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CN104481894B - 离心式潜油电泵井下扭矩测试系统 - Google Patents

离心式潜油电泵井下扭矩测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离心式潜油电泵井下扭矩测试系统。其技术方案是包括潜油电泵井下扭矩测试单元总成、潜油电机保护器、潜油电机和花键，所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成上端与潜油泵的吸入口总成连接，潜油电泵井下扭矩测试单元下端通过花键与潜油电机保护器连接，潜油电机保护器通过花键与潜油电机连接；有益效果是：在潜油电机的电机轴上安装潜油电泵井下无线扭矩传感器，传动装置旋转轴能量和信号同步无线传输的扭矩测试装置，通过封装的方式固定在传动轴上，通过专用导电滑环总成将供电信号输入放大器和测试信号转换器，满足长时间的测试。而且，采用信号线密封总成密封，其密封效果良好。

Description

离心式潜油电泵井下扭矩测试系统
技术领域
本发明涉及一种潜油电泵测试系统，特别涉及一种离心式潜油电泵井下扭矩测试系统。
背景技术
在潜油电泵测试中，离心泵的效率测试基本采用电功计算的方法，基本上采用的是检测电机的运行电流和电机的适时功率因数的方法来检测电机输出扭矩，作为离心泵的输入扭矩，受到测试环境的影响，容易产生误差，离心泵的输入扭矩的准确性对离心泵的泵效测试结果有影响。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种离心式潜油电泵井下扭矩测试系统，该系统能准确的测量井下电机的输出扭矩和泵的输入扭矩。
其技术方案是包括潜油电泵井下扭矩测试单元总成、潜油电机保护器、潜油电机和花键，所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成上端与潜油泵的吸入口总成连接，潜油电泵井下扭矩测试单元总成下端通过花键与潜油电机保护器连接，潜油电机保护器通过花键与潜油电机连接；
所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成包括传动轴、止推轴承、上机械密封总成、信号传输线、无线接收系统、导电滑环总成、无线扭矩传感器、壳体、扭矩测量专用应变片、底座、下机械密封总成、上接头、下接头，其中，壳体、上接头、下接头、上机械密封总成、下机械密封总成、信号线密封总成组成密封的腔体将扭矩测量专用应变片、无线扭矩传感器、导电滑环总成、无线接收系统、信号传输线完全密封，信号传输线通过信号线密封总成从潜油电泵井下扭矩测试单元总成的壳体中引出，然后与地面设备连接；
其中，上接头中的止推轴承承担潜油电泵机组的轴向压力，上机械密封总成、下机械密封总成将井液与潜油电泵井下扭矩测试单元总成隔开保证潜油电泵井下扭矩测试系统的正常运行；扭矩测量专用应变片贴在中潜油电泵井下扭矩测试单元总成的传动轴与传动轴一起转动，扭矩测量专用应变片通过导线与无线扭矩传感器连接，无线扭矩传感器固定在传动轴上与传动轴一起转动，通过导线与导电滑环总成连接，导电滑环总成的内环固定在传动轴上与传动轴一起转动，外环固定在壳体上，通过电磁感应原理产生电能为无线扭矩传感器供电，无线扭矩传感器将测量信号通过无线信号传输给无线接收系统，无线接收系统再将信号通过信号传输线传输到地面专用的计算机终端系统进行数据分析。
上述的信号传输线通过信号线密封总成密封，且所述的信号线密封总成包括外旋钮、外盖、锥形内塞、空腔、传输线通道，锥形内塞为锥形体结构，且内部贯穿有传输线通道，信号传输线从传输线通道穿过，所述的锥形内塞的上部设有外盖，外盖与锥形内塞的顶部之间为空腔，所述的外盖外侧安装外旋钮。
上述的传输线通道的中间设有凸台。
本发明的有益效果是：在潜油电机的电机轴上安装潜油电泵井下无线扭矩传感器，传动装置旋转轴能量和信号同步无线传输到扭矩测试装置，通过封装的方式固定在传动轴上，用耐高温绝缘胶将测试信号转换器、放大器封装、固定，满足高速旋转的要求，通过专用导电滑环总成将供电信号输入放大器和测试信号转换器，满足长时间的测试。无需拆卸、改变现场被测旋转轴的机械结构，而且，采用信号线密封总成密封，其密封效果良好。采用无线传输到网关或路由节点，实用采集控制软件内的应变扭矩转换公式，计算出扭矩值；无线扭矩测试系统，专门用于旋转轴的扭矩和轴功率等物理量的测量。
附图说明
附图1是本发明的安装示意图；
附图2是图1中潜油泵井下扭矩测试单元总成的结构示意图；
附图3是本发明的信号线密封总成的放大图；
上图中：1.潜油电泵井下扭矩测试单元总成，2.潜油电机保护器，3.潜油电机，4.花键，5.传动轴，6.止推轴承，7.上机械密封总成，8.信号传输线，9.无线接收系统，10.导电滑环总成，11.无线扭矩传感器，12.壳体，13.扭矩测量专用应变片，14.底座，15.下机械密封总成，16.上接头，17.下接头，18.信号线密封总成，19.专用计算机终端系统；
外旋钮18.1、外盖18.2、锥形内塞18.3、空腔18.4、传输线通道18.5、凸台18.6。
具体实施方式
结合附图1-3，对本发明作进一步的描述：
本实用新型包括潜油电泵井下扭矩测试单元总成1、潜油电机保护器2、潜油电机3和花键4，所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成1上端与潜油泵的吸入口总成连接，潜油电泵井下扭矩测试单元总成1下端通过花键4与潜油电机保护器2连接，潜油电机保护器2通过花键4与潜油电机3连接；
所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成1包括传动轴5、止推轴承6、上机械密封总成7、信号传输线8、无线接收系统9、导电滑环总成10、无线扭矩传感器11、壳体12、扭矩测量专用应变片13、底座14、下机械密封总成15、上接头16、下接头17，其中，壳体12、上接头16、下接头17、上机械密封总成7、下机械密封总成15、信号线密封总成18组成密封的腔体将扭矩测量专用应变片13、无线扭矩传感器11、导电滑环总成10、无线接收系统9、信号传输线8完全密封，信号传输线8通过信号线密封总成18从潜油电泵井下扭矩测试单元总成1的壳体12中引出，然后与地面设备连接；
其中，上接头16中的止推轴承6承担潜油电泵机组的轴向压力，上机械密封总成7、下机械密封总成15将井液与潜油电泵井下扭矩测试单元总成1隔开保证潜油电泵井下扭矩测试系统的正常运行；扭矩测量专用应变片13贴在中潜油电泵井下扭矩测试单元总成1的传动轴5与传动轴5一起转动，扭矩测量专用应变片13通过导线与无线扭矩传感器11连接，无线扭矩传感器11固定在传动轴5上与传动轴一起转动，通过导线与导电滑环总成10连接，导电滑环总成10的内环固定在传动轴5上与传动轴一起转动，外环固定在壳体12上，通过电磁感应原理产生电能为无线扭矩传感器11供电，无线扭矩传感器11将测量信号通过无线信号传输给无线接收系统9，无线接收系统9再将信号通过信号传输线8传输到地面专用的计算机终端系统19进行数据分析。
参照附图3，信号传输线8通过信号线密封总成18密封，且所述的信号线密封总成18包括外旋钮18.1、外盖18.2、锥形内塞18.3、空腔18.4、传输线通道18.5，锥形内塞18.3为锥形体结构，且内部贯穿有传输线通道18.5，信号传输线8从传输线通道18.5穿过，所述的锥形内塞18.3的上部设有外盖18.2，外盖18.2与锥形内塞18.3的顶部之间为空腔18.4，所述的外盖18.2外侧安装外旋钮18.1。
另外，传输线通道18.5的中间设有凸台18.6，起到更好的密封效果。
本发明采用无线扭矩传感器，采用可直接在线接测得无线扭矩传感器。直接在被测轴上安装传感器，无需拆卸、改变现场被测旋转轴的机械结构，采用无线传输到网关或路由节点，实用采集控制软件内的应变扭矩转换公式，计算出扭矩值。节约反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，无线数字信号传输方式消除了长电缆传输和集流环带来的噪声干扰，整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。
无线扭矩测试系统，专门用于旋转轴的扭矩和轴功率等物理量的测量。测试系统采用WiFi无线通讯技术，可实时完成对旋转轴扭转、轴功率信号的适调、采集并将数据无线传送至数据接收装置，再由信号传输系统井数据输入计算机实时存储和显示。
本测试装置安装在高速旋转的传动轴上，转速达到２８５０转／分钟，受到套管尺寸限制，安装空间狭小、较大的离心力等因素，采用无线扭矩测试信号。
传动装置旋转轴能量和信号同步无线传输的扭矩测试装置，通过封装的方式固定在传动轴上，用耐高温绝缘胶将测试信号转换器、放大器封装、固定，满足高速旋转的要求，通过专用导电滑环将供电信号输入放大器和测试信号转换器，满足长时间的测试。
另外，井下止推轴承部分：采用专门的止推承载结构，承受离心泵产生的轴向力，减少轴向力对传动轴的应力影响，保证测试结果的精度。
还有，信号传输部分：通过专门的滑环结构，将系统内的无线信号转换成有线信号，经过专用的信号缆输入到计算系统中去，进行数据分析处理。
本测试装置安装在高速旋转的传动轴上，转速达到２８５０转／分钟，受到套管尺寸限制，安装空间狭小、较大的离心力等因素，采用无线扭矩测试信号。在潜油电机的电机轴上安装潜油电泵井下无线扭矩传感器，传动装置旋转轴能量和信号同步无线传输的扭矩测试装置，通过封装的方式固定在传动轴上，用耐高温绝缘胶将测试信号转换器、放大器封装、固定，满足高速旋转的要求，通过专用导电滑环总成将供电信号输入放大器和测试信号转换器，满足长时间的测试。无需拆卸、改变现场被测旋转轴的机械结构，采用无线传输到网关或路由节点，实用采集控制软件内的应变扭矩转换公式，计算出扭矩值。无线扭矩测试系统，专门用于旋转轴的扭矩和轴功率等物理量的测量。测试系统采用WiFi无线通讯技术，可实时完成对旋转轴扭转、轴功率信号的适调、采集并将数据无线传送至数据接收装置，再由信号传输系统井数据输入计算机实时存储和显示。根据测试要求，对于被测试的保护器和离心泵会产生较大的轴向力，会对电机的运转产生破坏作用，通过专用止推轴承设计，承载轴向力，保护电机正常工作保证测试结果的精度。

Claims (3)

1.一种离心式潜油电泵井下扭矩测试系统，其特征是：包括潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）、潜油电机保护器（2）、潜油电机（3）和花键（4），所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）上端与潜油泵的吸入口总成连接，潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）下端通过花键（4）与潜油电机保护器（2）连接，潜油电机保护器（2）通过花键（4）与潜油电机（3）连接；
所述的潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）包括传动轴（5）、止推轴承（6）、上机械密封总成（7）、信号传输线（8）、无线接收系统（9）、导电滑环总成（10）、无线扭矩传感器（11）、壳体（12）、扭矩测量专用应变片（13）、底座（14）、下机械密封总成（15）、上接头（16）、下接头（17），其中，壳体（12）、上接头（16）、下接头（17）、上机械密封总成（7）、下机械密封总成（15）、信号线密封总成（18）组成密封的腔体将扭矩测量专用应变片（13）、无线扭矩传感器（11）、导电滑环总成（10）、无线接收系统（9）、信号传输线（8）完全密封，信号传输线（8）通过信号线密封总成（18）从潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）的壳体（12）中引出，然后与地面设备连接；
其中，上接头（16）中的止推轴承（6）承担潜油电泵机组的轴向压力，上机械密封总成（7）、下机械密封总成（15）将井液与潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）隔开保证潜油电泵井下扭矩测试系统的正常运行；扭矩测量专用应变片（13）贴在潜油电泵井下扭矩测试单元总成（1）的传动轴（5）与传动轴（5）一起转动，扭矩测量专用应变片（13）通过导线与无线扭矩传感器（11）连接，无线扭矩传感器（11）固定在传动轴（5）上与传动轴一起转动，通过导线与导电滑环总成（10）连接，导电滑环总成（10）的内环固定在传动轴（5）上与传动轴一起转动，外环固定在壳体（12）上，通过电磁感应原理产生电能为无线扭矩传感器（11）供电，无线扭矩传感器（11）将测量信号通过无线信号传输给无线接收系统（9），无线接收系统（9）再将信号通过信号传输线（8）传输到地面专用的计算机终端系统（19）进行数据分析。
2.根据权利要求1所述的离心式潜油电泵井下扭矩测试系统，其特征是：所述的信号传输线（8）通过信号线密封总成（18）密封，且所述的信号线密封总成（18）包括外旋钮（18.1）、外盖（18.2）、锥形内塞（18.3）、空腔（18.4）、传输线通道（18.5），锥形内塞（18.3）为锥形体结构，且内部贯穿有传输线通道（18.5），信号传输线（8）从传输线通道（18.5）穿过，所述的锥形内塞（18.3）的上部设有外盖（18.2），外盖（18.2）与锥形内塞（18.3）的顶部之间为空腔（18.4），所述的外盖（18.2）外侧安装外旋钮（18.1）。
3.根据权利要求2所述的离心式潜油电泵井下扭矩测试系统，其特征是：所述的传输线通道（18.5）的中间设有凸台（18.6）。
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