RU2333389C1 - Screw pump test bed - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in petroleum industry for both testing the screw pumps, and assembly and running-in. The test bed incorporates an electric drive, a reduction gear, a frame, a hydraulic system, a pump parameter measurement and recording system, the test bed control system furnished with a thyristor-based frequency converter. The hydraulic system pressure section is arranged between the screw pump to be tested and the reduction gear to form a hydraulic space limited by a hollow shaft mounted inside the reduction gear output shaft inner space and the pressure section housing rigidly linked with the tested pump holder. A flexible shaft is arranged inside the hollow shaft and the pressure section housing to move axially relative to the hollow shaft and to transmit rotary motion. The flexible shaft links the tested pump screw with the reduction gear shaft.

EFFECT: expanded performances of the test bed, higher accuracy and reliability of measurements.

6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтяной промышленности как для испытания винтовых насосов, так и для сборки и обкатки винтовых насосов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the oil industry both for testing screw pumps and for assembling and running in screw pumps.

Известен стенд для обкатки скважинных насосов, содержащий привод с электродвигателем, систему измерения и регистрации параметров испытуемого насоса (Патент РФ №2133378, кл F04B 51/00, 1999 г.). Недостатком стенда является низкая точность измерения, ограниченные функциональные возможности.A well-known stand for running in borehole pumps, containing a drive with an electric motor, a system for measuring and recording parameters of the tested pump (RF Patent No. 2133378, class F04B 51/00, 1999). The disadvantage of the stand is the low accuracy of measurement, limited functionality.

Известен стенд для испытаний винтовых насосов, содержащий привод с электродвигателем, соединенный зубчатой передачей через шарнирную муфту с испытуемым винтовым насосом, расположенным на раме, систему измерения и регистрации параметров насоса, гидравлическую систему, моментомер, выполненный в виде рычага, закрепленного на статоре перпендикулярно к оси насоса, набора уравновешивающих грузов, установленных на другом конце рычага, управление стендом осуществляется блоком управления с тиристорным преобразователем частоты (Патент РФ №2172868, 7F04B 51/00, 2000 г., выбран за прототип).A known bench for testing screw pumps, comprising a drive with an electric motor connected by a gear via a swivel coupling to a test screw pump located on the frame, a system for measuring and recording pump parameters, a hydraulic system, a torque meter made in the form of a lever mounted on the stator perpendicular to the axis pump, a set of balancing weights installed on the other end of the lever, the stand is controlled by a control unit with a thyristor frequency converter (RF Patent No. 217 2868, 7F04B 51/00, 2000, selected for the prototype).

Недостатком данного стенда является малая точность измерения, сложности при установке насоса на стенд, невозможность производить на нем сборку насоса, трудности при испытании насосов различной длины и диаметра. Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, повышение точности измерения, расширение функциональных возможностей.The disadvantage of this stand is the low accuracy of the measurement, the difficulty in installing the pump on the stand, the inability to assemble the pump on it, the difficulty in testing pumps of various lengths and diameters. The objective of the proposed technical solution is to simplify the design, increase the accuracy of measurement, expand the functionality.

Техническим эффектом достигаемым изобретением является получение возможности производить не только испытания, но и сборку и разборку винтовых насосов разной длины и диаметра, измерение дополнительных технических параметров винтовых насосов дает возможность правильного и точного подбора оборудования.The technical effect of the invention is the ability to perform not only tests, but also the assembly and disassembly of screw pumps of different lengths and diameters, measurement of additional technical parameters of screw pumps makes it possible to correctly and accurately select equipment.

Поставленная задача достигается тем, что в известном стенде для испытаний винтовых насосов, включающем привод с электродвигателем, редуктор, раму, гидравлическую систему, систему измерения и регистрации параметров насоса, систему управления стендом с тиристорным преобразователем частоты, напорная часть гидравлической системы расположена между редуктором и испытуемым винтовым насосом с образованием гидравлической полости, ограниченной полым валом, расположенным во внутренней полости выходного вала редуктора, и корпусом напорной части жестко связанным с обоймой испытуемого винтового насоса, кроме того, внутри полого вала и корпуса напорной части размещен гибкий вал, установленный с возможностью осевого перемещения относительно полого вала и передачи вращения, причем гибкий вал кинематически связывает винт испытуемого винтового насоса с валом электродвигателя, корпус напорной части, установленный с возможностью вращения, снабжен штурвалом для сборки и разборки насоса, в направляющих, закрепленных на раме, размещены стойки с возможностью осевого перемещения, а на раме размещены два динамометра, которые кинематически связаны с обоймой и винтом испытуемого винтового насоса, кроме того, гидравлическая система снабжена регулятором давления и дополнена устройством охлаждения рабочей жидкости.The task is achieved by the fact that in the well-known test bench for screw pumps, including a drive with an electric motor, gearbox, frame, hydraulic system, a system for measuring and recording pump parameters, a control system for a bench with a thyristor frequency converter, the pressure part of the hydraulic system is located between the gearbox and the subject a screw pump with the formation of a hydraulic cavity bounded by a hollow shaft located in the inner cavity of the output shaft of the gearbox and the pressure head housing it is rigidly connected with the cage of the test screw pump, in addition, inside the hollow shaft and the pressure part housing there is a flexible shaft mounted with the possibility of axial movement relative to the hollow shaft and transmission of rotation, the flexible shaft kinematically connecting the screw of the test screw pump to the motor shaft, pressure housing the parts mounted with the possibility of rotation are equipped with a steering wheel for assembling and disassembling the pump, racks mounted with the possibility of axial movement are placed in the rails mounted on the frame, and on AME has two dynamometer which are kinematically connected with a holder and a screw pump screw of the test, in addition, the hydraulic system is provided with a pressure regulator and complemented device cooling the working fluid.

Предлагаемый стенд для испытаний винтовых насосов дает возможность производить испытания насосов различной длины и диаметра, производить сборку и разборку винтовых насосов, т.е. обеспечивает сборку винта с обоймой насоса без применения дополнительного оборудования и сборочного участка.The proposed stand for testing screw pumps makes it possible to test pumps of various lengths and diameters, to assemble and disassemble screw pumps, i.e. provides assembly of the screw with the pump cage without the use of additional equipment and assembly area.

Замер момента динамометром, кинематически связанным с обоймой, закрепленным на раме, дает возможность замера, как минимального, так и максимального или среднего реактивного момента, а динамометр, кинематически связанный с винтом, позволяет замерить осевую силу, возникающую в процессе работы винтового насоса. Применение регулятора давления с автоматическим поддержанием заданного значения повышает точность замера расхода и не требует дополнительной подстройки при испытании винтового насоса с варьируемой производительностью. Устройство охлаждения для поддержки требуемой температуры жидкости дает возможность проводить длительные испытания насосов без сильного нагрева жидкости и изменения ее вязкости и, следовательно, это не будет сказываться на показаниях измеряемых параметров насосов.Measurement of the moment by a dynamometer kinematically connected with a holder mounted on the frame makes it possible to measure both the minimum and maximum or average reactive moment, and a dynamometer kinematically connected with a screw makes it possible to measure the axial force arising during the operation of the screw pump. The use of a pressure regulator with automatic preset value increases the accuracy of flow measurement and does not require additional adjustment when testing a screw pump with variable capacity. The cooling device to maintain the required temperature of the liquid makes it possible to carry out lengthy tests of pumps without strong heating of the liquid and changes in its viscosity and, therefore, this will not affect the readings of the measured parameters of the pumps.

На чертеже изображен стенд для испытаний винтовых насосов. Стенд содержит: редуктор 1 с приводом от электродвигателя 2 через клиноременную передачу 3, гидравлическую систему, выполненную в виде мерной емкости 4, позволяющей замерять расход жидкости, со сливным краном 5, основной емкости 6 со сливным краном 5 для гидравлической жидкости, корпуса напорной части 7 со штурвалом 8 с возможностью вращения относительно корпуса редуктора 1 для сборки и разборки насоса 11, гибкий вал 9, имеющий возможность осевого перемещения и передающий крутящий момент от полого вала 10 к винту испытуемого насоса 11, динамометр 12 с корпусом подшипников 13 для замера осевого усилия на винте насоса, динамометр 14 для замера реактивного момента на корпусе обоймы винтового насоса 11, направляющие 15, на которых размещены стойки 16 с возможностью осевого перемещения, систему измерения и регистрации параметров насоса 17, включающую фильтр 18, напорный рукав 19, регулятор давления 20, манометры 21, 22, вакуумметр 23, линию замера 24, стравливающую линию 25, подводящий рукав 26. На выходе из насоса внутри корпуса напорной части 7 установлен датчик температуры 27, для определения температуры жидкости и соответственно нагрева резиновой обкладки статора. Система управления стендом 28 с тиристорным преобразователем частоты, управляющая двигателем, позволяет менять режимы испытания насосов. Гидравлическая система снабжена устройством 29 для охлаждения рабочей жидкости, что исключает ее перегрев, а следовательно, это не будет сказываться на показаниях замеров параметров насоса. Стойки 16 с помощью зажимов типа призмы, которые имеют регулировку по высоте для установки насосов различного диаметра, автоматически обеспечивают соосность насоса относительно выходного вала редуктора. На раме 30 крепятся все элементы стенда. Стенд работает следующим образом. Производится монтаж насоса на стенде, причем обойма насоса 11 жестко крепится с корпусом напорной части 7 гидравлической системы при помощи штурвала 8, к ней кинематически крепится динамометр 14 и устанавливается на стойках 16, имеющих возможность осевого перемещения, а винт насоса 11 соединяется с гибким валом 9, передающим вращение и связанным с корпусом подшипников 13 и динамометром 12. Из емкости 6 на вход испытуемого насоса 11 подается жидкость, в качестве которой используется вода, масло, нефть и ее составляющие. В системе управления стендом 28 задается требуемая частота вращения электродвигателя 2, производится пуск стенда и регулятором давления 20 устанавливается необходимое давление испытаний. Производительность насоса замеряется в мерной емкости 4 объемным способом.The drawing shows a stand for testing screw pumps. The stand contains: a gearbox 1 driven by an electric motor 2 through a V-belt drive 3, a hydraulic system made in the form of a measuring tank 4, allowing to measure the fluid flow rate, with a drain valve 5, the main tank 6 with a drain valve 5 for hydraulic fluid, the body of the pressure part 7 with a steering wheel 8 rotatably relative to the gear housing 1 for assembling and disassembling the pump 11, a flexible shaft 9 having axial movement and transmitting torque from the hollow shaft 10 to the screw of the pump 11 under test, dynamometer 1 2 with a bearing housing 13 for measuring the axial force on the pump screw, a dynamometer 14 for measuring the reactive moment on the casing of the screw pump 11, the guides 15, on which the racks 16 are located with the possibility of axial movement, a system for measuring and recording parameters of the pump 17, including a filter 18 , pressure hose 19, pressure regulator 20, pressure gauges 21, 22, gauge 23, metering line 24, bleed line 25, inlet sleeve 26. At the outlet of the pump, a temperature sensor 27 is installed inside the body of the pressure part 7 to detect temperatures and heating fluid respectively the rubber plate of the stator. The control system of the bench 28 with a thyristor frequency converter, controlling the motor, allows you to change the test modes of the pumps. The hydraulic system is equipped with a device 29 for cooling the working fluid, which eliminates its overheating, and therefore, this will not affect the readings of measurements of the pump parameters. Racks 16 using prism type clamps, which are height-adjustable for installing pumps of various diameters, automatically ensure alignment of the pump relative to the output shaft of the gearbox. On the frame 30 are attached all the elements of the stand. The stand works as follows. The pump is mounted on the bench, and the holder of the pump 11 is rigidly attached to the body of the pressure part 7 of the hydraulic system using the steering wheel 8, the dynamometer 14 is kinematically attached to it and mounted on racks 16, which are axially movable, and the pump screw 11 is connected to the flexible shaft 9 transmitting rotation and connected with the bearing housing 13 and dynamometer 12. From the tank 6, a liquid is supplied to the input of the test pump 11, which is used as water, oil, oil and its components. In the control system of the stand 28, the required speed of the electric motor 2 is set, the stand is started and the pressure regulator 20 sets the required test pressure. The performance of the pump is measured in a measured tank 4 volumetric way.

Использование предлагаемого стенда дает возможность проведения испытаний винтовых насосов различной модификации, позволяет производить сборку и разборку насосов на стенде, а следовательно, не требуется отдельного оборудования и помещений для сборки, что дает значительную экономию.Using the proposed stand makes it possible to test screw pumps of various modifications, allows the assembly and disassembly of pumps at the stand, and therefore, does not require separate equipment and premises for assembly, which gives significant savings.

Claims (6)

1. Стенд для испытаний винтовых насосов, включающий привод с электродвигателем, редуктор, раму, гидравлическую систему, систему измерения и регистрации параметров насоса, систему управления стендом с тиристорным преобразователем частоты, отличающийся тем, что напорная часть гидравлической системы расположена между испытуемым винтовым насосом и редуктором с образованием гидравлической полости, ограниченной полым валом, расположенным во внутренней полости выходного вала редуктора, и корпусом напорной части, жестко связанным с обоймой испытуемого винтового насоса, кроме того, внутри полого вала и корпуса напорной части размещен гибкий вал, установленный с возможностью осевого перемещения относительно полого вала с передачей вращения, причем гибкий вал кинематически связывает винт испытуемого винтового насоса с валом редуктора.1. A test bench for screw pumps, including a drive with an electric motor, a gearbox, a frame, a hydraulic system, a system for measuring and recording pump parameters, a control system for a bench with a thyristor frequency converter, characterized in that the pressure part of the hydraulic system is located between the test screw pump and gearbox with the formation of a hydraulic cavity bounded by a hollow shaft located in the inner cavity of the output shaft of the gearbox, and the body of the pressure part, rigidly connected to the cage spytuemogo screw pump, in addition, inside the hollow shaft and a housing portion disposed upstream flexible shaft mounted for axial movement relative to the hollow shaft with a rotation gear, wherein the flexible shaft test kinematically connects the screw pump with a screw gear shaft. 2. Стенд для испытания винтовых насосов по п.1, отличающийся тем, что корпус напорной части, установленный с возможностью вращения, снабжен штурвалом для сборки и разборки насосов.2. The test bench for screw pumps according to claim 1, characterized in that the pressure head housing, mounted for rotation, is equipped with a helm for assembling and disassembling the pumps. 3. Стенд для испытаний винтовых насосов по п.1, отличающийся тем, что на раме размещены стойки, выполненные с возможностью осевого перемещения по направляющим, жестко связанным с рамой.3. The bench for testing screw pumps according to claim 1, characterized in that the racks are placed on the frame, made with the possibility of axial movement along the rails rigidly connected with the frame. 4. Стенд для испытаний винтовых насосов по п.1, отличающийся тем, что на раме размещен динамометр, кинематически связанный с обоймой испытуемого насоса.4. A test bench for screw pumps according to claim 1, characterized in that a dynamometer is placed on the frame kinematically connected with the clip of the pump under test. 5. Стенд для испытаний винтовых насосов по п.1, отличающийся тем, что на раме размещен динамометр, кинематически связанный с винтом испытуемого насоса.5. A test bench for screw pumps according to claim 1, characterized in that a dynamometer is placed on the frame kinematically connected to the screw of the pump under test. 6. Стенд для испытаний винтовых насосов по п.1, отличающийся тем, что гидравлическая система снабжена регулятором давления и устройством охлаждения рабочей жидкости.6. A test bench for screw pumps according to claim 1, characterized in that the hydraulic system is equipped with a pressure regulator and a device for cooling the working fluid.