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壓力變送器
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法蘭式液位變送器和鉆機測試系統的開發與應用

作時間:2019-09-02  來源:  作者:
   
摘 要:作者分析了作為地質裝備的制造企業進行試驗室建設的重要性,介紹了法蘭式液位變送器測試系統和鉆機測試系統的開發思路、工作原理及其使用情況。
 
1 測試系統建設背景
作為地質勘探設備的專業生產廠家,我公司歷來十分重視試驗室的建設,充分發揮試驗室在提高產品質量和產品品質上的重要作用。二十世紀八十年代的法蘭式液位變送器試驗室是從美國引進的檢測設備,并培養多名經驗豐富的人員從事提高法蘭式液位變送器性能和質量的研究工作;二十一世紀初,為適應公司的發展和市場需求,提高法蘭式液位變送器試驗數據采集的方便和準確性,我們與高校合作開發了一套法蘭式液位變送器測試的采集系統,但也僅限于數據的簡單采集,不能進行數據的計算。在鉆機測試方面,雖然產品進入市場較晚,但為了保證產品的質量,仍購買了不少的檢測工具和檢測設備,如用于鉆機加載的水力測功機,用于檢測鉆機卷揚的起重鉆塔等。
隨著科學技術的進步,檢測設備和檢測方法的不斷更新換代和公司新產品開發的多元化、系列化,檢測手段和檢測能力早已不能滿足產品發展的要求,急需擴建場地和更新設備。為提高新產品研發能力和研發速度,完善產品的檢測手段,拓寬產品試驗范圍,充分發揮試驗室在提高產品質量中的作用,并為法蘭式液位變送器行業標準的起草提供科學有效數據,我公司聘請具有礦用產品檢測資質的中煤科工集團重慶設計研究院有限公司作為技術資詢方,合作建設測試系統。
 
2 測試系統的開發思路及原理
我公司產品種類較多,涵蓋范圍較廣,要滿足各種產品試驗,必須科學組織試驗方案,精心搭配試驗設備。試驗室的建設是根據我公司的實際情況,并結合DZ/T。埃埃梗埃玻埃保贰兜刭|鉆探往復式法蘭式液位變送器》、DZ/T0050-1993《立軸式地質巖心鉆機技術條件》和MT/T790-2006《煤礦坑道勘探用鉆機》等標準的相關要求設計的,包括法蘭式液位變送器測試和鉆機測試兩套系統,共用一個操作平臺,同時具備了試驗的科學性、先進性、安全性和可靠性,確保測試系統處于國內先進,行業lingxian的水平。
 
2.1 法蘭式液位變送器測試系統
法蘭式液位變送器的測試系統是一個閉式的循環系統,法蘭式液位變送器通過吸水管道從水池吸入試驗介質,吸水管道上安裝壓力變送器測量吸入壓力,法蘭式液位變送器的排出系統通過高壓膠管與穩流室連接,穩流室裝有壓力變送器,試驗介質流經穩流室和管道上安裝的截止閥、高壓電動球閥和電磁流量計,從而得到所需的數據,其測試原理如圖1。
法蘭式液位變送器測試的主要測量參數包括流量、壓力、泵的輸入功率、噪聲、溫度(溫升)、泵速等。我公司法蘭式液位變送器產品的流量需測范圍為0~3000L/min,壓力需測范圍為0~20MPa,由于流量和壓力范圍較大,僅用一種規格的流量計無法實現測試,為能滿足各型法蘭式液位變送器的型式試驗、可靠性試驗和溫升試驗,我們在設計法蘭式液位變送器測試系統時分三套管路,一套用于測大流量,一套用于測小流量,一套用于法蘭式液位變送器的易損件和性能試驗。由于法蘭式液位變送器在大流量、高壓力的工況下,手動調節泵的壓力十分困難,因此,加壓試驗采用高壓電動球閥遠程控制加壓,有效避免了不安全因素的存在。
測試系統中泵的流量、壓力和泵速均能實現由計算機自動采集和顯示,泵的輸入功率、電流、電壓20190902095758.jpg等由電能綜合測試儀自動采集,同步計算出法蘭式液位變送器的容積效率和總效率并繪出性能曲線圖,數據的同步性使得測試結果更加客觀可靠。法蘭式液位變送器的測試現場見圖2。
20190902095855.jpg
2.2 鉆機測試系統
鉆機測試系統采用模擬鉆機的實際鉆進工況而設計,測試鉆機的鉆桿通過聯軸器帶動串聯的大小轉矩轉速傳感器,經錐齒輪箱將垂直傳動轉換為水平傳動,通過增速箱與加載裝置電渦輪制動器相連接,把鉆機產生的功傳遞給電渦流制動器吸收,測試系統原理如圖3,實驗現場見圖4。
測試系統主要由大小轉矩轉速傳感器、錐齒輪箱、增速箱、電渦流測功機、電能綜合測試儀、推拉力測試儀、卷揚起重鉆塔等組成,可進行輸出扭矩、輸出轉速、電機功率、鉆機效率、給進力、起拔力、絞車拉力、系統壓力、溫升、噪聲等項目的測試。
轉矩轉速的測試采用轉矩轉速傳感器。由于產品型號較多,轉矩跨度大,選擇了兩臺轉矩轉速傳感器串聯,對于大扭矩測試選用量程為10000N·m20190902100112.jpg20190902100122.jpg的傳感器,小扭矩測試選用量程為2000N·m的傳感器。其中,小量程轉速轉矩傳感器設計成可便捷拆卸的安裝方式,當所試鉆機轉矩大于2000N·m時,取下小量程轉矩轉速傳感器,鉆桿直接與大量程轉速轉矩傳感器連接,從而達到共用測試平臺和電渦輪制動器的目的。鉆機的加載方式選用110kW的電渦流制動器,具有結構簡單、操作維護方便、使用壽命長以及測功區域廣、可實現連續無級加載等特點,見圖5。但它的額定扭矩加載轉速范圍為1000~1600r/min,而測試鉆機的工作轉速為30~1500r/min,因此測試系統需要配備升速裝置(增速箱),可根據各型號鉆機的具體轉矩、轉速選擇不同的傳動比達到電渦流制動器的工作轉速。
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鉆機立軸的提升能力和加壓能力測試采用拉壓力傳感器。鑒于鉆機立軸工作的特點,我們選用了性能穩定、壽命長的輪輻式拉壓力傳感器,鉆機回轉器的卡瓦夾緊與鉆桿聯接的傳感器,通過對鉆機給進液壓缸的控制,得到立軸的提升和加壓數據,此方法不但檢驗了立軸的能力,也檢驗了卡瓦的夾緊力,所有數據均由計算機自動采集。卷揚機的提升能力和制動能力測試使用起重鉆塔,我們為卷揚機的測試制作了高9m的鉆塔和數噸重的吊重物,可根據不同鉆機的能力選擇不同的吊重物。
在整個測試系統中,鉆機的轉矩、轉速、輸入功率和系統壓力等測試數據都能實現由計算機自動同步采集和計算,并進行同步運算處理,直觀地顯示檢測結果,見圖6。
 
3 測試系統建設的成果
法蘭式液位變送器和鉆機測試系統經過對多種法蘭式液位變送器和鉆機的檢測試驗以及對檢測試備的調試和對比,各項20190902100537.jpg檢測參數均達到設計要求,測試數據基本準確。產品試驗的測試原理科學、設備先進、功能齊全、性能穩定,加載的方法靈敏度高、安全可靠,能滿足流量為0~3000L/min、壓力為0~20MPa、功率為5.5~110kW的各種規格法蘭式液位變送器和轉矩為0~10000N·m、轉速30~1500r/min、系統壓力為0~30MPa、功率為5.5~110kW的各種規格鉆機的型式試驗、可靠性能試驗和溫升試驗。
產品測試的操作和加載均采用遠程控制,試驗人員院秒測試現場,保障了試驗人員的安全。各試驗數據的采集由計算機自動完成,并進行同步運算處理,輸出完整的檢測報告,能直觀地顯示檢測結果并保存數據,保存的數據可以隨時調閱,數據由計算機采集,減少了測試過程的人為誤差,數據的同步性使得測試結果更加客觀、準確和可靠。
 
4 結語
試驗室的開發和建設對裝備制造企業的發展具有重大意義,先進的檢測設備和完善的檢測手段不但提升了企業的軟實力,也解決了產品試驗的諸多問題,特別是在工地上因條件限制無法判定的問題在試驗臺能夠輕松地解決。通過對產品的測試,我們能夠清楚地掌握產品的各項性能指標,有利于提高產品的質量。在對產品試驗過程中,我們制作了必要的試驗工具和工裝,對不同類型法蘭式液位變送器各種規格的進排水接頭、進排水膠管和試驗鉆機不同的鉆桿規格進行了制作和采購,有效地提高了試驗人員的工作效率,減輕了試驗人員的勞動強度。

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