[发明专利]一种螺杆钻具马达性能的测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺杆钻具性能的测试装置及方法，尤其涉及一种螺杆钻具马达性能的测试装置及方法。

背景技术

目前，常用的螺杆钻具性能的测试方法有两种：

一种是螺杆钻具整机试验法：该方法通过在钻具入口施加不同排量的介质，并对钻具输出部分施加不同的反扭矩载荷，测试出钻具在不同模拟条件下的输出扭矩、输出转速、循环流量、入口和出口压力等钻具的性能参数。这种方法的优点是工作方式与实际工况相似，试验结果较接近螺杆钻具的实际性能；缺点是测试设备复杂、制造与运转费用高，测试操作的工作量大，若每套新螺杆钻具出厂时都做整机试验，将大幅提高产品成本。

另一种是螺杆钻具马达试验法：该方法通过施加外部动力驱动马达转子，使马达从入口吸入试验介质(例如清水)，然后逐渐关闭出口的节流阀直至完全关闭，测量马达此时在一定转速下入口与出口两端的压力差，从而判断马达的密封性能。例如申请号为：201120334569.3，发明名称为：“一种螺杆钻具马达测试台”的实用新型专利即属于这种方法，该方法虽然实现了马达的密封性能的检测，但缺点是测试的压力差单点数据不能全面地分析螺杆钻具动态性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种螺杆钻具马达性能的测试装置及方法，以全面、高效地评估螺杆钻具马达的各项性能指标。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种螺杆钻具马达性能的测试装置，其特征在于，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。

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。

所述节流控制单元包括顺序设置在所述螺杆钻具马达出口与所述水箱入口之间的循环管道上的电动闸阀、电动压力阀和手动阀，以及设置在所述水箱出口与所述螺杆钻具马达入口之间的循环管道上的喂水泵。

所述检测单元包括一扭矩转速传感器、一出口压力表、一流量计和一入口压力表；其中，所述扭矩转速传感器固定在所述基座上，一端与所述减速器的输出轴相连接，另一端与所述轴承箱相连接，用于测试所述螺杆钻具马达的输入扭矩和输入转速；所述出口压力表设置于所述螺杆钻具马达的出口与所述电动闸阀之间的循环管道上，用于测试所述螺杆钻具马达的出口压力；所述流量计设置于所述手动阀与所述水箱之间的循环管道上，用于测试所述螺杆钻具马达的循环流量；所述入口压力表设置于所述螺杆钻具马达的入口与所述喂水泵之间的循环管道上，用于测试所述螺杆钻具马达的入口压力。

所述固定单元包括固定设置在所述基座上的一活动钳和若干固定钳。

一种螺杆钻具马达性能的测试方法，其包括以下步骤：

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；