【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气田钻井智能装备，特别涉及一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统。
技术介绍
1、在石油和天然气的钻井作业中，钻井泵用于输送钻井液，使钻井液可以在钻井过程中循环使用。作为机械设备中重要的一环，钻井泵的运行状态需要时刻记录，其故障会导致设备损坏，甚至会影响整个钻井作业，因此需要实时监测钻井泵的运行状态，实时显示故障信息，减少设备故障导致的损失，避免不必要的损失。同时，由于钻井泵的工作环境较复杂，影响整个泵体故障的因素众多，需要通过故障诊断实验进行模拟，为实际作业起到参考作用。
2、目前钻井泵的故障诊断实验系统较少，公开号：cn206311357u，公开日为2017年7月的中国专利公开了一种往复式设备的状态监测及故障诊断系统，该系统由驱动子系统提供动力，经传动子系统，将动力传递给被驱动部件子系统，整个系统可以实时监控往复设备的运行状态和模拟不同的故障模式，但无法针对钻井泵的工作环境进行故障监测，无法模拟钻井泵不同零部件的故障模式，且无法将故障信号实时收集并显示出来。
3、综上所述，现有钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统存在的问题有：
4、1.现有的实验系统无法模拟钻井泵的真实结构和工作环境，因此需要一种可以模拟钻井泵内部结构和工作环境的实验系统，使故障模拟结果更接近实际工况下钻井泵的故障信号。
5、2.现有的实验系统无法模拟钻井泵内部不同零件的故障模式，针对钻井泵的关键零部件：齿轮、曲轴和活塞，现有的实验系统没有针对这些零部件的故障诊断方式，因此需要一种可以模拟
6、3.现有的实验系统无法将收集到的故障信号实时显示出来，因此需要一种可以将实验过程中的故障信号收集起来，通过终端实时显示的实验系统。
7、针对现有钻井泵动力端故障诊断不能满足实际需求的问题，亟需专利技术一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，以解决现有故障诊断实验系统无法模拟钻井泵真实工况，无法模拟钻井泵关键零部件的多种故障类型，无法实时显示故障信号的问题。
技术实现思路
1、一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：分为两个模块：故障模拟模块、数采调理与显示模块；
2、故障模拟模块由实验平台、电机架、动力电机、联轴器、磁粉制动器、壳体、动力输入轴、轴承通盖、固定螺栓、控制器电缆、轴承端盖、控制器、壳体支架、大齿轮、小齿轮、套筒螺栓、套筒、活塞、连接销钉、连接头、连接螺母、连接螺栓、曲轴、活塞气缸、气罐、输气管组成；故障模拟模块实现对钻井泵工况和不同零部件故障的模拟功能；
3、数采调理与显示模块由信号显示器、调理器输出电缆、信号调理器、调理器输入电缆ⅰ、激光转速仪信号接受器、调理器输入电缆ⅱ、压力传感器、激光转速仪、振动传感器组成；数采调理与显示模块实现故障信号的收集、不同类型信号的调理和调理后信号的显示功能；
4、电机架固定在实验平台上，上部固定动力电机，动力电机的动力电机轴和动力输入轴之间通过联轴器连接，动力输入轴上固定有磁粉制动器，磁粉制动器上有制动器接口，控制器电缆一端连接制动器接口，一端连接控制器的接口，壳体由四个壳体支架支撑，固定在实验平台上，动力输入轴一端与联轴器连接，一端穿过壳体上孔，轴承通盖安装在壳体上孔外，通过固定螺栓与壳体连接，动力输入轴上安装有小齿轮，通过小齿轮一端通过套筒定位，套筒和动力输入轴之间通过套筒螺栓连接；
5、大齿轮与小齿轮啮合，大齿固定在曲轴上，曲轴两端穿过壳体下孔，曲轴两端安装有轴承端盖，轴承端盖与壳体之间通过固定螺栓连接，曲轴上装有连接头，通过连接螺栓进行连接，方便拆卸，连接头上安装有活塞。
6、磁粉制动器外孔与动力输入轴之间采用过盈配合，保证连接紧密性。轴承通盖周围加工有6个通盖螺栓孔，分为三对，壳体上同样加工有螺栓孔，通过固定螺栓连接，轴承通盖中孔和动力输入轴之间采用过渡配合，通盖轴承内圈和动力输入轴之间采用过渡配合；小齿轮右侧安装有轴端套筒，实现小齿轮的轴向定位，轴端套筒与动力输入轴之间通过连接螺栓进行连接；壳体两侧加工有轴支座和支撑板，有利于提高壳体支撑强度，支撑板在轴支座下方，沿壳体内壁分布，壳体两侧加工有接收器安装槽和转速仪安装槽，壳体前侧有观察口，方便拆卸，壳体后侧有壳体滑槽，用来安放活塞，壳体后侧开有2个传感器接口，用来安放压力传感器。
7、活塞加工有活塞外壳，活塞外壳与壳体滑槽接触，活塞加工有活塞连接孔，连接销钉穿过活塞连接孔；为方便拆卸，将连接头分为连接头前部和连接头后部，通过连接螺母和连接螺栓将连接头前部和连接头后部拼接，连接头加工有连接头前孔，连接销钉穿过连接头前孔和活塞连接孔，将活塞和连接头连接起来，连接头加工有连接头后孔，曲轴上加工有曲轴转盘，转轴ⅰ、转轴ⅱ和曲轴接头，转轴ⅰ和转轴ⅱ均与连接头后孔进行轴孔配合，沿曲轴轴向分布，为方便拆卸，曲轴两端加工有曲轴接头，曲轴接头与轴承端盖接触。
8、活塞气缸上端有活塞头，下端有气缸座，与实验平台固定，中间有气缸接口，气罐下端加工有气罐座，与实验平台固定，沿气罐周向分布，共有四个，中间有气罐接口,气缸接口与气缸接口之间通过输气管连接。
9、激光转速仪信号接受器固定在接收器安装槽内，激光转速仪固定在转速仪安装槽内，调理器输入电缆ⅰ一端连接在激光转速仪信号接受器上，一端连接在信号调理器的输入孔上，压力传感器固定在传感器接口上，调理器输入电缆ⅱ一端连接在压力传感器上，一端连接在信号调理器的输入孔上，振动传感器固定在壳体内侧，靠近曲轴处，信号调理器的输出孔上连接有调理器输出电缆，调理器输出电缆一端连接在信号调理器的输出孔，一端连接信号显示器。
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
11、1.本专利技术可模拟钻井泵的实际工作环境。壳体内部零件摆放模拟钻井泵的内部零件布局，通过活塞气缸制造壳体的振动，模拟钻井泵实际作业中的壳体振动；通过磁粉制动器制造动力输入轴和曲轴的转动阻力，模拟钻井泵实际作业中由于泵压变化引起活塞阻力的变化。
12、2.本专利技术可模拟钻井泵关键零部件的多种故障类型。壳体内部零件，如小齿轮，曲轴，连接头和活塞均设计有可拆卸装置，通过拆卸更换不同失效类型的零件，可以模拟齿轮，曲轴，连接头和活塞多种故障类型，扩大采集数据。
13、3.本专利技术可收集采集的信号，通过信号显示器实时显示。本专利技术可将多种信号，如频率信号，压力信号通过信号调理器收集起来，输出为可被信号显示器显示的信号类型，实验过程中，可通过信号显示器实时观察实验系统的运行状态。
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1.一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：分为两个模块：故障模拟模块、数采调理与显示模块；
2.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：轴承通盖(108)周围加工有6个通盖螺栓孔(10801)，分为三对，壳体(106)上同样加工有螺栓孔，通过固定螺栓(109)连接，轴承通盖中孔(10802)和动力输入轴(107)之间采用过渡配合，通盖轴承内圈(10803)和动力输入轴(107)之间采用过渡配合；小齿轮(115)右侧安装有轴端套筒(117)，实现小齿轮(115)的轴向定位，轴端套筒(117)与动力输入轴(107)之间通过连接螺栓(116)进行连接；壳体(106)两侧加工有轴支座(10602)和支撑板(10603)，有利于提高壳体(106)支撑强度，支撑板(10603)在轴支座(10602)下方，沿壳体(106)内壁分布，壳体(106)两侧加工有接收器安装槽(10601)和转速仪安装槽(10607)，壳体(106)前侧有观察口(10604)，方便拆卸，壳体(106)后侧有壳体滑槽(10605)，用来安放活塞(118)，
3.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：活塞(118)加工有活塞外壳(11801)，活塞外壳(11801)与壳体滑槽(10605)接触，活塞(118)加工有活塞连接孔(11802)，连接销钉(119)穿过活塞连接孔(11802)；为方便拆卸，将连接头(120)分为连接头前部(12004)和连接头后部(12002)，通过连接螺母(121)和连接螺栓(122)将连接头前部(12004)和连接头后部(12002)拼接，连接头(120)加工有连接头前孔(12001)，连接销钉(119)穿过连接头前孔(12001)和活塞连接孔(11802)，将活塞(118)和连接头(120)连接起来，连接头(120)加工有连接头后孔(12003)，曲轴(123)上加工有曲轴转盘(12301)，转轴Ⅰ(12302)、转轴Ⅱ(12303)和曲轴接头(12304)，转轴Ⅰ(12302)和转轴Ⅱ(12303)均与连接头后孔(12003)进行轴孔配合，沿曲轴(123)轴向分布，为方便拆卸，曲轴(123)两端加工有曲轴接头(12304)，曲轴接头(12304)与轴承端盖(111)接触。
4.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：活塞气缸(124)上端有活塞头(12401)，下端有气缸座(12403)，与实验平台(101)固定，中间有气缸接口(12402)，气罐(125)下端加工有气罐座(12502)，与实验平台(101)固定，沿气罐(125)周向分布，共有四个，中间有气罐接口(12501),气缸接口(12402)与气缸接口(12502)之间通过输气管(126)连接。
5.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：激光转速仪信号接受器(205)固定在接收器安装槽(10601)内，激光转速仪(208)固定在转速仪安装槽(10607)内，调理器输入电缆Ⅰ(204)一端连接在激光转速仪信号接受器(205)上，一端连接在信号调理器(203)的输入孔(20301)上，压力传感器(207)固定在传感器接口(10606)上，调理器输入电缆Ⅱ(206)一端连接在压力传感器(207)上，一端连接在信号调理器(203)的输入孔(20301)上，振动传感器(209)固定在壳体内侧，靠近曲轴(123)处，信号调理器(203)的输出孔(20302)上连接有调理器输出电缆(202)，调理器输出电缆(202)一端连接在信号调理器(203)的输出孔(20302)，一端连接信号显示器(201)。
6.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：磁粉制动器外孔(10502)与动力输入轴(107)之间采用过盈配合，保证连接紧密性。
7.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统的操作流程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：分为两个模块：故障模拟模块、数采调理与显示模块；
2.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：轴承通盖(108)周围加工有6个通盖螺栓孔(10801)，分为三对，壳体(106)上同样加工有螺栓孔，通过固定螺栓(109)连接，轴承通盖中孔(10802)和动力输入轴(107)之间采用过渡配合，通盖轴承内圈(10803)和动力输入轴(107)之间采用过渡配合；小齿轮(115)右侧安装有轴端套筒(117)，实现小齿轮(115)的轴向定位，轴端套筒(117)与动力输入轴(107)之间通过连接螺栓(116)进行连接；壳体(106)两侧加工有轴支座(10602)和支撑板(10603)，有利于提高壳体(106)支撑强度，支撑板(10603)在轴支座(10602)下方，沿壳体(106)内壁分布，壳体(106)两侧加工有接收器安装槽(10601)和转速仪安装槽(10607)，壳体(106)前侧有观察口(10604)，方便拆卸，壳体(106)后侧有壳体滑槽(10605)，用来安放活塞(118)，壳体后侧开有2个传感器接口(10606)，用来安放压力传感器(207)。
3.根据权利要求1所述的一种钻井泵动力端故障模拟及诊断智能测试系统，其特征在于：活塞(118)加工有活塞外壳(11801)，活塞外壳(11801)与壳体滑槽(10605)接触，活塞(118)加工有活塞连接孔(11802)，连接销钉(119)穿过活塞连接孔(11802)；为方便拆卸，将连接头(120)分为连接头前部(12004)和连接头后部(12002)，通过连接螺母(121)和连接螺栓(122)将连接头前部(12004)和连接头后部(12002)拼接，连接头(120)加工有连接头前孔(12001)，连接销钉(119)穿过连接头前孔(12001)和活塞连接孔(11802)，将活塞(118)和连接头(120)连接起来，连接头(120)加工有连接头后孔(12003)，曲轴(123)上加工有曲轴转盘(12301)，转轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐洋，关绵涛，倪申童，肖枭，赵金海，王金忠，张志东，敬佳佳，吴杰，李泽良，赵鹏，袁国海，高翔，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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