一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，包括模拟旋转液压系统和模拟加载液压系统，模拟旋转液压系统给导向钻井工具提供主轴驱动扭矩，模拟加载液压系统模拟钻头在破碎岩石时受到的反向扭矩以及轴向载荷；模拟旋转液压系统通过二位三通比例阀接收经过放大器放大的偏差电信号控制斜盘式变量泵的斜盘倾角，保证主轴驱动液压马达稳定无级调速；模拟加载液压系统执行元件为反扭矩加载缸和轴向加载缸，分别配备压力变送器，通过三位四通比例阀和比例压力阀，动态调节加载力；本发明专利技术为动态指向式旋转导向钻井工具试验台提供动力，结构简单、精度高、安全可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统
本专利技术涉及动态指向式旋转导向钻井工具试验
，特别涉及一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，为试验台主轴提供驱动力、为被测试动态指向式旋转导向钻井工具提供反扭矩以及轴向载荷。
技术介绍
旋转导向钻井技术在水平井、大位移井、大斜度井的开采中具有很多优点，因此，对旋转导向钻井工具的研制显得十分重要。为了测试动态指向式旋转导向钻井工具的性能，进行试验台的研制是非常有必要的。国内的旋转导向钻井工具试验台类型很多，但是针对动态指向式旋转导向钻井工具性能测试的试验台正在研发当中。现有的试验台一般采取电力和液压两种不同的动力模拟钻井工具工况，结构复杂、兼容性差、制造维护成本高。采用电驱动作为试验台的主轴驱动力，通过电动机变频或者齿轮箱进行调速，虽然能达到调速的目的，但是变频调速在长时高压的工况下容易发热，并且齿轮箱调速机构增加了试验台的体积。因此，研发一种体积小、结构简单、控制精度高、成本低、以液压为单一动力的试验台成为动态指向式旋转导向钻井工具研发团队以及该领域技术人员亟待解决问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，该动力系统均采用液压元件，体积小、结构简单，传感器元件与液压比例元件相互配合，提高了试验台液压系统的控制精度。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，包括模拟旋转液压系统和模拟加载液压系统；所述模拟旋转液压系统提供主轴驱动力，包括油箱1、第一普通过滤器2.1、第二普通过滤器2.2、斜盘式变量泵3、调节缸4、二位三通比例阀5、第一单向阀6.1、第二单向阀6.2、第一精密过滤器7.1、主轴驱动马达8、第一背压阀9.1、风冷器10、压力表11、安全阀12、第一二位二通阀13.1、速度传感器15；第一普通过滤器2.1的进油口连接油箱1，出油口连接斜盘式变量泵3的进油口；斜盘式变量泵3的出油口与第一单向阀6.1的进油口、二位三通比例阀5的P口、调节缸4的左腔连接；二位三通比例阀5的A口与调节缸4的右腔连接，二位三通比例阀5的O口与油箱1连接，调节缸4的液压缸杆与斜盘式变量泵3的斜盘机械连接；第一单向阀6.1的出油口与第一精密过滤器7.1的进油口连接；第一精密过滤器7.1的出油口分别与压力表11、安全阀12的进油口、第二单向阀6.2的出油口、主轴驱动马达8的进油口连接；第二单向阀6.2的进油口连接油箱1；主轴驱动马达8的转速通过转速传感器15监测，主轴驱动马达8的出油口与第一背压阀9.1的进油口连接；第一背压阀9.1的出油口、安全阀12的出油口同时与风冷器10的进油口连接；第一二位二通阀13.1的P口与安全阀12的遥控油路连接，第一二位二通阀13.1的A口与风冷器10的进油口连接；风冷器10的出油口与第二普通过滤器2.2的进油口连接；第二普通过滤器2.2的出油口与油箱1连接。所述的模拟加载液压系统模拟钻头在破碎岩石时受到的反向扭矩以及轴向力载荷，包括油箱1、第三普通滤油器2.3、第四普通滤油器2.4、第三单向阀6.3、第四单向阀6.4、第五单向阀6.5、第二精密过滤器7.2、第二背压阀9.2、第二二位二通阀13.2、定量泵16、三位四通比例阀17、分流集流阀18、第一压力变送器19.1、第二压力变送器19.2、反扭矩加载一缸20.1、反扭矩加载二缸20.2、水冷器21、比例压力阀22、节流阀23、轴向加载缸24、溢流阀25；第三普通滤油器2.3的进油口与油箱1连接，第三普通滤油器2.3的出油口与定量泵16的进油口连接；定量泵16的出油口与第三单向阀6.3的进油口连接；第三单向阀6.3的出油口与第二精密过滤器7.2的进油口、溢流阀25的进油口、第五单向阀6.5的出油口连接；溢流阀25的出油口与油箱1连接；第二精密过滤器7.2的出油口与三位四通比例阀17的P口、比例压力阀22的进油口连接；三位四通比例阀17的A口与分流集流阀18的进油口连接；分流集流阀18的出油口分别与反扭矩加载一缸20.1的左腔、反扭矩加载二缸20.2的右腔连接；三位四通比例阀17的B口与反扭矩加载一缸20.1的右腔、反扭矩加载二缸20.2的左腔连接；反扭矩加载一缸20.1和反扭矩加载二缸20.2的工作压力通过第一压力变送器19.1控制；三位四通比例阀17的O口与水冷器21的进油口连接；水冷器21出油口与第四普通滤油器2.4进油口连接；第四普通滤油器2.4出油口与第五单向阀6.5的进油口、第二背压阀9.2的进油口连接；第二背压阀9.2的出油口与油箱1连接；比例压力阀22的出油口与第四单向阀6.4的进油口连接；第四单向阀6.4的出油口与节流阀23的一端、第二二位二通阀13.2的P口连接；节流阀23的另一端与轴向加载缸24连接，轴向加载缸24的工作压力通过第二压力变送器19.2控制；第二二位二通阀13.2的A口与水冷器21进油口连接。所述第一精密过滤器7.1、第二精密过滤器7.2带有旁通单向阀和过滤杂质饱和报警装置。所述的油箱1内设置有液位计26。本专利技术的有益效果在于：1)采用斜盘式变量泵驱动主轴驱动马达能更好的实现试验台无级调速功能，不需要停止液压系统，可以直接控制二位三通比例阀驱动调节缸，改变斜盘式变量泵的斜盘倾角，转速传感器实时监测主轴驱动马达的转速，并将转速信号通过放大器反馈回二位三通比例阀，动态调节试验台主轴转速。2)模拟加载液压系统的特点是，定量泵提供的液压油分别供给反扭矩加载缸与轴向加载缸，反扭矩加载缸与轴向加载缸排出的液压油一部分流回油箱，一部分流向定量泵出口进行补油，系统结构紧凑。3)采用分流集流阀同时向两个反扭矩加载缸供油，保证两缸同步运行并对摩擦盘施加压力，提供实验需要的反扭矩。4)第一压力变送器采集的压力电信号和输入预期电信号比较，所得差值通过放大器反馈给三位四通比例阀，改变三位四通比例阀的阀芯开口大小，调节进入两个反扭矩加载缸的流量，保证反扭矩加载平稳，多余液压油通过溢流阀回到油箱。5)第二压力变送器采集的压力电信号和输入预期电信号比较，所得差值通过放大器反馈给比例压力阀，改变比例压力阀的阀芯开口大小，调节进入轴向加载缸的流量，保证轴向加载载荷平稳，多余液压油回到油箱。附图说明图1为本专利技术采用的液压系统原理图。图中：油箱1；第一普通滤油器2.1；第二普通过滤器2.2；斜盘式变量泵3；调节缸4；二位三通比例阀5；第一单向阀6.1；第二单向阀6.2；第三单向阀6.3；第四单向阀6.4；第五单向阀6.5；第一精密过滤器7.1；第二精密过滤器7.2；主轴驱动马达8；第一背压阀9.1；第二背压阀9.2；风冷器10；压力表11；安全阀12；第一二位二通阀13.1；第二二位二通阀13.2；联轴器14；转速传感器15；定量泵16；三位四通比例阀17；分流集流阀18；第一压力变送器19.1；第二压力变送器19.2；反扭矩加载一缸20.1；反扭矩加载二缸20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，其特征在于，包括模拟旋转液压系统和模拟加载液压系统；/n所述模拟旋转液压系统提供主轴驱动力，包括油箱(1)、第一普通过滤器(2.1)、第二普通过滤器(2.2)、斜盘式变量泵(3)、调节缸(4)、二位三通比例阀(5)、第一单向阀(6.1)、第二单向阀(6.2)、第一精密过滤器(7.1)、主轴驱动马达(8)、第一背压阀(9.1)、风冷器(10)、压力表(11)、安全阀(12)、第一二位二通阀(13.1)、速度传感器(15)；第一普通过滤器(2.1)的进油口连接油箱(1)，出油口连接斜盘式变量泵(3)的进油口；斜盘式变量泵(3)的出油口与第一单向阀(6.1)的进油口、二位三通比例阀(5)的P口、调节缸(4)的左腔连接；二位三通比例阀(5)的A口与调节缸(4)的右腔连接，二位三通比例阀(5)的O口与油箱(1)连接，调节缸(4)的液压缸杆与斜盘式变量泵(3)的斜盘机械连接；第一单向阀(6.1)的出油口与第一精密过滤器(7.1)的进油口连接；第一精密过滤器(7.1)的出油口分别与压力表(11)、安全阀(12)的进油口、第二单向阀(6.2)的出油口、主轴驱动马达(8)的进油口连接；第二单向阀(6.2)的进油口连接油箱(1)；主轴驱动马达(8)的转速通过转速传感器(15)监测，主轴驱动马达(8)的出油口与第一背压阀(9.1)的进油口连接；第一背压阀(9.1)的出油口、安全阀(12)的出油口同时与风冷器(10)的进油口连接；第一二位二通阀(13.1)的P口与安全阀(12)的遥控油路连接，第一二位二通阀(13.1)的A口与风冷器(10)的进油口连接；风冷器(10)的出油口与第二普通过滤器(2.2)的进油口连接；第二普通过滤器(2.2)的出油口与油箱(1)连接；/n所述的模拟加载液压系统模拟钻头在破碎岩石时受到的反向扭矩以及轴向力载荷，包括油箱(1)、第三普通滤油器(2.3)、第四普通滤油器(2.4)、第三单向阀(6.3)、第四单向阀(6.4)、第五单向阀(6.5)、第二精密过滤器(7.2)、第二背压阀(9.2)、第二二位二通阀(13.2)、定量泵(16)、三位四通比例阀(17)、分流集流阀(18)、第一压力变送器(19.1)、第二压力变送器(19.2)、反扭矩加载一缸(20.1)、反扭矩加载二缸(20.2)、水冷器(21)、比例压力阀(22)、节流阀(23)、轴向加载缸(24)、溢流阀(25)；第三普通滤油器(2.3)的进油口与油箱(1)连接，第三普通滤油器(2.3)的出油口与定量泵(16)的进油口连接；定量泵(16)的出油口与第三单向阀(6.3)的进油口连接；第三单向阀(6.3)的出油口与第二精密过滤器(7.2)的进油口、溢流阀(25)的进油口、第五单向阀(6.5)的出油口连接；溢流阀(25)的出油口与油箱(1)连接；第二精密过滤器(7.2)的出油口与三位四通比例阀(17)的P口、比例压力阀(22)的进油口连接；三位四通比例阀(17)的A口与分流集流阀(18)的进油口连接；分流集流阀(18)的出油口分别与反扭矩加载一缸(20.1)的左腔、反扭矩加载二缸(20.2)的右腔连接；三位四通比例阀(17)的B口与反扭矩加载一缸(20.1)的右腔、反扭矩加载二缸(20.2)的左腔连接；反扭矩加载一缸(20.1)和反扭矩加载二缸(20.2)的工作压力通过第一压力变送器(19.1)控制；三位四通比例阀(17)的O口与水冷器(21)的进油口连接；水冷器(21)出油口与第四普通滤油器(2.4)进油口连接；第四普通滤油器(2.4)出油口与第五单向阀(6.5)的进油口、第二背压阀(9.2)的进油口连接；第二背压阀(9.2)的出油口与油箱(1)连接；比例压力阀(22)的出油口与第四单向阀(6.4)的进油口连接；第四单向阀(6.4)的出油口与节流阀(23)的一端、第二二位二通阀(13.2)的P口连接；节流阀(23)的另一端与轴向加载缸(24)连接，轴向加载缸(24)的工作压力通过第二压力变送器(19.2)控制；第二二位二通阀(13.2)A口与水冷器(21)进油口连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种动态指向式旋转导向钻井工具试验台动力系统，其特征在于，包括模拟旋转液压系统和模拟加载液压系统；
所述模拟旋转液压系统提供主轴驱动力，包括油箱(1)、第一普通过滤器(2.1)、第二普通过滤器(2.2)、斜盘式变量泵(3)、调节缸(4)、二位三通比例阀(5)、第一单向阀(6.1)、第二单向阀(6.2)、第一精密过滤器(7.1)、主轴驱动马达(8)、第一背压阀(9.1)、风冷器(10)、压力表(11)、安全阀(12)、第一二位二通阀(13.1)、速度传感器(15)；第一普通过滤器(2.1)的进油口连接油箱(1)，出油口连接斜盘式变量泵(3)的进油口；斜盘式变量泵(3)的出油口与第一单向阀(6.1)的进油口、二位三通比例阀(5)的P口、调节缸(4)的左腔连接；二位三通比例阀(5)的A口与调节缸(4)的右腔连接，二位三通比例阀(5)的O口与油箱(1)连接，调节缸(4)的液压缸杆与斜盘式变量泵(3)的斜盘机械连接；第一单向阀(6.1)的出油口与第一精密过滤器(7.1)的进油口连接；第一精密过滤器(7.1)的出油口分别与压力表(11)、安全阀(12)的进油口、第二单向阀(6.2)的出油口、主轴驱动马达(8)的进油口连接；第二单向阀(6.2)的进油口连接油箱(1)；主轴驱动马达(8)的转速通过转速传感器(15)监测，主轴驱动马达(8)的出油口与第一背压阀(9.1)的进油口连接；第一背压阀(9.1)的出油口、安全阀(12)的出油口同时与风冷器(10)的进油口连接；第一二位二通阀(13.1)的P口与安全阀(12)的遥控油路连接，第一二位二通阀(13.1)的A口与风冷器(10)的进油口连接；风冷器(10)的出油口与第二普通过滤器(2.2)的进油口连接；第二普通过滤器(2.2)的出油口与油箱(1)连接；
所述的模拟加载液压系统模拟钻头在破碎岩石时受到的反向扭矩以及轴向力载荷，包括油箱(1)、第三普通滤油器(2.3)、第四普通滤油器(2.4)、第三单向阀(6.3)、第四单向阀(6.4)、第五单向阀(6.5)、第二精密过滤器(7.2)、第二背压阀(9.2)、第二二位二通阀(13.2)、定量泵(16)、三位四通比例阀(17)、分流集流阀(18)、第一压力变送器(19...
【专利技术属性】
技术研发人员：张光伟，程礼林，向琳，曹明星，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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