專利名稱：壓裂混砂車輸砂試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬石油設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及到壓裂混砂車輸砂試驗裝置。
背景技術(shù)：
在石油鉆采設(shè)備中，壓裂混砂車用于配制各種不同添加劑的壓裂液，可向壓裂車泵送不同砂比、不同粘度的壓裂液，完成壓裂施工。壓裂混砂車由輸砂裝置和壓裂液攪拌裝置組成。螺旋輸砂器是壓裂混砂車輸砂裝置的關(guān)鍵部件，它在結(jié)構(gòu)上是一種典型的大傾角 螺旋輸送機，可為混砂車快速、連續(xù)、精確的輸送定量的壓裂用砂，它的性能好壞直接影響壓裂混砂車的輸砂與混砂效率以及整個壓裂機組的工作可靠性。螺旋輸砂器的輸送性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)和輸送傾角有關(guān)。目前在實際生產(chǎn)中，一般只采用調(diào)整轉(zhuǎn)速和螺旋葉片直徑的方法來滿足輸砂量的要求，而缺乏各種參數(shù)對螺旋輸砂器的綜合影響和優(yōu)化的研究與試驗。隨著輸砂量的增大，螺旋輸砂器的尺寸越來越大、能耗越來越高、效率越來越低。但目前國內(nèi)外尚未見到專門針對螺旋輸砂器的試驗裝置的相關(guān)文獻記載，而且國內(nèi)外對大傾角螺旋輸送機類似的試驗研究也較少，《運輸機械設(shè)計選用手冊》上也沒有可供參考的大傾角螺旋輸送機的傾角系數(shù)、填充系數(shù)、摩擦特性等參數(shù)；更沒有針對可變結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)和輸送傾角的多功能循環(huán)輸砂試驗裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種壓裂混砂車輸砂試驗裝置，該裝置采用循環(huán)輸砂方式，可以實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速、變傾角的輸砂性能的試驗測試，在試驗過程中不僅可以根據(jù)需要變換螺旋葉片的直徑與升角等結(jié)構(gòu)參數(shù)，還可以用來研究當輸砂量一定時，壓裂混砂車輸砂裝置達到最高輸送效率時各參數(shù)的優(yōu)化組合，該裝置全過程機械化、自動化，減少了繁重的體力勞動和降低了人力成本。本實用新型通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的壓裂混砂車輸砂試驗裝置包括支架、底座、變傾角裝置和垂直落料裝置，其特征在于該裝置還包括試驗用輸砂器、循環(huán)用輸砂器和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，試驗用輸砂器安裝在支架上，支架一端絞支于底座上，另一端通過變傾角裝置支撐，支架在試驗絞龍總成的出料口處設(shè)有垂直落料裝置，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)通過循環(huán)用絞龍總成上端安裝的轉(zhuǎn)速傳感器與循環(huán)用輸砂器連接，通過試驗絞龍總成的筒體上安裝的傾角傳感器、加速度傳感器和安裝在聯(lián)軸器和聯(lián)軸器之間的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器與試驗用輸砂器連接，并與安裝在垂直落料裝置上的固體流量計連接。所述的試驗用輸砂器包括試驗絞龍總成、試驗絞龍料斗、調(diào)速電機、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器，試驗絞龍總成下端安裝試驗絞龍料斗，上部通過聯(lián)軸器和聯(lián)軸器與調(diào)速電機連接，在聯(lián)軸器和聯(lián)軸器之間裝有轉(zhuǎn)速扭矩傳感器。所述的循環(huán)用輸砂器包括循環(huán)用絞龍總成、循環(huán)用絞龍料斗、調(diào)速電機和支架，循環(huán)用絞龍總成安裝在可移動的支架上，下部安裝循環(huán)用絞龍料斗，上端安裝調(diào)速電機。所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀、工控機、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、固體流量計、加速度傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、固體流量計、加速度傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器通過線纜與數(shù)據(jù)采集儀和工控機連接。本實用新型的有益效果為I、該壓裂混砂車輸砂試驗 裝置不僅可以完成轉(zhuǎn)速、傾角、各結(jié)構(gòu)參數(shù)的單因素試驗，還可方便的進行各參數(shù)的多因素試驗，用來研究當輸砂量一定時，壓裂混砂車輸砂裝置達到最高輸送效率時各參數(shù)的優(yōu)化組合，并且壓裂混砂車輸砂試驗裝置采用循環(huán)輸砂的方式，可以減輕試驗時繁重的體力勞動，提高工作效率，實現(xiàn)物料輸送過程的機械化和自動化，避免試驗過程的間斷。2、壓裂混砂車輸砂試驗裝置設(shè)有變傾角裝置和傾角傳感器，能夠方便的改變和測量試驗絞龍的輸送傾角，用來完成傾角對螺旋輸砂器輸送性能的影響試驗。3、在垂直落料裝置上安裝固體流量計，用來計量物料的瞬時輸送量和累積輸送量，結(jié)構(gòu)簡單，計量準確。4、壓裂混砂車輸砂試驗裝置配備調(diào)速電機和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，可以方便測量和控制絞龍軸的工作轉(zhuǎn)速，從而達到控制輸送流量的目的。5、試驗絞龍總成拆卸和更換方便，可以滿足不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的螺旋輸砂器的試驗要求。6、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠根據(jù)固體流量計測得的流量值，調(diào)整調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速，從而達到實時控制輸送流量的目的，并且可以方便的完成各參數(shù)信號的采集、轉(zhuǎn)換、顯示、存儲和打印輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)試驗過程的自動控制，減少人工參與。

圖I為壓裂混砂車輸砂試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為循環(huán)用輸砂器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1-3進一步說明本實用新型的具體實施方式
。壓裂混砂車輸砂試驗裝置包括支架20、底座13、變傾角裝置17和垂直落料裝置19、試驗用輸砂器、循環(huán)用輸砂器和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，其中試驗用輸砂器包括試驗絞龍總成5、試驗絞龍料斗11、調(diào)速電機I、聯(lián)軸器2、聯(lián)軸器4，循環(huán)用輸砂器包括循環(huán)用絞龍總成9、循環(huán)用絞龍料斗16、調(diào)速電機8和支架12，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀15、工控機14、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3、固體流量計18、加速度傳感器6、傾角傳感器7、轉(zhuǎn)速傳感器10。試驗絞龍總成5下部安裝試驗絞龍料斗11，上端由聯(lián)軸器4連接轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3通過聯(lián)軸器2與電機I連接，試驗絞龍總成5、調(diào)速電機I和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3安裝在支架20上，支架20的一端絞支于底座13上，另一端通過變傾角裝置17支撐，變傾角裝置17伸縮可改變試驗攪龍總成5的傾角，試驗絞龍總成5靠調(diào)速電機I提供動力并實現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)速和扭矩通過安裝于變速電機I和試驗攪龍總成5之間的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3測量。循環(huán)用絞龍總成9安裝在可移動的支架12上，下部裝有循環(huán)用絞龍料斗16，動力由上部的調(diào)速電機8提供。在循環(huán)用絞龍的上部裝有轉(zhuǎn)速傳感器10，用來測量循環(huán)用絞龍軸的實時轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3、固體流量計 18、加速度傳感器6、傾角傳感器7、轉(zhuǎn)速傳感器10，通過線纜與數(shù)據(jù)采集儀15相連，經(jīng)過處理后的信號和數(shù)據(jù)輸送到工控機14上顯示、存儲、打印輸出，同時，根據(jù)輸送流量的要求，可以調(diào)整調(diào)速電機I和調(diào)速電機8的轉(zhuǎn)速，以達到控制物料流量的目的。加速度傳感器6、傾角傳感器7安裝在試驗絞龍總成5的筒體上，加速度傳感器6用來監(jiān)測試驗絞龍總成5的振動情況，傾角傳感器7用來測量試驗絞龍總成5的輸送傾角。壓裂混砂車輸砂試驗裝置工作時，在試驗絞龍料斗11中充滿試驗用砂，啟動調(diào)速電機I帶動試驗絞龍總成5運轉(zhuǎn)，砂從出料口經(jīng)過垂直落料裝置19落入循環(huán)用絞龍料斗16中，啟動調(diào)速電機8，循環(huán)用絞龍總成9將砂輸送到試驗絞龍料斗11中，從而達到循環(huán)輸砂的目的，安裝在垂直落料裝置19上的固體流量計18，用于測量試驗攪龍的瞬時流量和累積流量，安裝在試驗絞龍總成5上的傾角傳感器7和加速度傳感器6用于測量試驗攪龍的輸送傾角和振動信號，安裝于電機I和試驗絞龍總成5之間的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3和可以測量試驗用絞龍軸的轉(zhuǎn)速和扭矩，安裝在循環(huán)用絞龍總成9上端的轉(zhuǎn)速傳感器10用于測量循環(huán)用絞龍軸的轉(zhuǎn)速。固體流量計18、傾角傳感器7、加速度傳感器6、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器3、和轉(zhuǎn)速傳感器10測量的測量信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集儀15處理后輸送到工控機14上顯示、存儲、打印輸出。試驗時，根據(jù)流量的要求，可以通過工控機14調(diào)整調(diào)速電機I和調(diào)速電機8的轉(zhuǎn)速，以達到實時控制輸送流量的目的，也可以控制變傾角裝置17來改變試驗絞龍總成5的傾角，用來完成不同傾角下的試驗項目。
權(quán)利要求1.壓裂混砂車輸砂試驗裝置包括支架(20)、底座(13)、變傾角裝置(17)和垂直落料裝置(19)，其特征在于該裝置還包括試驗用輸砂器、循環(huán)用輸砂器和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，試驗用輸砂器安裝在支架(20)上，支架(20) —端絞支于底座(13)上，另一端通過變傾角裝置(17 )支撐，支架(20 )在試驗絞龍總成(5 )的出料口處設(shè)有垂直落料裝置(19 )，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)通過循環(huán)用絞龍總成(9)上端安裝的轉(zhuǎn)速傳感器(10)與循環(huán)用輸砂器連接，通過試驗絞龍總成(5)的筒體上安裝的傾角傳感器(7)、加速度傳感器(6)和安裝在聯(lián)軸器(4)和聯(lián)軸器(2)之間的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(3)與試驗用輸砂器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的所述的壓裂混砂車輸砂試驗裝置，其特征在于試驗用輸砂 器包括試驗絞龍總成(5)、試驗絞龍料斗(11)、調(diào)速電機(I)、聯(lián)軸器(2)、聯(lián)軸器(4)，試驗絞龍總成(5)下端安裝試驗絞龍料斗(11)，上部通過聯(lián)軸器(4)和聯(lián)軸器(2)與調(diào)速電機(I)連接，在聯(lián)軸器(4 )和聯(lián)軸器(2 )之間裝有轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的所述的壓裂混砂車輸砂試驗裝置，其特征在于所述的循環(huán)用輸砂器包括循環(huán)用絞龍總成(9)、循環(huán)用絞龍料斗(16)、調(diào)速電機(8)和支架(12)，循環(huán)用絞龍總成(9)安裝在可移動的支架(12)上，下部安裝循環(huán)用絞龍料斗(16)，上端安裝調(diào)速電機(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的所述的壓裂混砂車輸砂試驗裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀(15)、工控機(14)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(3)、固體流量計(18)、加速度傳感器(6)、傾角傳感器(7)、轉(zhuǎn)速傳感器(10)，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(3)、固體流量計(18)、加速度傳感器(6)、傾角傳感器(7)、轉(zhuǎn)速傳感器(10)通過線纜與數(shù)據(jù)采集儀(15)和工控機(14)連接。
專利摘要壓裂混砂車輸砂試驗裝置包括支架、底座、變傾角裝置和垂直落料裝置，該裝置還包括試驗用輸砂器、循環(huán)用輸砂器和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，試驗用輸砂器安裝在支架上，支架一端絞支于底座上，另一端通過變傾角裝置支撐，支架在試驗絞龍總成的出料口處設(shè)有垂直落料裝置，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)通過循環(huán)用絞龍總成上端安裝的轉(zhuǎn)速傳感器與循環(huán)用輸砂器連接，通過試驗絞龍總成的筒體上安裝的傾角傳感器、加速度傳感器和安裝在聯(lián)軸器和聯(lián)軸器之間的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器與試驗用輸砂器連接，并與安裝在垂直落料裝置上的固體流量計連接。該裝置采用循環(huán)輸砂方式，可以實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速、變傾角的輸砂性能的試驗測試，全過程機械化、自動化，降低了人力成本。
文檔編號G01M17/00GK202420851SQ201120528248
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者喬春, 呂志鵬, 周思柱, 彭平生, 步衛(wèi)平, 王慶群, 袁新梅, 賈宏禹, 黃朝斌 申請人:中國石化集團江漢石油管理局第四機械廠