潜油电泵机组弯曲刚度测试装置的制作方法

本实用新型涉及的是测试装置，具体涉及的是潜油电泵机组弯曲刚度测试装置。

背景技术：
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随着采油技术水平的提高和石油资源的逐渐减少，为了提高油井产量和油田的最终采收率，水平井采油技术越来越受到关注。目前世界上应用水平井技术较多、技术水平较高的是美国和加拿大，我国各大油田已钻成一大批水平井。在水平井采油中，螺杆泵和潜油电泵应用较为广泛，而潜油电泵具有排量大、扬程高、使用寿命长等特点已得到规模应用。由于受水平井井身结构的制约，考虑到水平井中的大井斜和高曲率（狗腿度），潜油电泵机组用于这类油井采油首先必须解决机组通过油井弯曲段时电缆受挤压损坏和机组产生永久变形的问题，为了确保潜油电泵机组能够安全下放和正常工作，必须保证电泵机组具有一定刚度，以满足整个机组可通过具有一定曲率的弯曲井段。但由于电泵机组部件为组合件，除结构上包含如电机、保护器、分离器、吸入口外，电泵机组为了适合不同的井眼尺寸，电泵机组部件外径尺寸从101mm~172mm，机组各部件组成长度从2m~7m，若要准确知道各部件的弯曲刚度较为困难，而机组部件弯曲刚度的计算准确性，则最终导致整个电泵机组是否能成功通过最大弯曲井段的最终计算，因此对于电泵机组弯曲刚度的预知就显得尤为重要。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供潜油电泵机组弯曲刚度测试装置，这种潜油电泵机组弯曲刚度测试装置用于解决目前组合壳体结构刚度无法测量的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种潜油电泵机组弯曲刚度测试装置包括底座、挠度标尺、液压支架、数据采集系统，底座沿长度方向并列设置有水平标尺和液压支架标尺，液压支架和挠度标尺均滑动连接于底座上，液压支架沿液压支架标尺长度方向滑动；液压支架的两侧各设置一个力传感器支座，每个力传感器支座均沿底座长度方向滑动连接于底座上，每个力传感器支座上均设置有力传感器，每个力传感器支座的上部横梁上均设置有机组部件支座；每个力传感器均与数据采集系统连接。

上述方案中底座沿长度方向并列布置四条滑道，其中两条滑道为力传感器支座滑道，一条为液压支架滑道，一条为挠度标尺滑道，两条力传感器支座滑道分别设置在底座两个边缘处，每个力传感器支座的两个外框分别与相应的力传感器支座滑道滑动连接；液压支架滑道设置在液压支架标尺的侧面，液压支架与液压支架滑道滑动连接；挠度标尺滑道设置在水平标尺的侧面，挠度标尺与挠度标尺滑道滑动连接。

上述方案中每个力传感器支座包括两个外框、连接板、横梁，连接板和横梁将两端的外框连接起来，横梁设置在上部，连接板位于横梁的下方，连接板上端面设置第一力传感器卡槽，第一力传感器卡槽是对称结构，对称线槽穿过力传感器的中心，横梁的下端面设置有第二力传感器卡槽，第二力传感器卡槽为沿横梁宽度方向设置的凹槽，第一力传感器卡槽与第二力传感器卡槽之间安装力传感器，以保证力传感器所测得结果的准确性。

上述方案中机组部件支座由两个对称设置的直角三角形铁板，每个直角三角形铁板的直角边分别与力传感器支座连接，两个直角三角形铁板的斜边相对应，两个直角三角形铁板的斜边及所述的横梁形成机组部件卡槽，机组部件支座为三角形结构，一方面可以满足最大和最小的机组部件外径，保证机组不在卡槽中发生旋转从而影响测试结果，另一方面可以保证放置在上的机组截面重心始终在支座内，从而确保支座不发生失稳。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型克服了以往刚度测试仅能对小尺寸、单一壳体结构刚度进行测试的弊端，可实现不同长度机组部件、不同直径机组部件、组合壳体结构机组部件的弯曲刚度测试，解决了组合壳体结构刚度无法测量的问题。

2、本实用新型通过对潜油电泵机组部件弯曲刚度的测试，可达到对不同系列潜油电泵机组，在组合结构下的弯曲刚度测试要求，模拟了电泵机组在通过弯曲井段的机组变形状态。通过对机组弯曲刚度的测试，可为电泵机组通过不同弯曲井段的应力评定、通过能力评价，提供准确的计算基础数据。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中力传感器支座的结构示意图；

图3是本实用新型中底座的结构示意图；

图4是本实用新型中挠度标尺的结构示意图；

图5是图4中A的放大图。

1底座， 2力传感器支座， 3第一力传感器卡槽， 4力传感器， 5机组部件支座， 6挠度标尺， 7水平标尺， 8液压支架标尺， 9液压支架， 10数据采集系统， 11第二力传感器卡槽，12机组部件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，这种潜油电泵机组弯曲刚度测试装置包括底座1、挠度标尺6、液压支架9、数据采集系统10，底座1沿长度方向并列设置有水平标尺7和液压支架标尺8，液压支架9和挠度标尺6均滑动连接于底座1上，水平标尺7和液压支架标尺8，分别用来测量挠度标尺6与力传感器支座2的距离和液压支架9与力传感器支座2的距离。液压支架9沿液压支架标尺8长度方向滑动；液压支架9的两侧各设置一个力传感器支座2，每个力传感器支座2均沿底座1长度方向滑动连接于底座1上，每个力传感器支座2上均设置有力传感器4，每个力传感器支座2的上部横梁上均设置有机组部件支座5；每个力传感器4均与数据采集系统10连接。

结合图3所示，底座1沿长度方向并列布置四条滑道，其中两条滑道为力传感器支座滑道，一条为液压支架滑道，一条为挠度标尺滑道，两条力传感器支座滑道分别设置在底座1两个边缘处，每个力传感器支座2的两个外框分别与相应的力传感器支座滑道滑动连接；液压支架滑道设置在液压支架标尺8的侧面，液压支架9与液压支架滑道滑动连接；挠度标尺滑道设置在水平标尺7的侧面，挠度标尺6沿水平标尺7长度方向滑动，挠度标尺6与挠度标尺滑道滑动连接，挠度标尺6参阅图4、图5所示。

本实用新型中底座1沿长度方向还可以并列布置五条滑道，其中两条滑道为力传感器支座滑道，一条为液压支架滑道，两条为挠度标尺滑道，水平标尺7的侧面设置一条挠度标尺滑道，液压支架标尺8的一侧设置液压支架滑道，液压支架标尺8的另一侧设置第二条挠度标尺滑道，挠度标尺滑道有两条，可以随便用，便于测试。

结合图2所示，每个力传感器支座2包括两个外框、连接板、横梁，连接板和横梁将两端的外框连接起来，横梁设置在上部，连接板位于横梁的下方，连接板上端面设置第一力传感器卡槽3，第一力传感器卡槽3是对称结构，对称线槽穿过力传感器4的中心，横梁的下端面设置有第二力传感器卡槽11，第二力传感器卡槽11为沿横梁宽度方向设置的凹槽，第一力传感器卡槽3与第二力传感器卡槽11之间安装力传感器4，以保证力传感器4所测得结果的准确性。

机组部件支座5由两个对称设置的直角三角形铁板，每个直角三角形铁板的直角边分别与力传感器支座2连接，两个直角三角形铁板的斜边相对应，两个直角三角形铁板的斜边及所述的横梁形成机组部件卡槽，机组部件支座5为三角形结构，一方面可以满足最大和最小的机组部件12外径，保证机组部件12不在卡槽中发生旋转从而影响测试结果，另一方面可以保证放置在上的机组截面重心始终在支座内，从而确保支座不发生失稳。

本实用新型基于力学原理，采用在机组部件12两端安装力传感器4，在机组中部安装液压支架9的方案，来间接测量机组部件12的弯曲刚度。为了实现测试目的，分别通过调整液压支架8，调整机组部件12两端受力状态，通过力传感器4示数变化，记录支座两端的支座反力变化，同时，通过挠度标尺6，分别记录不同支座反力状态下，机组部件12的挠度变化。通过多组数据测量，即可按照下面的力学计算公式得到不同机组部件的弯曲刚度。

上式中E为测试机组部件弯曲刚度；I为机组部件截面惯性矩（）；为两端支座反力变化量；为机组部件挠度变化量；L为机组部件长度；D为机组部件外径；d为机组部件当量内径。

本实作新型安装测试方法：

（1）测试装置安装

将底座1摆放平稳；依次安装力传感器支座2、挠度标尺6、液压支架9到底座滑轨，并按照测试机组部件12长度调整两侧力传感器支座2；安装力传感器4到第一力传感器卡槽3内；将机组部件支座5安放到力传感器支座滑轨内，并按照第一力传感器卡槽3的位置固定；将两侧力传感器4与数据采集系统10相连接；整套测试装置安装完毕。

（2）机组部件弯曲刚度测试

①打开数据采集系统10电源开关，将初始数据清零；

②记录水平标尺7的数值，该位置记为标记点，水平标尺7的数值即为标记点与力传感器支座2的距离；

③记录液压支架标尺8的数值，该位置记为液压支架9与力传感器支座2的距离；

④将待测试的机组部件12放置到机组部件支座5上，依次记录两侧力传感器4的数值，得到两侧力传感器支座2的支座反力；

⑤记录标记点挠度标尺6的数值，得到机组部件12初始挠度；

⑥调整液压支架9，使两侧力传感器4的数值发生变化，并记录此时变化数值；

⑦重复步骤⑤和步骤⑥，记录机组部件12标记点挠度和两端支座反力变化数值，进而得到测试机组部件12的弯曲刚度。