[發明專利]流量可調節往復泵曲軸沖擊載荷在線實時檢測裝置

有效

• 申請號: 201110143698.9
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102252790A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 李大永;任強;王卓;唐鼎;耿鵬廣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;漢勝工業設備（上海）有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理

技術領域

本發明涉及的是一種機械檢測技術領域的裝置，具體是一種功率大于400W的流量可調節往復泵曲軸沖擊載荷在線實時檢測裝置。

背景技術

往復泵是一種利用活塞柱塞在液缸工作腔內的往復運動，來使工作腔的容積產生周期性變化的原理工作的流體輸送泵。往復泵具有效率高而且高效區寬，流量大，壓力高等特點，且壓力變化幾乎不影響流量，提供的流量幾乎恒定，因而廣泛應用于石油開采，化工高壓輸送等領域。隨著深井采油注水的壓力流量需求的不斷提高，對往復泵流體輸送能力要求也不斷提高，使往復泵向大功率，高壓，大流量的方向發展。曲軸是往復泵結構中結構最復雜，成本最高的部件，是在大功率往復泵的研發設計過程中難點所在。

此外，傳統的往復泵都是固定流量的，為了滿足工業應用中不同輸送工況的需要，目前往復泵向流量可調節的方向發展。而在變流量工況下，往復泵曲軸將受到較大的瞬態沖擊載荷，實驗證明，液體撞擊的水錘效應可以在瞬時使峰值載荷增大50％。現有的靜態或者準靜態曲軸載荷設計計算方法，無法考慮瞬態沖擊載荷，無法滿足大功率流量可調節往復泵曲軸設計的需求需要。為了精確地校核曲軸的疲勞強度，需要對泵在改變流量后，極端工況下的瞬態載荷進行考慮和評估，為此，對沖擊載荷的大小進行實時在線檢測是最可靠的方法。

由于曲軸是高速旋轉部件，加上不同角度的多曲拐設計，形狀十分復雜，其沖擊載荷的測試十分困難。

通過對現有技術的檢索發現，《基于LabVIEW曲軸疲勞試驗機測控系統開發》(《微計算機信息》測控自動化2009年第25卷第6-1期)，該文獻對一種新式的曲軸疲勞試驗機測控系統的開發進行了闡述：“曲軸設置于主動擺和從動擺之間構成機械諧振系統，此系統用鋼絲繩懸掛在支架上。計算機發出正弦數字信號經數據采集卡轉換為模擬信號送入功率放大器，推動激振器工作，激振器通過推桿將載荷加在主動擺上。當諧振系統在某個共振頻率下工作時，激振器載荷被其放大數倍加載在曲軸兩端，曲軸因而受到周期性彎矩作用，模擬真實工作環境下的受載情況。從動擺下方剛性連接加速度傳感器，將其振動信號經電荷放大器放大后輸入采集卡再傳給計算機做數據分析處理。”該實驗機雖然能夠對曲軸疲勞強度進行測試，但是因為無法對沖擊載荷進行模擬，所得的結果仍然是一種處于實驗室中的，理想條件下的結果，對于曲軸的在實際應用中所受到的沖擊載荷考慮不足。因此亟需一種新式裝置對曲軸的實際工況進行檢測，以盡可能準備地校核曲軸疲勞強度。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種流量可調節往復泵曲軸沖擊載荷在線實時檢測裝置，利用在連桿上設置電阻應變片，測試往復泵連桿在工作時所受的應力，間接測得曲軸應力的方法，對泵在改變流量后，極端工況下的瞬態載荷進行測試，為沖擊載荷的實時在線檢測提供了可靠的途徑。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：金屬保護片、電阻應變片、應變放大器、電橋、數據采集卡和控制模塊，其中：金屬保護片設置于往復泵的殼體，電阻應變片粘接于待測連桿上且依次與電橋和應變放大器相連，將待測連桿的形變轉換為電信號輸出，應變放大器的輸入端與電橋相連并采集模擬電流信號，應變放大器的輸出端輸出模擬電壓信號至數據采集卡，數據采集卡的輸出端輸出數字信號至控制模塊。

所述的金屬保護片為一帶有弧形缺口的長方形平面金屬片，該金屬保護片具體固定在往復泵的殼體開槽處。

所述的電阻應變片與電橋通過線纜相連接，該線纜上設有線纜固定裝置。

所述的線纜固定裝置為一兩側開孔，中間圓弧型的拱形金屬薄片，用于固定線纜。

所述的電阻應變片的表面涂敷有保護膠，以防護隔熱作用。

所述的電阻應變片的電阻值為：120Ω，電敏系數：2.20。

所述的數據采集卡為16路模擬輸入，2路模擬輸出，采樣頻率：16位，250kS/s。

所述的控制模塊包括：信號處理單元與數據記錄單元，其中：信號處理單元通過將采集到的數字信號進行濾波處理得到連桿受力時的應變曲線，數據記錄單元與信號處理單元相連接并記錄對應的應變曲線。