一种柔性接头试验工装制造技术

本实用新型专利技术涉及用于采油平台的柔性接头，具体地说是一种柔性接头试验工装，柔性接头安装于固定外套中，固定外套上设有转轴，转轴与机架转动连接；柔性接头下端由机架伸出、形成柔性接头伸出段，柔性接头伸出段上安装有油缸连接板，油缸连接板与机架的底部之间连接有竖向油缸；转轴上安装有力矩输入摆轮，力矩输入摆轮通过传动机构与力矩输入动力源相连；柔性接头主体的顶部与封盖密封连接，液体循环设备通过循环液体进管及循环液体出管与封盖相连，并与柔性接头内部连通。本实用新型专利技术实现了柔性接头在轴向载荷下进行偏转试验，同时将弹性体置于高温、高压液体环境内，实现对工作环境的完全模拟。完全模拟。完全模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性接头试验工装


[0001]本技术涉及用于采油平台的柔性接头，具体地说是一种柔性接头试验工装。

技术介绍

[0002]深水油气勘探和生产是世界海洋石油天然气工业发展的总趋势，我国南海深水区域拥有丰富的油气资源，随着开采水深不断增加，海洋平台和立管系统得到迅速发展。对于深水生产系统而言，立管系统作为连接水面浮式装置和海底设备的导管，是各种介质传输的“咽喉要道”，作用非常关键。立管系统的重要部件之一—柔性接头，往往是最容易导致系统损伤失效的关键部件。如图1所示，柔性接头27把SCR立管29(钢制悬链线立管)悬挂在海上平台28的侧面，SCR立管29的一端由海平面25伸出、接至柔性接头27，SCR立管29的另一端位于海底泥面26；柔性接头27把SCR立管29(钢制悬链线立管)悬挂在海上平台28的侧面具备以下突出优点：显著降低浮式平台和立管之间的运动应力；可以用于多种介质的传输；根据具体的应用需求进行设计，可以适应不同的连接方式，可以提供
±
20
°
转角，能够承受50MPa以上的操作压力以及巨大的轴向张力。
[0003]由于浮式平台在风、浪、海流等的作用下，往往会产生较大的运动响应。柔性接头位于立管顶部，将承受很大的轴向载荷、转角，以及内部传输介质的高温、高压及腐蚀，同时弹性体的疲劳特性也是需要重点考虑的。因此需要针对此工况对柔性接头设计模拟试验和疲劳试验。
[0004]柔性接头弹性体最重要的试验项目就是在轴向预载的工况下进行偏转试验，而弹性体的直径约为1000mm，轴向预载约为5000kN，偏转3
°
的力矩为106kN
·
m，对这种体积大、轴向载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转的组合加载试验，同时兼顾接头内腔的压力与高温，现有的试验设备无法实现。因此有必要设计一种可以同时施加大载荷轴向拉伸与大力矩偏转的组合试验装置，此试验装置还要满足疲劳试验的需求。

技术实现思路

[0005]为了满足柔性接头试验需求，本技术的目的在于提供一种柔性接头试验工装。
[0006]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]本技术包括液体循环设备、力矩输入动力源、传动机构、机架、竖向油缸、固定外套、封盖及油缸连接板，其中待试验的柔性接头安装于固定外套中，所述固定外套上设有转轴，所述转轴与机架转动连接；待试验的柔性接头下端由所述机架伸出、形成柔性接头伸出段，所述柔性接头伸出段上安装有油缸连接板，所述油缸连接板与机架的底部之间连接有向柔性接头伸出段施加轴向载荷的竖向油缸，所述机架的底部安装有位移传感器，所述柔性接头伸出段上安装有拉力传感器；所述转轴上分别安装有力矩输入摆轮及力矩传感器，所述力矩输入摆轮通过传动机构与力矩输入动力源相连，通过所述力矩输入动力源经传动机构驱动力矩输入摆轮摆动，进而通过所述转轴带动固定外套及柔性接头摆动，所述
力矩输入摆轮上安装有计数器，所述柔性接头位于固定外套上方的柔性接头主体上安装有倾角传感器；所述柔性接头主体的顶部与封盖密封连接，所述液体循环设备通过循环液体进管及循环液体出管与封盖相连，并与所述柔性接头内部连通。
[0008]其中：所述固定外套呈空心圆柱状，分为结构相同的两部分，每部分的水平投影均为半圆状，每部分的外表面均设有一个转轴，所述转轴通过轴承与机架转动连接，两部分之间通过外套紧固螺栓相连，将所述柔性接头夹紧于固定外套的内部。
[0009]所述固定外套上的两个转轴的轴向中心线共线，且平行于水平面，所述柔性接头的偏转中心与两个转轴的轴向中心线垂直相交。
[0010]所述机架包括底板及两个竖板，两个所述竖板对称位于底板的两侧，且与所述底板相垂直，每个所述竖板上均通过所述轴承转动连接一根转轴。
[0011]所述力矩输入动力源为变速箱，所述传动机构为连杆，所述连杆的一端与力矩输入摆轮相连，另一端与所述变速箱的输出轮偏心连接。
[0012]所述转轴上安装有限位块，所述限位块为两个，对称设置于所述力矩输入摆轮竖直截面的左右两侧。
[0013]所述柔性接头伸出段内设有伸出段封堵。
[0014]本技术的优点与积极效果为：
[0015]1.本技术实现了柔性接头在轴向载荷下进行偏转试验，同时将弹性体置于高温、高压液体环境内，实现对工作环境的完全模拟，解决了现有试验设备只能进行单一拉伸或偏转试验，不能进行组合试验的问题；同时，为柔性接头试验增加了高温循环液体，解决了弹性体材料在常温下试验不能完全模拟实际高温工况的问题。
[0016]2.本技术通过力矩输入的转轴直接输入力矩，现有技术使用油缸施加力，油缸与柔性接头转动中心的偏移距离作为力臂，这样间接的输入力矩的误差包含：油缸施加力的误差和偏移距离的误差，测量结果偏差较大。本技术直接输入力矩，大大降低了该误差，输出试验结果更准确。
[0017]3.本技术的柔性接头伸出段与柔性接头主体旋转中心相对固定，不会因为柔性接头主体偏转而对柔性接头伸出段产生额外的力。
附图说明
[0018]图1为柔性接头的应用状态结构示意图；
[0019]图2为本技术的结构主视图；
[0020]图3为本技术的右视剖视图；
[0021]图4为本技术的结构俯视图；
[0022]其中：1为液体循环设备，2为力矩输入摆轮，3为变速箱，4为连杆，5为机架，6为竖向油缸，7为柔性接头伸出段，8为外套紧固螺栓，9为固定外套，10为计数器，11为柔性接头主体，12为倾角传感器，13为封盖，14为轴承，15为力矩传感器，16为油缸连接板，17为伸出段封堵，18为柔性接头弹性体，19为柔性接头外壳，20为柔性接头法兰，21为循环液体进管，22为位移传感器，23为限位块，24为循环液体出管，25为海平面，26为海底泥面，27为柔性接头，28为海上平台，29为SCR立管，30为转轴。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本技术作进一步详述。
[0024]如图2～4所示，本技术包括液体循环设备1、力矩输入动力源、传动机构、机架5、竖向油缸6、固定外套9、封盖13及油缸连接板16，其中待试验的柔性接头安装于固定外套9中，固定外套9上设有转轴30，转轴30与机架5转动连接；待试验的柔性接头下端由机架5伸出、形成柔性接头伸出段7，柔性接头伸出段7内设有伸出段封堵17，柔性接头伸出段7上安装有油缸连接板16，油缸连接板16与机架5的底部之间连接有向柔性接头伸出段7施加轴向载荷的竖向油缸6，竖向油缸6的缸体或活塞固接于机架5上，竖向油缸6的活塞或缸体与油缸连接板16固接，机架5的底部安装有位移传感器22、用以观测柔性接头的轴向位移，柔性接头伸出段7上安装有拉力传感器、用以测量、控制施加的轴向拉伸载荷；转轴30上分别安装有力矩输入摆轮2及力矩传感器15，力矩传感器15用以测量柔性接头弹性体18偏转的力矩，力矩输入摆轮2通过传动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性接头试验工装，其特征在于：包括液体循环设备(1)、力矩输入动力源、传动机构、机架(5)、竖向油缸(6)、固定外套(9)、封盖(13)及油缸连接板(16)，其中待试验的柔性接头安装于固定外套(9)中，所述固定外套(9)上设有转轴(30)，所述转轴(30)与机架(5)转动连接；待试验的柔性接头下端由所述机架(5)伸出、形成柔性接头伸出段(7)，所述柔性接头伸出段(7)上安装有油缸连接板(16)，所述油缸连接板(16)与机架(5)的底部之间连接有向柔性接头伸出段(7)施加轴向载荷的竖向油缸(6)，所述机架(5)的底部安装有位移传感器(22)，所述柔性接头伸出段(7)上安装有拉力传感器；所述转轴(30)上分别安装有力矩输入摆轮(2)及力矩传感器(15)，所述力矩输入摆轮(2)通过传动机构与力矩输入动力源相连，通过所述力矩输入动力源经传动机构驱动力矩输入摆轮(2)摆动，进而通过所述转轴(30)带动固定外套(9)及柔性接头摆动，所述力矩输入摆轮(2)上安装有计数器(10)，所述柔性接头位于固定外套(9)上方的柔性接头主体(11)上安装有倾角传感器(12)；所述柔性接头主体(11)的顶部与封盖(13)密封连接，所述液体循环设备(1)通过循环液体进管(21)及循环液体出管(24)与封盖(13)相连，并与所述柔性接头内部连通。2.根据权利要求1所述的柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：田建德，尤学刚，黎世龙，马美琴，石臣刚，黄兆力，孙建帮，常世君，薛大智，张亚生，杨琥，雷永霄，陈晓娟，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：新型
国别省市：