接口安装有第二压力传感器(18)，第二压力传感器(18)通过导线与第二压力采集器(19)连接；柔性接头(25)下端的延伸件上连接有第一位移传感器(12)，第一位移传感器(12)通过导线与第一位移采集器(13)连接；

所述第一压力采集器(7)、应变采集器(8)、角度采集器(11)、第一位移采集器(13)、第二位移采集器(17)和第二压力采集器(19)均通过导线与控制台(22)连接，控制台(22)与计算机(23)连接。

2.根据权利要求1所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述框架(1)的外部还设置有电阻测量仪(24)，电阻测量仪(24)的两端均通过导线与柔性接头(25)的上、下端相连。

3.根据权利要求2所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述柔性接头(25)的侧面黏贴有温度传感器(14)，温度传感器(14)通过导线与温度采集器(15)连接，温度采集器(15)通过导线与控制台(22)连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述应变片(9)黏贴在柔性接头(25)的下端。

5.根据权利要求1-3任一项所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述第一加载油缸(2)、第二加载油缸(3)或第三加载油缸(4)通过销轴与柔性接头(25)下端的延伸件连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述第一加载油缸(2)、第二加载油缸(3)和第三加载油缸(4)均通过销轴与框架(1)的内侧壁连接。

7.根据权利要求1-3任一项所述的横向推力的柔性接头工厂测试系统，其特征在于，所述第一加载油缸(2)为双头活塞油缸，第二加载油缸(3)为单头活塞油缸。

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