[发明专利]脉冲发生器控制阀性能测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种脉冲发生器控制阀性能测试装置及其测试方法，测试装置包括轴承组件、脉冲发生器控制阀和砝码组件；轴承组件包括固定在底座上的丝杆、套装在丝杆外侧并与丝杆螺纹连接的下轴承座、以及顶部通过推力球轴承安装的上轴承座；砝码组件包括通过支撑翼设置在轴承组件上方的砝码座、设置在砝码座中心通孔内的小砝码、设置在砝码座上大砝码；该测试装置通过向固定在轴承组件上脉冲发生器控制阀通不通的电流并观察其阀头能够向上顶起小砝码和小砝码的上行行程确定其初始力和行程两方面的性能是否合格，观察其阀头能够稳定顶起大砝码和小砝码确定其保持力是否合格；该测试装置及方法能够简单、直观、准确地测量脉冲发生器控制阀的性能。

技术领域

本发明涉及钻井技术技术领域，特别涉及一种脉冲发生器控制阀性能测试装置及其测试方法。

背景技术

在石油、天然气勘探开发领域中，脉冲发生器在井下自动化仪器中广泛应用，无论是随钻测斜仪器MWD、随钻测井仪LWD，还是旋转导向系统或自动垂直钻井系统，都需要借助脉冲信号发生器，将井下测量的数据传输到地面实时显示。其中，井下自动化仪器中的微控制器MCU，将井下各类传感器测得的数据按照既定的算法规则进行编码，产生一定时序的脉冲信号。该脉冲信号通过脉冲驱动电路控制脉冲器的控制阀阀头克服流体冲击上下动作，从而和阀座的过流孔形成了开、关状态，进而在钻柱内产生压力脉冲。

基于上述分析，脉冲器发生器控制阀的工作性能直接影响井下数据能否有效传输。其中，控制阀的性能主要从三个方面：起始力、保持力、行程进行评估。起始力即为控制阀内部电磁线圈驱动的阀头克服流体冲击启动的初始力；保持力即为控制阀内部电磁线圈驱动的阀头能够克服流体冲击，保持在关闭状态下的力；行程即为阀头克服流体冲击上行的最大距离；控制阀这三个性能决定了脉冲信号的发生与强弱。

目前，控制阀性能主要是通过测力计测试，该装置测试过程繁琐，零点校核误差较大，且不能真实地模拟控制阀工作过程。因此发明了一种脉冲发生器控制阀测量装置和方法，以克服现有技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决了脉冲发生器控制阀性能测试过程繁琐、误差大等难题的脉冲发生器控制阀性能测试装置。

本发明的另一目的是提供一种采用上述脉冲发生器控制阀性能测试装置实现的脉冲发生器控制阀的性能测试方法

为此，本发明技术方案如下：

一种脉冲发生器控制阀性能测试装置，包括自下而上依次设置在一底座上的轴承组件、脉冲发生器控制阀和砝码组件；其中，

轴承组件包括丝杆、下轴承座、推力球轴承和上轴承座；丝杆竖直设置，且其底端固定在底座上表面中心处开设的第一盲孔内；下轴承座套装在丝杆外侧并通过丝杆螺纹与丝杆连接，上轴承座通过推力球轴承可转动地设置在下轴承座上；

砝码组件包括砝码座、小砝码、大砝码和多根导向柱；砝码座底部固定在沿圆周方向间隔设置在底座边缘处的多根支撑翼的顶端，其中心处开设有第一轴向通孔且通孔的底端内壁上设有环形台，使小砝码内置于轴向通孔内且小砝码的顶端端面低于砝码座的顶端端面；在砝码座的顶面上均布开设有多个环绕第一轴向通孔设置的第二盲孔；多根导向柱竖直设置且其底端分别一一对应地插装并固定在各第二盲孔内；小砝码的顶面中心处沿轴向向上延伸形成有延伸柱，在大砝码上开设有与小砝码的延伸柱相适应的第二轴向通孔、以及与各导向柱相适应的多个第三轴向通孔，使大砝码以其中心处的第二轴向通孔及周向的四个第三轴向通孔分别穿装在小砝码的延伸柱和多根导向柱上的方式设置在砝码座的顶面上。

进一步地，在下轴承座的外壁上对称开设有两个手摇柄插入孔，并配合设置有两个能够插装固定在手摇柄插入孔内的手摇柄。

进一步地，小砝码为28N砝码；大砝码为202N砝码。

进一步地，小砝码的顶面与大砝码的底面之间的间隔距离＞4.2mm。