[发明专利]抽油泵泵筒参数自动测量方法、系统与管道机器人

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种抽油泵泵筒参数自动测量方法、系统与管道机器人，以实现油田用抽油泵泵筒内径、泵筒内表面硬度、泵筒内表面粗糙度的自动测量。

背景技术

油田用抽油泵是油田生产的重要设备，泵筒质量合格与否直接决定抽油泵的质量。抽油泵泵筒测量参数主要包括泵筒内径、泵筒内表面硬度、泵筒内表面粗糙度。现有的内径测量方法大多采用气动量仪；泵筒内表面硬度只能测量泵筒两端一定深度硬度，尚无全长测量技术；泵筒内表面粗糙度几乎不能测量。

发明内容

本发明实施例提供一种抽油泵泵筒参数自动测量方法、系统与管道机器人，以填补抽油泵泵筒全参数自动化检测技术的空白，确保抽油泵质量，减少不合格抽油泵对油田生产造成的巨大损失，保证油井的正常生产及提高油田的经济效益。

本发明实施例的目的之一是，提供一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人，所述机器人包括：控制装置以及与所述控制装置连接的泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置和锁定装置；所述泵筒内径测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内径参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内径参数；所述泵筒内表面粗糙度测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内表面粗糙度参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内表面粗糙度参数；所述泵筒内表面硬度测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内表面硬度参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内表面硬度参数；所述驱动装置，用于驱动所述机器人前进和后退；所述锁定装置，用于在所述机器人移动过程中，对所述机器人的位置进行锁定；所述控制装置，用于接收外部指令，对所述泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置以及锁定装置的工作状态进行控制；根据接收的内径参数、内表面粗糙度参数以及内表面硬度参数，生成所述泵筒的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值。

所述泵筒内径测量装置位于管道机器人前端，包括：电子长度测量仪和泵筒内径测量液压缸；当不需要进行参数测量时，所述电子长度测量仪隐藏于机器人内部；当需要进行参数测量时，所述电子长度测量仪由泵筒内径测量液压缸驱动，从机器人前端伸出，进行泵筒内径参数的测量，并将所测得的参数值反馈给所述控制装置。

所述泵筒内表面粗糙度测量装置包括：泵筒粗糙度测量液压缸、泵筒粗糙度测量电机、传动轴、导轨以及粗糙度探头；所述泵筒粗糙度测量液压缸，用于驱动所述泵筒粗糙度测量电机、传动轴、导轨以及粗糙度探头从所述机器人内部伸出，并与泵筒内表面接触；所述粗糙度测量电机，用于通过传动轴带动粗糙度探头沿导轨在泵筒内壁上行走一段距离；所述粗糙度探头，用于在行走过程中，获取振动信号，并将所述振动信号反馈给所述控制装置；所述控制装置，具体用于根据所述振动信号获得测试点的内表面粗糙度值。

所述泵筒内表面硬度测量装置包括：金刚石圆锥头和泵筒硬度测量液压缸；所述泵筒硬度测量液压缸，用于驱动所述金刚石圆锥头在所述泵筒内表面进行试压操作；所述金刚石圆锥头，用于将试压所得的压痕深度反馈给所述控制装置；所述控制装置，具体用于根据所述压痕深度获得测试点的洛氏硬度值。

所述驱动装置包括：前进驱动单元和后退驱动单元，分别用于驱动所述机器人前进和后退；每个驱动单元包括：蜗杆、蜗轮、轮胎、曲柄连杆、车轮驱动电机和弹簧；所述电机通过曲柄连杆将动力传递给蜗杆和蜗轮，以实现轮胎的转动；所述曲柄连杆上设有弹簧，用于使轮胎自动调节与泵筒内壁的接触力。

所述蜗杆上还安装有棘轮装置，用于避免行进过程中前后轮行进速度不同造成的拖拽现象。

所述锁定装置包括：前锁定单元和后锁定单元，分别用于在所述机器人前进和后退时对所述机器人的位置进行锁定；每个锁定单元包括：卡瓦和锁定液压缸；所述锁定液压缸，用于推动卡瓦与泵筒内壁接触，将机器人固定在指定测量位置上。