[发明专利]一种螺杆钻具马达性能的测试装置及方法

权利要求书

1.一种采用螺杆钻具马达性能的测试装置来实现的螺杆钻具马达性能的测试方法，所述螺杆钻具马达性能的测试装置包括基座、设置在所述基座一侧的驱动单元、设置在所述基座另一侧且用于固定待测试的螺杆钻具马达的固定单元、设置在所述基座外侧的水箱、用于将所述螺杆钻具马达的出口和入口分别与所述水箱相连通的循环管道、设置在所述循环管道上且用于控制所述螺杆钻具马达流量的节流控制单元和用于测试所述螺杆钻具马达各项基础参数的检测单元；其中，所述驱动单元的输出端与所述螺杆钻具马达的转子相连接，并驱动所述螺杆钻具马达的转子转动；其特征在于，所述螺杆钻具马达性能的测试方法包括以下步骤：

1)将待测试的螺杆钻具马达通过固定单元固定在基座上，所述螺杆钻具马达的转子与驱动单元的输出端相连接，所述螺杆钻具马达的出口和入口均通过循环管道与检测单元相连通；所述驱动单元驱动所述螺杆钻具马达的转子转动，使所述螺杆钻具马达从入口处吸液，从出口处排液；

2)完全开启与所述螺杆钻具马达的出口相连通的节流控制单元，调节所述驱动单元的输入，使所述螺杆钻具马达的转子以任一恒定转速空转且使所述螺杆钻具马达入口与出口两端压力值约相等，记录此时的马达流量Q_max和转子转速ω_max，然后推算出马达每转排量q；

3)逐渐关闭所述节流控制单元，使得所述螺杆钻具马达的出口压力缓慢升高、出口流量缓慢减小，直至出口流量为零，记录此时螺杆钻具马达入口与出口两端的压力差Δp_max和输入扭矩值M_max；

4)逐渐调整所述节流控制单元，在出口流量减小的过程中使用所述检测单元分别实时采集所述螺杆钻具马达的基础参数，包括输入扭矩M、输入转速ω、出口压力p1、循环流量Q和入口压力p2；

5)将实时采集到的所述螺杆钻具马达的基础参数进行相应计算，得到所述螺杆钻具马达的功率、效率参数，综合可得所述螺杆钻具马达的总体性能参数，通过所述总体性能参数换算并绘制出所述螺杆钻具马达的特性曲线，包括：流量-压差曲线、扭矩-压差曲线、效率-压差曲线和功率-压差曲线；

6)根据所述螺杆钻具马达的总体性能参数和特性曲线，按螺杆钻具性能的评估方法准确评估螺杆钻具性能。

2.如权利要求1所述的螺杆钻具马达性能的测试方法，其特征在于，所述螺杆钻具性能的评估方法具体包括以下步骤：

①所述流量-压差曲线为抛物线曲线，随着所述螺杆钻具马达入口和出口之间的压差升高，所述螺杆钻具马达的泄漏流量增大，循环流量减小，直至压力增大至最大压差处，流量为零；同型号螺杆钻具在同转速条件下测试时，所述流量-压差曲线在相同压差处的斜率绝对值越小，则表明所述螺杆钻具马达的泄漏量越小；所述流量-压差曲线的最大压差值越大，则表明所述螺杆钻具马达定、转子的密封性越好；

②所述扭矩-压差曲线为线性曲线，随着所述螺杆钻具马达入口和出口之间的压差升高，所述螺杆钻具马达的输入扭矩线性增加；同型号螺杆钻具，所述扭矩-压差曲线的斜率越小，则表明所述螺杆钻具马达升高相同压差，所需的输入扭矩更小，所述螺杆钻具马达的效率更高；所述螺杆钻具马达入口和出口之间的压差为零时，对应的最小扭矩为所述螺杆钻具马达定、转子的摩擦扭矩，摩擦扭矩越小，则表明所述螺杆钻具马达所需的启动压差越小；

③所述效率-压差曲线为抛物线曲线，所述效率-压差曲线的最高点值越大、最高点对应的压差值越大、最大效率区域越宽，则所述螺杆钻具马达的性能越优；

④所述功率-压差曲线为抛物线曲线，所述功率-压差曲线的最高点值越大、最高点对应的压差值越大、最大功率区域越宽，则所述螺杆钻具马达的性能越优。

3.如权利要求1或2所述的螺杆钻具马达性能的测试方法，其特征在于，所述螺杆钻具马达的总体性能参数包括：螺杆钻具马达的输入功率W₁、输出功率W₂、循环流量Q、输入扭矩M、效率η以及入口与出口两端的压力差Δp，其中：

Δp＝p1-p2，

W₁Mω，

W₂＝ΔpQ，

η＝ΔpQ/Mω。

4.如权利要求1所述的螺杆钻具马达性能的测试方法，其特征在于，所述驱动单元包括电动机、减速器和轴承箱，所述电动机的输出轴通过所述减速器与所述轴承箱的输入端相连接，所述轴承箱的输出端与所述螺杆钻具马达的转子相连接。