CN219101556U - 一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油钻机泥浆泵的测试技术领域，具体涉及一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，以解决目前常规使用的三缸泥浆泵测试平台由于额定压力低、排量小、动力不足等缺陷而无法测试五缸泥浆泵的问题。该测试平台主要由电控系统、憋压系统、冷却系统、润滑系统、监测系统组成，电控系统实现系统综合控制；憋压系统实现大排量和高泵压的两种五缸泥浆泵测试模式的切换；冷却系统水温自动调节；润滑系统实现传动系统的自动润滑；监测系统可实时对压力、流量、温度、液位等数据进行采集、监测、存储、打印。该平台实现了五缸泥浆泵不同排量、不同泵压的功能性测试，并实时监测系统运行情况，生成完整的数据报表，方便对设备性能进行分析。

Description

一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台

技术领域

本实用新型涉及石油钻机泥浆泵的测试技术领域，具体涉及一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台。

背景技术

在石油开采过程中，与石油钻机相配套的泥浆泵具有重要的功能性作用，目前，大多数石油钻机仍使用三缸泥浆泵，而对于三缸泥浆泵的测试平台，则随着三缸泥浆泵使用频率的降低而减少。同时，在面对地层复杂、压力高、泥浆密度大等恶劣工况的钻井条件下，常规的三缸泥浆泵已经无法满足钻井需求，而新兴的五缸泥浆泵与常规F-2200HL三缸泥浆泵相比，重量减轻约43%，体积减小约20%，效率提高6%左右，且因为具有排量大、压力波动小、效率高以及市场适应性好等优势而被广泛使用。

目前，现有的泥浆泵测试平台主要服务于三缸泥浆泵，由于原平台额定压力低、排量小、动力不足等问题而导致无法测试五缸泥浆泵，严重影响了产品的改进及研发，因此迫切需要设计一种能够更加有效地测试五缸泥浆泵的测试平台，以满足更多五缸泥浆泵的使用需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，以解决上述背景中所提到的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台, 包括电控系统、憋压系统、冷却系统、润滑系统、集中测控台以及监测系统,电控系统中的电控系统PLC分别电气连接有憋压系统PLC、冷却系统PLC、润滑系统PLC、工控机、压力传感器、温度传感器、电磁流量计以及液位传感器，电控系统PLC、憋压系统PLC、冷却系统PLC、润滑系统PLC、工控机、压力传感器、温度传感器、电磁流量计以及液位传感器之间构成PROFINET网络，参数数据双向传递。

进一步地，电控系统PLC选用西门子S7-1500系列，工控机选用19″工控机，用于系统监视、数据存储、历史数据查询以及按要求生成报表和趋势图，电控系统PLC与设置在五缸泥浆泵上的第一变频器和第二变频器相连接，憋压系统的内部设置有闸阀，冷却系统内设置有第一循环罐和第二循环罐，且冷却系统PLC均与第一循环罐和第二循环罐上的循环罐控制箱相连接，润滑系统内设置有油箱，油箱通过管路连接有第一油泵，油箱的底部支架上还设置有第一加热器，且所述润滑系统PLC均与第一油泵、第一加热器的控制器相连接。

进一步地，所述第一变频器和第二变频器均选用1200kW变频器，采用两种控制方式，并联使用时控制单电机大功率五缸泥浆泵，独立运行时控制双电机五缸泥浆泵。

进一步地，憋压系统PLC选用西门子S7-1200系列，闸阀选用高性能、高精度闸阀，闸阀包括电动闸阀1和电动闸阀3，憋压系统还包括有压力变送器1、2、3以及气动调压阀1、2、3，闸阀额定工作压力70MPa，大排量工况时额定压力可达25Mpa，阀门定位器控制信号为4-20mA，可精确调节五缸泥浆泵试验压力,压力波动不大于±0.5MPa，同时具备本地和远程两种方式的压力控制功能。

进一步地，所述压力传感器、温度传感器、电磁流量计以及液位传感器均集成在所述监测系统的控制线路上，且压力传感器、电磁流量计均安装在所述闸阀上，温度传感器安装在五缸泥浆泵的高压软管进水口上，液位传感器安装在所述第一循环罐和第二循环罐上，各个传感器对五缸泥浆泵及管线压力、各部位温度、冷却前后的循环水温度、润滑油温度、管道中水流量、循环罐液位等信号完成采集、监测，并通过所述工控机进行存储、打印。

进一步地，所述第一循环罐和第二循环罐之间通过管路相互串联，且第一循环罐上设置有第一散热器，第二循环罐上设置有相互串联的第二散热器和第三散热器。

进一步地，冷却系统PLC选用西门子S7-200 SMART系列，第一循环罐和第二循环罐选用有效容积60 m³的循环罐，第一散热器、第二散热器、第三散热器均选用25kW、AC380V的轴流风机，第一散热器将第一循环罐中的热水散热处理后循环至第二循环罐中，确保水温不超过60℃。

进一步地，所述润滑系统PLC还通过油泵控制器连接有第二油泵，润滑系统PLC通过加热器控制器连接有第二加热器，且所述油箱的底部安装架上还设置有散热风机。

进一步地，油箱选用50L油箱，润滑系统PLC选用西门子S7-1200系列，第一油泵及第二油泵均选用4kW、AC380V油泵，保证系统运行时油压不低于0.3Mpa，散热风机选用4kW、AC380V轴流风机，用于油散热，保证系统运行时油温不超过45℃，第一加热器和第二加热器均选用4kW、AC380V加热器，用于油加热，保证系统运行前油温不低于20℃。

进一步地，所述集中测控台上还设置有HMI触摸器，HMI触摸器选用15″触摸屏，HMI触摸器用于系统操作。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型五缸泥浆泵的测试平台，完全满足了五缸泥浆泵的大排量、高泵压的性能测试。适用性强，可测试不同类型的五缸泥浆泵，也可测试常规泥浆泵；操作简单，减少工作量，控制系统实现一键转换；自动化程度高，润滑、冷却完全自动化，根据温度设置，自动启停电机；系统之间设置的保护机制及互锁功能，有效防止误操作，保护人员及设备的安全；远程实时监控各系统运行参数，便于发现问题，排除安全隐患；通过PLC对运行数据的分析处理，及时掌握泥浆泵的测试效果。

附图说明

图1为本实用新型的整体控制装置连接示意图。

图2为本实用新型的压力调节流程示意图。

附图标记含义如下：

1、电控系统；2、憋压系统；3、冷却系统；4、润滑系统；5、监测系统；6、电控系统PLC；7、憋压系统PLC；8、冷却系统PLC；9、润滑系统PLC；10、第一变频器；11、第二变频器；12、HMI触摸器；13、工控机；14、闸阀；15、第一循环罐；16、第二循环罐；17、第一散热器；18、第二散热器；19、第三散热器；20、油箱；21、第一油泵；22、第二油泵；23、散热风机；24、第一加热器；25、第二加热器；26、压力传感器；27、温度传感器；28、电磁流量计；29、液位传感器；30、集中测控台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型对作进一步说明。

如图1-2所示，一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台, 包括电控系统1、憋压系统2、冷却系统3、润滑系统4、集中测控台30以及监测系统5, 集中测控台30上安装有HMI触摸器12。电控系统1中的电控系统PLC6分别电气连接有憋压系统PLC7、冷却系统PLC8、润滑系统PLC9、工控机13、压力传感器26、温度传感器27、电磁流量计28以及液位传感器29。电控系统PLC6与安装在五缸泥浆泵上的第一变频器10和第二变频器11相连接，憋压系统2内部安装有电动闸阀1和电动闸阀3、压力变送器1、2、3以及气动调压阀1、2、3，冷却系统3内安装有通过管路相互串联的第一循环罐15和第二循环罐16，且第一循环罐15上安装有第一散热器17，第二循环罐16上安装有相互串联的第二散热器18和第三散热器19，冷却系统PLC8均与第一循环罐15和第二循环罐16上的循环罐控制箱相连接。压力传感器26、温度传感器27、电磁流量计28以及液位传感器29均集成在所述监测系统5的控制线路上，且压力传感器26、电磁流量计28均安装在闸阀14上，温度传感器27安装在五缸泥浆泵的高压软管进水口上，液位传感器29安装在所述第一循环罐15和第二循环罐16上。润滑系统4内安装有油箱20，油箱20通过管路连接有第一油泵21，油箱20的底部支架上安装有第一加热器24，油箱20的底部安装架上还安装有散热风机23，且润滑系统PLC9均与第一油泵21、第二油泵22、第一加热器24及第二加热器25的控制器相连接。

本实用新型五缸泥浆泵的测试平台的控制逻辑为：电控系统1控制五缸泥浆泵运行，同时控制润滑系统4工作，然后经过憋压系统2向五缸泥浆泵中泵入测试介质清水，为五缸泥浆泵憋压，憋压后经过五缸泥浆泵管路的水温逐渐升高，并流入冷却系统3中的第一循环罐15和第二循环罐16，经过冷却系统3冷却后再通过五缸泥浆泵的出液管口排出，通过监测系统5对该过程的实时数据监测及记录，并进行数据分析，以此实现五缸泥浆泵的功能测试。

测试平台测试开始前，由外部提供一路容量3200A，AC600V或AC690V的电源，经过电控系统1为其他系统供电，同时，在集中测控台30选择当前需要测试的900kW双电机驱动的五缸泥浆泵，由第一变频器10和第二变频器11驱动五缸泥浆泵正常运转，同时确保润滑系统4、冷却系统3已正常启动工作。在测试过程进行时，将五缸泥浆泵调至相应的泵冲，并向五缸泥浆泵中泵入测试介质清水，待排量达到设计要求并稳定时，再调节憋压系统2的电动闸阀1或电动闸阀3，使五缸泥浆泵工作压力逐渐升高，直至达到测试要求压力，并运转至规定时间后泄压。在测试期间，通过集中测控台30上的工控机13实时检测各设备的运行情况并记录和处理各设备关键运行部位的参数，测试完成后，根据需要生成报表及曲线图，从而得到五缸泥浆泵的功能测试数据。

如图2所示，五缸泥浆泵满功率及高压试车用管线1管路，五缸泥浆泵25MPa以内大流量试车用管线2管路。满功率及高压试车时，闸阀14的电动闸阀3（C5）关闭，电动闸阀1（C4）打开，通过对管线1上气动调压阀1（C1）、气动调压阀2（C2）的调压阀逐级调节，逐级加压进行五缸泥浆泵试车。大流量试车时，闸阀14的电动闸阀1（C4）关闭，电动闸阀3（C5）打开，通过对管线2上气动调压阀3（C3）调压阀逐级调节，逐级加压到五缸泥浆泵大排量试车所需排出压力后进行大排量试车。

Claims (5)

1.一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台, 包括电控系统（1）、憋压系统（2）、冷却系统（3）、润滑系统（4）、集中测控台（30）以及监测系统（5）,其特征是：所述电控系统（1）中的电控系统PLC（6）分别电气连接有憋压系统PLC（7）、冷却系统PLC（8）、润滑系统PLC（9）、工控机（13）、压力传感器（26）、温度传感器（27）、电磁流量计（28）以及液位传感器（29），所述电控系统PLC（6）与设置在五缸泥浆泵上的第一变频器（10）和第二变频器（11）相连接，所述憋压系统（2）的内部设置有闸阀（14），冷却系统（3）内设置有第一循环罐（15）和第二循环罐（16），且冷却系统PLC（8）均与第一循环罐（15）和第二循环罐（16）上的循环罐控制箱相连接，润滑系统（4）内设置有油箱（20），油箱（20）通过管路连接有第一油泵（21），油箱（20）的底部支架上还设置有第一加热器（24），且所述润滑系统PLC（9）均与第一油泵（21）、第一加热器（24）的控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，其特征是：所述压力传感器（26）、温度传感器（27）、电磁流量计（28）以及液位传感器（29）均集成在所述监测系统（5）的控制线路上，且压力传感器（26）、电磁流量计（28）均安装在所述闸阀（14）上，温度传感器（27）安装在五缸泥浆泵的高压软管进水口上，液位传感器（29）安装在所述第一循环罐（15）和第二循环罐（16）上。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，其特征是：所述第一循环罐（15）和第二循环罐（16）之间通过管路相互串联，且第一循环罐（15）上设置有第一散热器（17），第二循环罐（16）上设置有相互串联的第二散热器（18）和第三散热器（19）。

4.根据权利要求1所述的一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，其特征是：所述润滑系统PLC（9）还通过油泵控制器连接有第二油泵（22），润滑系统PLC（9）通过加热器控制器连接有第二加热器（25），且所述油箱（20）的底部安装架上还设置有散热风机（23）。

5.根据权利要求1所述的一种石油钻机五缸泥浆泵测试平台，其特征是：所述集中测控台（30）上设置有HMI触摸器（12）。

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