一种集成式抽油机载荷模拟试验台制造技术

本发明专利技术的一种集成式抽油机载荷模拟试验台，包括工业计算机和驱动电机，驱动电机的动力输出轴连接有齿轮箱，并且驱动电机的动力输出轴上设置有与工业计算机信号连接的转矩转速传感器，齿轮箱连接有磁粉制动器和磁粉离合器，磁粉离合器连接有负载荷电机。本发明专利技术的有益效果是：结构简单，占地小，适用于实验室中关于集成式抽油机载荷实验的研究，所得实验数据精准，为实验研究提供了可靠的硬件设施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及试验用具
，特别是属于一种实验室条件下的集成式抽油机载荷模拟试验台。
技术介绍
随着科技的进步与发展，抽油机的载荷模拟试验方法一直被不断的改进，但以往试验的目的主要是对其工作性能的检测，确保抽油机在实际运行中能够保证安全性。因此，其载荷的模拟主要是以抽油机原型为依托的，主要有以下几种方法：1、吊重物加载主要是在悬绳器的加一个重物砝码，但在上下冲程过程中静载荷是不变的，与实际情况不符合，除此模拟方法中也没有弹性载荷。2、斜面重物加载是悬绳器通过两个定滑轮和弹簧与重物连接，且重物在具有一定倾斜角度的导轨上滑动。根据力学原理，重物与导轨之间的摩擦力与摩擦系数和导轨的角度成正比，故可以通过改变以上两种的数值得到所需的模拟载荷。且该模拟装置中配有弹簧，弹簧可模拟抽油机上下冲程中的的弹性载荷。该方法理论上可行，但在实际运行中，由于存在摩擦带来的磨损、发热、噪声不可控因素，使该方法的推广受到了限制。3、液压加载是通过控制缸内两边液体压力的变化，形成不同的静载荷。但是，由于液压元件的限制性，只能模拟短冲程小负载的模拟，与现代石油采集过程相差较大，故使用受到了限制。4、电阻尼加载是通过调节发电机的励磁电流和负载电阻的接入量就可以得到不同的液柱载荷但模拟其它载荷效果不是很显著。以上方法都是通过建立大型试验设备完成模拟，而在实验室条件下进行小型模拟实验，以上方法皆不适用。
技术实现思路
为解决以上技术上的不足，本专利技术提供了一种结构简单，占地小，试验数据准确的集成式抽油机载荷模拟试验台。本专利技术是通过以下措施实现的：本专利技术的一种集成式抽油机载荷模拟试验台，包括工业计算机和驱动电机，所述驱动电机的动力输出轴连接有齿轮箱，并且驱动电机的动力输出轴上设置有与工业计算机信号连接的转矩转速传感器，所述齿轮箱连接有磁粉制动器和磁粉离合器，所述磁粉离合器连接有负载荷电机；上述工业计算机连接有模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述模拟量输出模块的两个模拟量输出通道分别连接有一个程控电源，两个程控电源分别与磁粉制动器和磁粉离合器连接；所述模拟量输入模块的两个模拟量输入通道分别连接有一个功率变送器，两个功率变送器分别与驱动电机和负载荷电机相连接。上述驱动电机采用带减速器的单相异步电动机，并且驱动电机的动力输出轴与磁粉制动器输入轴之间采用弹性联轴器联接。上述模拟量输出模块选用ADAM-4024型号，所述模拟量输入模块选用ADAM-4017型号。上述工业计算机设置有RS232或RS485串行接口，并且工业计算机连接有操作控制面板。本专利技术的有益效果是：结构简单，占地小，适用于实验室中关于集成式抽油机载荷实验的研究；本专利技术测试结果得出试验的功率能够反映模拟载荷的周期性变化，所得实验数据精准，为实验研究提供了可靠的硬件设施。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的电气控制连接框图。其中：1、驱动电机；2、负载荷电机；3、磁粉制动器；4、磁粉离合器；5、转矩转速传感器；6、齿轮箱。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种集成式抽油机载荷模拟试验台，包括工业计算机和驱动电机1，驱动电机1的动力输出轴连接有齿轮箱6，并且驱动电机1的动力输出轴上设置有与工业计算机信号连接的转矩转速传感器5，齿轮箱6连接有磁粉制动器3和磁粉离合器4，磁粉离合器4连接有负载荷电机2；驱动电机1采用带减速器的单相异步电动机，并且驱动电机1的动力输出轴与磁粉制动器3输入轴之间采用弹性联轴器联接。如图2所示，工业计算机连接有模拟量输出模块和模拟量输入模块，模拟量输出模块的两个模拟量输出通道分别连接有一个程控电源，两个程控电源分别与磁粉制动器3和磁粉离合器4连接；模拟量输入模块的两个模拟量输入通道分别连接有一个功率变送器，两个功率变送器分别与驱动电机1和负载荷电机2相连接。模拟量输出模块选用ADAM-4024型号，所述模拟量输入模块选用ADAM-4017型号。工业计算机设置有RS232或RS485串行接口，并且工业计算机连接有操作控制面板。操作控制面板为操作人员提供了形象化操作。功率变送器的工作原理是利用互感原理将被测电流以及交流电压信号同时采集，根据相位等参数计算，最终转换成与有功功率成线性比例输出的直流电压信号。模拟输入量模块选用ADAM-4017，ADAM-4017是16位A/D8通道的模拟量输入模块，可以采集电流电压模拟量输入信号，它的在模拟量输入通道和模块之间提供了3000V电压隔离，有效防止模块在受到高压冲击时的损坏。当计算机发出请求命令时，模块可通过RS-485接口传递给计算机。续控制包括磁粉制动器3遥控电压的加载和发电机拖动电动机的频率。磁粉制动器3的遥控电压的加载分为手动加载和自动加载两种方式，手动加载主要是在试验的调试阶段，通过手动加载测试磁粉制动器3运行状况。自动加载主要包括要加载运行的各种曲线。模拟输出量模块选用ADAM-4024，ADAM-4024是4路模拟量输出通道。可以输出电流电压模拟量信号，输出0-10V的电压信号。每隔1s通过RS485连接的ADAM-4024输出0-10V的电压信号，程控电源产生0-1A的励磁电流信号。磁粉制动器3在励磁电流的控制下产生制动扭矩，完成载荷的周期内分段加载。为了验证在周期载荷作用下互补供电系统的稳定性，以及驱动载荷电机的运行状态，试验中对电动机的运行功率进行在线检测，并通过转矩转速传感器5实时监测电机的输出转速和转矩。电动机的启动电流超出变送器的电流范围，故试验中选用型电流互感器，经过电流互感器后，电动机的电流在符合功率变送器电流输入范围。经模拟量输入模块ADAM-4017输入至工业计算机。其工作原理为：驱动电机1相当于抽油机的电机，负载荷电机2主要用来模拟下冲程过程中的负载荷。模拟正载荷变化时，磁粉离合器4不工作，磁粉制动器3用来加载正载荷的模拟参数。模拟负载荷变化时，磁粉制动器3不工作，磁粉离合器4与齿轮箱6连接，磁粉离合器4加载的负载荷模拟参数通过齿轮箱6传递给驱动电机1的输出轴，完成负载荷加载过程。在磁粉制动器3工作时，当激磁电流在有电流通过时，磁轭中产生工作磁通，工作腔中的磁粉沿磁通方向呈链状连接起来形成磁粉链，磁粉制动器3靠此时磁粉与磁粉、磁粉与工作面之间的摩擦力和磁粉链之间的剪切力来传递转矩，磁粉制动器3处于制动状态，断开激磁线圈内的电流，工作腔内的磁粉在重力作用下呈松散状态，并在输入轴所产生的离心力作用下，磁粉被均匀的甩在主动转子的内壁上，输入轴与固定端之间无力的相互作用，磁粉制动器3处于分离状态，没有转矩的传递。为磁粉制动器3提供激磁电流的为相配套的程控电源。它具有结构简单，易于控制，并有RS232(或制定RS485)串行接口，可与计算机、PLC控制器通讯连接，工作方式有手控遥控、通信和手控3种。以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成式抽油机载荷模拟试验台，其特征在于：包括工业计算机和驱动电机，所述驱动电机的动力输出轴连接有齿轮箱，并且驱动电机的动力输出轴上设置有与工业计算机信号连接的转矩转速传感器，所述齿轮箱连接有磁粉制动器和磁粉离合器，所述磁粉离合器连接有负载荷电机；所述工业计算机连接有模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述模拟量输出模块的两个模拟量输出通道分别连接有一个程控电源，两个程控电源分别与磁粉制动器和磁粉离合器连接；所述模拟量输入模块的两个模拟量输入通道分别连接有一个功率变送器，两个功率变送器分别与驱动电机和负载荷电机相连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成式抽油机载荷模拟试验台，其特征在于：包括工业计算机和驱动电机，所述驱动电机的动力输出轴连接有齿轮箱，并且驱动电机的动力输出轴上设置有与工业计算机信号连接的转矩转速传感器，所述齿轮箱连接有磁粉制动器和磁粉离合器，所述磁粉离合器连接有负载荷电机；所述工业计算机连接有模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述模拟量输出模块的两个模拟量输出通道分别连接有一个程控电源，两个程控电源分别与磁粉制动器和磁粉离合器连接；所述模拟量输入模块的两个模拟量输入通道分别连接有一个功率变送器，两个功率变送器分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：高滨，田彦法，张玉明，于芳，周明军，李鼎，石彦庆，王淑伟，
申请(专利权)人：山东华科规划建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37