专利名称：压裂混砂车输砂试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属石油设备领域，特别涉及到压裂混砂车输砂试验装置。
背景技术：
在石油钻采设备中，压裂混砂车用于配制各种不同添加剂的压裂液，可向压裂车泵送不同砂比、不同粘度的压裂液，完成压裂施工。压裂混砂车由输砂装置和压裂液搅拌装置组成。螺旋输砂器是压裂混砂车输砂装置的关键部件，它在结构上是一种典型的大倾角螺旋输送机，可为混砂车快速、连续、精确的输送定量的压裂用砂，它的性能好坏直接影响压裂混砂车的输砂与混砂效率以及整个压裂机组的工作可靠性。螺旋输砂器的输送性能与其结构参数、工作参数和输送倾角有关。目前在实际生产中，一般只采用调整转速和螺旋叶片直径的方法来满足输砂量的要求，而缺乏各种参数对螺旋输砂器的综合影响和优化的研究与试验。随着输砂量的增大，螺旋输砂器的尺寸越来越大、能耗越来越高、效率越来越低。但目前国内外尚未见到专门针对螺旋输砂器的试验装置的相关文献记载，而且国内外对大倾角螺旋输送机类似的试验研究也较少，《运输机械设计选用手册》上也没有可供参考的大倾角螺旋输送机的倾角系数、填充系数、摩擦特性等参数；更没有针对可变结构参数、工作参数和输送倾角的多功能循环输砂试验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压裂混砂车输砂试验装置，该装置采用循环输砂方式，可以实现变转速、变倾角的输砂性能的试验测试，在试验过程中不仅可以根据需要变换螺旋叶片的直径与升角等结构参数，还可以用来研究当输砂量一定时，压裂混砂车输砂装置达到最高输送效率时各参数的优化组合，该装置全过程机械化、自动化，减少了繁重的体力劳动和降低了人力成本。本发明通过如下技术方案来实现上述目的
压裂混砂车输砂试验装置包括支架、底座、变倾角装置和垂直落料装置，其特征在于 该装置还包括试验用输砂器、循环用输砂器和数据采集与控制系统，试验用输砂器安装在支架上，支架一端绞支于底座上，另一端通过变倾角装置支撑，支架在试验绞龙总成的出料口处设有垂直落料装置，数据采集控制系统通过循环用绞龙总成上端安装的转速传感器与循环用输砂器连接，通过试验绞龙总成的筒体上安装的倾角传感器、加速度传感器和安装在联轴器和联轴器之间的转速扭矩传感器与试验用输砂器连接，并与安装在垂直落料装置上的固体流量计连接。所述的试验用输砂器包括试验绞龙总成、试验绞龙料斗、调速电机、联轴器、联轴器，试验绞龙总成下端安装试验绞龙料斗，上部通过联轴器和联轴器与调速电机连接，在联轴器和联轴器之间装有转速扭矩传感器。所述的循环用输砂器包括循环用绞龙总成、循环用绞龙料斗、调速电机和支架，循环用绞龙总成安装在可移动的支架上，下部安装循环用绞龙料斗，上端安装调速电机。所述的数据采集与控制系统包括数据采集仪、工控机、转速扭矩传感器、固体流量计、加速度传感器、倾角传感器、转速传感器，转速扭矩传感器、固体流量计、加速度传感器、 倾角传感器、转速传感器通过线缆与数据采集仪和工控机连接。
本发明的有益效果为
1、该压裂混砂车输砂试验装置不仅可以完成转速、倾角、各结构参数的单因素试验，还可方便的进行各参数的多因素试验，用来研究当输砂量一定时，压裂混砂车输砂装置达到最高输送效率时各参数的优化组合，并且压裂混砂车输砂试验装置采用循环输砂的方式， 可以减轻试验时繁重的体力劳动，提高工作效率，实现物料输送过程的机械化和自动化，避免试验过程的间断。2、压裂混砂车输砂试验装置设有变倾角装置和倾角传感器，能够方便的改变和测量试验绞龙的输送倾角，用来完成倾角对螺旋输砂器输送性能的影响试验。3、在垂直落料装置上安装固体流量计，用来计量物料的瞬时输送量和累积输送量，结构简单，计量准确。4、压裂混砂车输砂试验装置配备调速电机和转速扭矩传感器，可以方便测量和控制绞龙轴的工作转速，从而达到控制输送流量的目的。5、试验绞龙总成拆卸和更换方便，可以满足不同结构参数的螺旋输砂器的试验要求。6、数据采集与控制系统能够根据固体流量计测得的流量值，调整调速电机的转速，从而达到实时控制输送流量的目的，并且可以方便的完成各参数信号的采集、转换、显示、存储和打印输出，能够实现试验过程的自动控制，减少人工参与。
图1为压裂混砂车输砂试验装置结构示意图； 图2为循环用输砂器结构示意图3为数据采集与控制系统结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图1-3进一步说明本发明的具体实施方式
。压裂混砂车输砂试验装置包括支架20、底座13、变倾角装置17和垂直落料装置 19、试验用输砂器、循环用输砂器和数据采集与控制系统，其中试验用输砂器包括试验绞龙总成5、试验绞龙料斗11、调速电机1、联轴器2、联轴器4，循环用输砂器包括循环用绞龙总成9、循环用绞龙料斗16、调速电机8和支架12，数据采集与控制系统包括数据采集仪15、 工控机14、转速扭矩传感器3、固体流量计18、加速度传感器6、倾角传感器7、转速传感器 10。试验绞龙总成5下部安装试验绞龙料斗11，上端由联轴器4连接转速扭矩传感器 3，转速扭矩传感器3通过联轴器2与电机1连接，试验绞龙总成5、调速电机1和转速扭矩传感器3安装在支架20上，支架20的一端绞支于底座13上，另一端通过变倾角装置17支撑，变倾角装置17伸缩可改变试验搅龙总成5的倾角，试验绞龙总成5靠调速电机1提供动力并实现转速变化，转速和扭矩通过安装于变速电机1和试验搅龙总成5之间的转速扭矩传感器3测量。循环用绞龙总成9安装在可移动的支架12上，下部装有循环用绞龙料斗16，动力由上部的调速电机8提供。在循环用绞龙的上部装有转速传感器10，用来测量循环用绞龙轴的实时转速。转速扭矩传感器3、固体流量计18、加速度传感器6、倾角传感器7、转速传感器10， 通过线缆与数据采集仪15相连，经过处理后的信号和数据输送到工控机14上显示、存储、 打印输出，同时，根据输送流量的要求，可以调整调速电机1和调速电机8的转速，以达到控制物料流量的目的。加速度传感器6、倾角传感器7安装在试验绞龙总成5的筒体上，加速度传感器6用来监测试验绞龙总成5的振动情况，倾角传感器7用来测量试验绞龙总成5 的输送倾角。压裂混砂车输砂试验装置工作时，在试验绞龙料斗11中充满试验用砂，启动调速电机1带动试验绞龙总成5运转，砂从出料口经过垂直落料装置19落入循环用绞龙料斗16 中，启动调速电机8，循环用绞龙总成9将砂输送到试验绞龙料斗11中，从而达到循环输砂的目的，安装在垂直落料装置19上的固体流量计18，用于测量试验搅龙的瞬时流量和累积流量，安装在试验绞龙总成5上的倾角传感器7和加速度传感器6用于测量试验搅龙的输送倾角和振动信号，安装于电机1和试验绞龙总成5之间的转速扭矩传感器3和可以测量试验用绞龙轴的转速和扭矩，安装在循环用绞龙总成9上端的转速传感器10用于测量循环用绞龙轴的转速。固体流量计18、倾角传感器7、加速度传感器6、转速扭矩传感器3、和转速传感器10测量的测量信号经过数据采集仪15处理后输送到工控机14上显示、存储、打印输出。试验时，根据流量的要求，可以通过工控机14调整调速电机1和调速电机8的转速，以达到实时控制输送流量的目的，也可以控制变倾角装置17来改变试验绞龙总成5的倾角，用来完成不同倾角下的试验项目。
权利要求
1.压裂混砂车输砂试验装置包括支架(20)、底座(13)、变倾角装置(17)和垂直落料装置(19)，其特征在于该装置还包括试验用输砂器、循环用输砂器和数据采集与控制系统， 试验用输砂器安装在支架(20)上，支架(20) —端绞支于底座(13)上，另一端通过变倾角装置(17 )支撑，支架(20 )在试验绞龙总成(5 )的出料口处设有垂直落料装置(19 )，数据采集控制系统通过循环用绞龙总成(9)上端安装的转速传感器(10)与循环用输砂器连接，通过试验绞龙总成(5)的筒体上安装的倾角传感器(7)、加速度传感器(6)和安装在联轴器(4) 和联轴器(2)之间的转速扭矩传感器(3)与试验用输砂器连接。
2.根据权利要求1所述的所述的压裂混砂车输砂试验装置，其特征在于试验用输砂器包括试验绞龙总成(5)、试验绞龙料斗(11)、调速电机(1)、联轴器(2)、联轴器(4)，试验绞龙总成(5)下端安装试验绞龙料斗(11)，上部通过联轴器(4)和联轴器(2)与调速电机 (1)连接，在联轴器(4 )和联轴器(2 )之间装有转速扭矩传感器(3 )。
3.根据权利要求1所述的所述的压裂混砂车输砂试验装置，其特征在于所述的循环用输砂器包括循环用绞龙总成(9)、循环用绞龙料斗(16)、调速电机(8)和支架(12)，循环用绞龙总成(9)安装在可移动的支架(12)上，下部安装循环用绞龙料斗(16)，上端安装调速电机(8)。
4.根据权利要求1所述的所述的压裂混砂车输砂试验装置，其特征在于所述的数据采集与控制系统包括数据采集仪(15)、工控机(14)、转速扭矩传感器(3)、固体流量计 (18)、加速度传感器(6)、倾角传感器(7)、转速传感器(10)，转速扭矩传感器(3)、固体流量计(18)、加速度传感器(6)、倾角传感器(7)、转速传感器(10)通过线缆与数据采集仪(15) 和工控机(14)连接。
全文摘要
压裂混砂车输砂试验装置包括支架、底座、变倾角装置和垂直落料装置，该装置还包括试验用输砂器、循环用输砂器和数据采集与控制系统，试验用输砂器安装在支架上，支架一端绞支于底座上，另一端通过变倾角装置支撑，支架在试验绞龙总成的出料口处设有垂直落料装置，数据采集控制系统通过循环用绞龙总成上端安装的转速传感器与循环用输砂器连接，通过试验绞龙总成的筒体上安装的倾角传感器、加速度传感器和安装在联轴器和联轴器之间的转速扭矩传感器与试验用输砂器连接，并与安装在垂直落料装置上的固体流量计连接。该装置采用循环输砂方式，可以实现变转速、变倾角的输砂性能的试验测试，全过程机械化、自动化，降低了人力成本。
文档编号G01M17/00GK102419257SQ20111042279
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者乔春, 吕志鹏, 周思柱, 彭平生, 步卫平, 王庆群, 袁新梅, 贾宏禹, 黄朝斌 申请人:中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂