一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人与自动测量方法，该机器人包括：泵筒内径测量装置，对抽油泵泵筒的内径参数进行测量，并向控制装置反馈测量的内径参数；泵筒内表面粗糙度测量装置，对抽油泵泵筒的内表面粗糙度参数进行测量，并向控制装置反馈测量的内表面粗糙度参数；泵筒内表面硬度测量装置，对抽油泵泵筒的内表面硬度参数进行测量，并向控制装置反馈测量的内表面硬度参数；驱动装置，驱动机器人前进和后退；锁定装置，在机器人运行过程中，对机器人的位置进行锁定；控制装置，接收外部计算机的指令，对前述装置的工作状态进行控制；根据所述参数值生成泵筒的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻井
，特别涉及一种抽油泵泵筒参数自动测量方法、系 统与管道机器人，以实现油田用抽油泵泵筒内径、泵筒内表面硬度、泵筒内表面粗糙度的自 动测量。
技术介绍
油田用抽油泵是油田生产的重要设备，泵筒质量合格与否直接决定抽油泵的质 量。抽油泵泵筒测量参数主要包括泵筒内径、泵筒内表面硬度、泵筒内表面粗糙度。现有的 内径测量方法大多采用气动量仪；泵筒内表面硬度只能测量泵筒两端一定深度硬度，尚无 全长测量技术；泵筒内表面粗糙度几乎不能测量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种抽油泵泵筒参数自动测量方法、系统与管道机器人，以填 补抽油泵泵筒全参数自动化检测技术的空白，确保抽油泵质量，减少不合格抽油泵对油田 生产造成的巨大损失，保证油井的正常生产及提高油田的经济效益。本专利技术实施例的目的之一是，提供一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人，所 述机器人包括控制装置以及与所述控制装置连接的泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙 度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置和锁定装置；所述泵筒内径测量装置，用 于对所述抽油泵泵筒的内径参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内径参数；所述 泵筒内表面粗糙度测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内表面粗糙度参数进行测量，并向 所述控制装置反馈测量的内表面粗糙度参数；所述泵筒内表面硬度测量装置，用于对所述 抽油泵泵筒的内表面硬度参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内表面硬度参数; 所述驱动装置，用于驱动所述机器人前进和后退；所述锁定装置，用于在所述机器人移动过 程中，对所述机器人的位置进行锁定；所述控制装置，用于接收外部指令，对所述泵筒内径 测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置以及锁定装置 的工作状态进行控制；根据接收的内径参数、内表面粗糙度参数以及内表面硬度参数，生成 所述泵筒的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值。所述泵筒内径测量装置位于管道机器人前端，包括电子长度测量仪和泵筒内径 测量液压缸；当不需要进行参数测量时，所述电子长度测量仪隐藏于机器人内部；当需要 进行参数测量时，所述电子长度测量仪由泵筒内径测量液压缸驱动，从机器人前端伸出，进 行泵筒内径参数的测量，并将所测得的参数值反馈给所述控制装置。所述泵筒内表面粗糙度测量装置包括泵筒粗糙度测量液压缸、泵筒粗糙度测量 电机、传动轴、导轨以及粗糙度探头；所述泵筒粗糙度测量液压缸，用于驱动所述泵筒粗糙 度测量电机、传动轴、导轨以及粗糙度探头从所述机器人内部伸出，并与泵筒内表面接触； 所述粗糙度测量电机，用于通过传动轴带动粗糙度探头沿导轨在泵筒内壁上行走一段距 离；所述粗糙度探头，用于在行走过程中，获取振动信号，并将所述振动信号反馈给所述控制装置；所述控制装置，具体用于根据所述振动信号获得测试点的内表面粗糙度值。所述泵筒内表面硬度测量装置包括金刚石圆锥头和泵筒硬度测量液压缸；所述 泵筒硬度测量液压缸，用于驱动所述金刚石圆锥头在所述泵筒内表面进行试压操作；所述 金刚石圆锥头，用于将试压所得的压痕深度反馈给所述控制装置；所述控制装置，具体用于 根据所述压痕深度获得测试点的洛氏硬度值。所述驱动装置包括前进驱动单元和后退驱动单元，分别用于驱动所述机器人前 进和后退；每个驱动单元包括蜗杆、蜗轮、轮胎、曲柄连杆、车轮驱动电机和弹簧；所述电 机通过曲柄连杆将动力传递给蜗杆和蜗轮，以实现轮胎的转动；所述曲柄连杆上设有弹簧， 用于使轮胎自动调节与泵筒内壁的接触力。所述蜗杆上还安装有棘轮装置，用于避免行进过程中前后轮行进速度不同造成的 拖拽现象。所述锁定装置包括前锁定单元和后锁定单元，分别用于在所述机器人前进和后 退时对所述机器人的位置进行锁定；每个锁定单元包括卡瓦和锁定液压缸；所述锁定液 压缸，用于推动卡瓦与泵筒内壁接触，将机器人固定在指定测量位置上。本专利技术实施例的目的之二是，提供一种抽油泵泵筒参数自动测量系统，所述系统 包括前述实施例所述的抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人，以及与所述管道机器人连接 的外部计算机；所述管道机器人，用于接收所述外部计算机的操作指令，对所述管道机器人 中的泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置 以及锁定装置的工作状态进行控制；根据测量获得的内径参数、内表面粗糙度参数以及内 表面硬度生成所述测试点的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值；并将生成的所述 内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值反馈给所述外部计算机；所述外部计算机，用于 向所述管道机器人发送操作指令，控制所述管道机器人的工作状态；接收所述管道机器人 发送的测试点的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值；将多个测试点的内径值、内表 面粗糙度值以及内表面硬度值进行平均，获得所述泵筒的内径值、内表面粗糙度值以及内 表面硬度值。所述外部计算机，还用于对所述管道机器人的多个控制参数进行设置，所述控制 参数包含下述参数的一种或多种组合泵筒长度、步进距离、测量点数、测量项目，所述测量 项目包括泵筒内表面硬度、泵筒内径以及泵筒内表面粗糙度中的至少一项。本专利技术实施例的目的之三，是提供一种抽油泵泵筒参数的自动测量方法，所述方 法用于对前述实施例所述的抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人进行控制，以实现抽油泵 泵筒参数的自动测量；所述方法包括设置所述机器人的测量项目，所述测量项目包括泵 筒内表面硬度、泵筒内径以及泵筒内表面粗糙度中的至少一项；设置所述机器人的步进距 离和测量点数，每段步进距离对应一个测量点；控制所述机器人按照设置的步进距离在所 述泵筒内移动，并在移动的每个位置上将所述机器人进行锁定；控制所述机器人在每个测 量点上分别测量所设置的测量项目的测量参数，根据所述测量参数生成该测量项目的测量 结果；判断是否达到预设的测量点数，如果未达到，则继续移动下一个步进距离，并控制所 述机器人在下一个测试点进行测量；如果达到预设的测量点数，则控制所述机器人移出所 述抽油泵筒；对应于每个测量项目，将多个测量点的测量结果进行平均，获得所述抽油泵泵 筒的每个测量项目的测量结果，所述测量结果包括泵筒内表面硬度值、泵筒内径值以及泵筒内表面粗糙度值中的至少一项。本专利技术实施例的技术方案能够同时测量抽油泵泵筒的内径、内表面粗糙度和内表 面硬度，填补了抽油泵泵筒参数自动化检测的空白，提高了检测的准确度，消除了人为因素 的影响，有效地控制了抽油泵的质量，提高了下井抽油泵的使用寿命，大大提高了抽油泵的 检测周期，为油田的生产提供了保证，在一定程度上避免不合格抽油泵给油田生产带来的 巨大损失。附图说明图1为本专利技术实施例抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人的功能框图；图2为图1中泵筒内径测量装置20的细化功能框图；图3为图1中泵筒内表面粗糙度测量装置30的细化功能框图；图4为图1中泵筒内表面硬度测量装置40的细化功能框图；图5为图1中驱动装置50的细化功能框图；图6为图1中锁定装置60的细化功能框图；图7为本专利技术实施例提供的一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人的主视半 剖图；图7a为本专利技术实施例提供的一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人的右视 图；图8为本专利技术实施例抽油泵泵筒参数的自动测量方法的整体流程图；图9为本专利技术实施例抽本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种抽油泵泵筒参数自动测量管道机器人，其特征在于，所述机器人包括：控制装置以及与所述控制装置连接的泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置和锁定装置；所述泵筒内径测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内径参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内径参数；所述泵筒内表面粗糙度测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内表面粗糙度参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内表面粗糙度参数；所述泵筒内表面硬度测量装置，用于对所述抽油泵泵筒的内表面硬度参数进行测量，并向所述控制装置反馈测量的内表面硬度参数；所述驱动装置，用于驱动所述机器人前进和后退；所述锁定装置，用于在所述机器人移动过程中，对所述机器人的位置进行锁定；所述控制装置，用于接收外部指令，对所述泵筒内径测量装置、泵筒内表面粗糙度测量装置、泵筒内表面硬度测量装置、驱动装置以及锁定装置的工作状态进行控制；根据接收的内径参数、内表面粗糙度参数以及内表面硬度参数，生成所述泵筒的内径值、内表面粗糙度值以及内表面硬度值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王今宇，李彪，李满，周贺，金鑫，杨俊，刘卫红，刽凤彩，黄盛华，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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