一种液压动力单元测试装置
阅读说明：本技术 一种液压动力单元测试装置 (Hydraulic power unit testing device ) 是由 朱杰然 袁晓琪 侯煜琨 董谦 孙鹏 张玉 崔玖菊 杨宁宁 张明 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种液压动力单元测试装置,属于石油钻井工程领域,包括支撑机构,所述支撑机构包括底座和设置在所述底座上的安装轴；安装在所述安装轴上的液压动力单元,所述液压动力单元提供液压力；套设在所述安装轴上的测力环总成,所述测力环总成接收所述液压动力单元施加的压力；以及数据采集及控制系统,所述数据采集及控制系统连接所述液压动力单元并控制所述液压动力单元的液压动力,所述数据采集及控制系统还连接所述测力环总成并采集测力环总成受到的压力。(The invention provides a hydraulic power unit testing device, which belongs to the field of petroleum drilling engineering and comprises a supporting mechanism, wherein the supporting mechanism comprises a base and an installation shaft arranged on the base; a hydraulic power unit mounted on the mounting shaft, the hydraulic power unit providing hydraulic pressure; the force measuring ring assembly is sleeved on the mounting shaft and receives pressure applied by the hydraulic power unit; and the data acquisition and control system is connected with the hydraulic power unit and controls the hydraulic power of the hydraulic power unit, and is also connected with the force measuring ring assembly and acquires the pressure applied to the force measuring ring assembly.)
技术领域
本发明涉及一种液压动力单元测试装置，尤其是用于旋转导向工具的液压动力单元的测试，属于石油钻井工程领域。
背景技术
旋转导向钻井系统是水平井、定向井、大位移井等复杂结构井的重要钻井工具。旋转导向钻井系统通过外壳旋转或绝大部分外壳旋转，极短部分不旋转来降低托压现象，实现更深、更长段的水平井、定向井施工。近几年来旋转导向钻井系统逐渐成为普及的导向钻井技术，成为高效钻井的关键技术之一。旋转导向钻井系统中的液压动力单元是导向系统的偏置机构，是钻头造斜的唯一动力来源，对旋转导向钻井系统的造斜率效果、施工安全性至关重要。
目前旋转导向钻井系统的液压动力单元缺乏系统的寿命和安全性测试，液压动力单元是弧形的结构，并且工作时处于旋转状态，很难进行测试。如果不能精确测试液压动力单元，在使用时缺乏数据支撑，容易出现高压密封、液压元件等的失效的问题，导致液压动力单元失效，进而影响整个旋转导向钻井系统失效，影响施工进度和效果。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种液压动力单元测试装置，能够对弧形的液压动力单元进行测试。
本发明提出了一种液压动力单元测试装置，包括：
支撑机构，所述支撑机构包括底座和设置在所述底座上的安装轴；
安装在所述安装轴上的液压动力单元，所述液压动力单元提供液压力；
套设在所述安装轴上的测力环总成，所述测力环总成接收所述液压动力单元施加的压力；以及
数据采集及控制系统，所述数据采集及控制系统连接所述液压动力单元并控制所述液压动力单元的液压动力，所述数据采集及控制系统还连接所述测力环总成并采集测力环总成受到的压力。
本发明的进一步改进在于，所述测力环总成包括圆环形的支撑环和设置在所述支撑环上的承力座总成，所述支撑环的周向上设置若干定位装置；
其中，所述支撑环套设在安装轴的外侧面，所述定位装置将所述支撑环与所述安装座同轴固定。
本发明的进一步改进在于，所述承力座总成包括与所述液压动力单元接触的承压鞋，所述承压鞋通过承压块连接有测力传感器；所述测力传感器连接所述数据采集及控制系统；
所述支撑环上设置有若干承压块安装孔，所述承压块安装在所述承压块安装孔内。
本发明的进一步改进在于，所述测力传感器的外侧连接有承力座，所述承力座固定连接所述支撑环。
本发明的进一步改进在于，所述定位装置包括定位螺钉，所述定位螺钉穿过所述支撑环的外壁，其端部伸入到所述支撑环的内部；所述定位螺钉的端部设置有内侧为弧形的定位鞋。
本发明的进一步改进在于，所述安装轴的侧壁上设置有若干安装槽，所述液压动力单元设置在所述安装槽内。
本发明的进一步改进在于，所述液压动力单元的数量至少三个，其均匀布置在所述安装轴的周向上；所述承力座总成的数量与所述液压动力单元的数量相同，两者一一对应设置。
本发明的进一步改进在于，所述底座的两端设置有V型支撑件，所述安装轴的两端分别设置在所述V型支撑件的开口上。
本发明的进一步改进在于，所述V型支撑件的两侧设置有可转动和锁定的滚轮，所述安装轴与所述滚轮相连并随时所述滚轮转动而转动。
本发明的进一步改进在于，所述数据采集及控制系统包括第一计算机和第二计算机，所述第一计算机通过第一采集器连接并控制所述液压动力电单元；所述第二计算器通过第二采集器连接所述承力座总成，并采集所述承力座总成接收的压力信息。
本发明的进一步改进在于，所述稳定套的上端和下端连接有泥浆外轴承，所述芯轴的环形凹槽的上端和下端设置有与所述泥浆外轴承相配合的泥浆内轴承。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一种液压动力单元测试装置，能够对弧形的液压动力单元进行测试，其能够快速、准确的对旋转导向专用液压系统进行性能评价，具有结构简单、操作方便、测量准确的优点。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的液压动力单元测试装置的结构示意图，显示了数据采集及控制系统连接的状态；
图2所示为本发明的一个实施例的液压动力单元测试装置的结构示意图，显示了支撑机构和测力环总成的连接状态；
图3所示为本发明的一个实施例的测力环总成的结构示意图。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、支撑机构，2、测力环总成，3、数据采集及控制系统，4、液压动力单元，11、底座，12、安装轴，13、V型支撑件，14、滚轮，21、支撑环，22、承力座总成，23、定位装置，24、承压鞋，25、承压块，26、测力传感器，27、承力座，28、定位螺钉，29、定位鞋，31、第一计算机，32、第二计算机，33、第一采集器，34、第二采集器。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种液压动力单元测试装置，包括支撑机构1。所述支撑机构1包括底座1和安装轴12，底座1用于支撑其他组件。安装轴12设置在底座1上，并且能够在底座1上旋转。安装轴12上设置有液压动力单元4，所述液压动力单元4能够提供液压动力，也是本实施例的被测试部件。安装轴12的外侧面设置有测力环总成2，测力环总成2总体上是一个环形的机构，其套设在安装轴12上。测力环总成2接收所述液压动力单元4施加的压力。本实施例所述的液压动力单元测试装置还包括数据采集及控制系统3，所述数据采集及控制系统3连接所述液压动力单元4并控制所述液压动力单元4的液压动力，所述数据采集及控制系统3还连接所述测力环总成2并采集测力环总成2受到的压力。
在使用根据本实施例所述液压动力单元测试装置进行测试时，将液压动力单元4固定设置在安装轴12上，再将测力环总成2套设在安装轴12上，通过数据采集及控制系统3控制所述液压动力单元4启动，液压动力单元4向所述测力环总成2施加压力，测力环总成2采集的压力输入到数据采集及控制系统3，数据采集及控制系统3根据数据进行处理，从而实现对液压动力单元4的测量和标定。在本实施例中，安装轴12旋转连接在底座1上，在进行实验时，能够通过旋转测量在旋转状态时液压动力单元4的压力数据，以更接近真实的旋转导向工具。
在一个实施例中，如图2所示，所述测力环总成2包括支撑环21和承力座总成22。支撑环21为圆环形的结构，其内径比安装轴12的外径大，使支撑环21可以套在安装轴12的外面。支撑环21的周向上设置若干定位装置23，定位装置23能够固定支撑环21和安装轴12的位置，避免支撑环21和安装轴12之间发生相对转动，同时也能够保证支撑环21和安装轴12同轴。承力座总成22能够承受液压动力单元4施加的压力，并将压力数据传递给数据采集及控制系统3。
在一个优选的实施例中，如图3所示，所述承力座总成22包括承力鞋，承力鞋接触液压动力单元4并接收液压动力单元4施加的压力。承力鞋的内侧面(朝向液压动力单元4的一侧)为弧形，其弧度与液压动力单元4的外壁和安装轴12的外壁的弧度相对应，使承力鞋的内侧面与液压动力单元4的外侧面相匹配。承力鞋的外侧面(远离液压动力单元4的一侧)连接有承压块25，承压块25的外侧面连接测力传感器26。
在本实施例中，承压鞋24和承压块25起到传递压力的作用，测力传感器26用于测量传递的压力，并且测力传感器26通过导线连接数据采集及控制系统3，将采集的压力数据传递给数据采集及控制系统3。
支撑环21的周向上设置有若干承压块25安装孔，承压块25安装孔为通孔，其形状与承压块25相匹配，用于安装承压块25。承压块25可以在承压孔内小范围滑动，以传递压力。
在一个优选的实施例中，承压鞋24内表面呈与安装轴12外表面扣合的圆弧形，外表面呈半圆球状凸起，整体呈长条状，每一个长条状的承压鞋24对应一个液压动力单元4的执行部件。承压块25是内表面呈与承压鞋24外表面半球形凸起扣合的半球形凹陷，外表面呈圆形平面的圆柱体。所述的测力传感器26是下表面为测力平面上表面为带有螺丝孔的平面，侧壁出线的圆柱状。
在一个实施例中，如图3所示，所述测力传感器26的外侧连接有承力座27，承力座27固定连接支撑环21。在本实施例中，承力座27与支撑环21之间通过大螺钉相连，承力座27与测力传感器26之间通过小螺钉相连。优选地，所述的承力座27是整体呈正方形，内表面中心有圆柱孔，上表面有固定测力传感器26的螺丝孔和固定承力座27的大螺丝孔，侧面留有测力传感器26的出线孔。
在根据本实施例所述的液压动力单元测试装置中，承力座27能够起到支撑所述测力传感器26的作用。在测力传感器26接收到承压块25和承压鞋24传递的压力时，由于承力座27的支撑，测力传感器26不会随压力移动，这样能够测量出更为准确的结果。
在一个实施例中，所述定位装置23包括定位螺钉28和设置在定位螺钉28端部的定位鞋29，在本实施例中，所述定位螺钉28的端部为远离螺钉头的一端。支撑环21的外壁上设置有多个螺孔，螺孔与定位螺钉28相匹配。定位螺钉28旋入螺孔内，其端部伸入到支撑环21的内部。定位鞋29设置在定位螺钉28的端部，支撑环21与安装轴12之间，用于支撑支撑环21和安装轴12。其中，定位鞋29的内侧为弧形的结构，其内侧的弧度与安装轴12外壁的弧度相匹配。
在如图3所示的本实施例中，定位装置23均匀布置在定位环的周向上，其数量至少为三个，两个定位装置23之间的夹角最大为120度。这样能够均匀地支撑定位装置23和安装轴12，保证稳定。在连接支撑环21和安装轴12时，将支撑环21套设在安装轴12上，并通过旋转定位螺钉28将定位鞋29顶在安装轴12上，使支撑环21与安装轴12固定。
在一个实施例中，所述安装轴12的侧壁上设置有若干安装槽，所述液压动力单元4设置在所述安装槽内。液压动力单元4的主体为弧形的机构，其弧度与安装轴12侧壁的弧度相匹配，在液压动力单元4安装后，内径、外径与安装轴12分别相同。
在一个优选的实施例中，所述液压动力单元4的数量至少三个，其均匀布置在所述安装轴12的周向上；所述承力座总成22的数量与所述液压动力单元4的数量相同，每一个承力座总成22均对应一个液压动力单元4。
在一个实施例中，如图1所示，所述底座1的两端设置V型支撑件13，V型支撑件13上端设置V型的开口，安装轴12设置在V型开口之间的位置。优选地，所述V型支撑件13的两侧设置有可转动和锁定的滚轮14，所述安装轴12与所述滚轮14相连并随时所述滚轮14转动而转动。
在使用根据本实施例所述的液压动力单元测试装置时，通过旋转滚轮14能够带动安装轴12旋转，在试验时，能模拟旋转导向工具实际工作时旋转的状态。
在一个实施例中，所述数据采集及控制系统3包括第一计算机31，所述第一计算机31连接有第一采集器33，所述第一采集器33连接所述液压动力单元4。第一计算机31向液压动力单元4输出控制指令，控制所述液压动力单元4动作。数据采集及控制系统3还包括第二计算机32，所述第二计算机32连接有第二采集器34，第二采集器34通过导线连接承力座总成22的测力传感器26。测力传感器26检测的来自液压动力电单元的压力信息，并通过第二采集器34传递给第二计算器。第二计算器通过压力信息进行分析和处理。
在本实施例中，所述安装轴12为圆筒形的结构，所述第一采集器33通过三组信号线连接三个液压动力单元4。三组信号线通过安装轴12的中心孔伸入到安装轴12内，并连接所述液压动力单元4。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。