一种升沉补偿实验台架的制作方法

1.本发明涉及钻井装备技术领域，特别是涉及一种升沉补偿实验台架。


背景技术：

2.随着国家对海洋油气资源开发力度的提高，急需研发配套的工程装备，其中钻柱升沉补偿装置是海洋钻探过程中重要的装备，其技术在欧美发达国家发展较早，相关领域的研究较多，由于我国在海洋工程机械方面起步较晚，相关技术研发方面仍处于探索阶段，被动式升沉装置的升沉补偿的效果受波浪运动的频率、幅度，液压缸活塞直径和蓄能器容积等参数的影响。需要有专门被动补偿实验平台来进行相关参数的研究和优化，目前国内有部分高校研发过实验台架进行试验，但是试验台架较为简单，对于实际情况中海浪的模拟有些不符合，同时对于实验中关键数据的采集手段基本欠缺，本发明提供一种升沉补偿实验台架进行升沉补偿原理的探索。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提供一种升沉补偿实验台架，用于升沉补偿原理的探索。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种升沉补偿实验台架，包括液压控制系统、补偿台架主体和蓄能模块；所述补偿台架主体包括补偿油缸、船舶模拟模型、造浪油缸和滑轮组；所述补偿油缸设置于所述补偿台架主体底部与所述船舶模拟模型之间，所述造浪油缸设置于所述船舶模拟模型与所述滑轮组之间；所述液压控制系统用于控制所述造浪油缸的伸缩、蓄能器活塞移动以及补偿油缸缸杆的伸缩，所述蓄能模块与所述补偿油缸相连通。
6.可选的，所述补偿台架主体还包括底板、主体框架、扶正杆和扶正挡板；所述框架设置于所述底板上，所述扶正杆设置于所述主体框架上，所述补偿油缸的缸杆活动端与所述底板相连接，所述船舶模拟模型设置于所述扶正杆上；所述扶正挡板设置于所述主体框架上部并与所述滑轮组相对应，所述扶正挡板用于使所述滑轮组沿垂向运动。
7.可选的，所述滑轮组包括滑轮框架、胶管轮和钢丝绳轮，所述胶管轮设置于所述滑轮框架中部，所述钢丝绳轮设置于所述滑轮框架上并位于所述胶管轮两侧，所述滑轮框架底部与所述造浪油缸的缸体顶端相连接；
8.所述补偿油缸与所述蓄能模块之间通过胶管连通，所述胶管一端与所述补偿油缸相连接，所述胶管另一端绕过所述胶管轮后与所述蓄能模块相连接。
9.可选的，所述船舶模拟模型包括框架、上导正滑轮、下导正滑轮和中部滑轮；所述上导正滑轮设置于所述框架顶部两侧，所述下导正滑轮设置于所述框架底部两侧，且所述上导正滑轮和所述下导正滑轮均沿所述扶正杆滑动设置；所述中部滑轮设置于所述框架中部两侧；
10.所述底板一侧与钢丝绳一端相连接，所述钢丝绳另一端依次绕过所述胶管轮一侧
的所述钢丝绳轮、所述中部滑轮、所述胶管轮另一侧的所述钢丝绳轮后一所述底板另一侧相连接。
11.可选的，所述主体框架包括下框架和上框架，所述下框架底部与所述底板可拆卸连接，所述下框架顶部与所述上框架底部可拆卸连接，所述扶正杆设置于所述上框架和所述下框架朝向所述底板中心的一侧；所述扶正挡板设置于所述上框架上。
12.可选的，位于同一侧的所述扶正挡板之间设置有导向空间，所述导向空间用于使所述滑轮组沿垂向运动。
13.可选的，所述补偿油缸底部设置有拉力传感器。
14.可选的，所述补偿台架主体顶部设置有第一位移传感器，所述第一位移传感器用于检测所述造浪油缸的位移。
15.可选的，所述蓄能模块包括蓄能器，所述蓄能器包括气体端和液体端，所述气体端设置有第二位移传感器，所述液体端设置有压力传感器，所述液体端与所述补偿油缸相连通。
16.可选的，所述液压控制系统包括控制模块、电磁阀组和液压泵站，所述液压泵站与所述电磁阀组相连通，所述控制模块与所述电磁阀组电连接，所述电磁阀组与所述造浪油缸相连通。
17.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1.实验台架为框架拼装式结构，实验完成后可对各部件进行收纳保养，占用空间较少，经济实用性较好；
19.2.实验台架采用框架式结构，受力较均衡，同时四个支架上均含有导正杆，可保证模拟的船舶结构平稳上下运动；
20.3.采用两个动滑轮式的机械结构进行海浪模拟，同时采用电控以及液压控制，使模拟的船舶升沉情况较符合实际；
21.4.补偿油缸下端安装有碟簧以及拉力传感器，既可以保障下端实现较小位移又可以收集补偿油缸负载，更符合实际情况；
22.5.台架中采用多种传感器，可收集较多的数据，方便后续研究的进行。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明升沉补偿实验台架的结构示意图；
25.图2为本发明升沉补偿实验台架的侧向结构示意图；
26.图3为本发明升沉补偿实验台架的a-a剖视结构示意图。
27.附图标记说明：1、液压控制系统；2、补偿台架主体；3、蓄能模块；4、蓄能器；5、底板；6、下框架；7、上框架；8、扶正杆；9、上导正滑轮；10、框架；11、下导正滑轮；12、补偿油缸；13、造浪油缸；14、滑轮框架；15、胶管轮；16、钢丝绳轮；17、扶正挡板；18、中部滑轮；19、第一位移传感器；20、拉力传感器；21、压力传感器；22、第二位移传感器。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1至3所示，本实施例提供一种升沉补偿实验台架，包括液压控制系统1、补偿台架主体2和蓄能模块3；补偿台架主体2包括补偿油缸12、船舶模拟模型、造浪油缸13和滑轮组；补偿油缸12设置于补偿台架主体2底部与船舶模拟模型之间，造浪油缸13设置于船舶模拟模型与滑轮组之间；液压控制系统1用于控制造浪油缸13的伸缩，蓄能模块3与补偿油缸12相连通。
30.于本具体实施例中，补偿台架主体2还包括底板5、主体框架10、扶正杆8和扶正挡板17；主体框架10包括四个下框架6和四个上框架7，四个下框架6呈矩形分布与底板5上，四个下框架6底部与底板5通过螺栓连接，下框架6顶部与上框架7底部通过螺栓连接，在实验完成后便于拆卸，方便对各部件进行收纳保养，实验台架占据较小空间；扶正杆8设置于上框架7和下框架6朝向底板5中心的一侧；每个上框架7上均设置有一扶正挡板17，位于同一侧的两个扶正挡板17之间设置有导向空间，导向空间用于使滑轮组沿垂向运动。
31.补偿油缸12的缸杆活动端与底板5相连接，且补偿油缸12底部与底板5之间设置有一拉力传感器20，拉力传感器20与底板5之间设置有碟簧，该碟簧可以提供较小的位移以及较大的拉力，保持实验台架稳定。
32.滑轮组包括滑轮框架14、胶管轮15和钢丝绳轮16，胶管轮15设置于滑轮框架14中部，钢丝绳轮16设置于滑轮框架14上并位于胶管轮15两侧，滑轮框架14底部与造浪油缸13的顶端相连接；补偿油缸12与蓄能模块3之间通过胶管连通，胶管一端与补偿油缸12相连接，胶管另一端绕过胶管轮15后与蓄能器4相连接。
33.船舶模拟模型包括框架10、上导正滑轮9、下导正滑轮11和中部滑轮18；上导正滑轮9设置于框架10顶部两侧，下导正滑轮11设置于框架10底部两侧，且上导正滑轮9和下导正滑轮11均沿扶正杆8滑动设置；中部滑轮18设置于框架10中部两侧；底板5一侧与钢丝绳一端相连接，钢丝绳另一端依次绕过胶管轮15一侧的钢丝绳轮16、中部滑轮18、胶管轮15另一侧的钢丝绳轮16后一底板5另一侧相连接。
34.补偿台架主体2顶部设置有第一位移传感器19，第一位移传感器19用于检测造浪油缸13的位移。
35.蓄能模块3包括蓄能器4，蓄能器4包括气体端和液体端，气体端设置有第二位移传感器22，液体端设置有压力传感器21，液体端与补偿油缸12相连通。
36.液压控制系统1包括控制模块、电磁阀组和液压泵站，液压泵站与电磁阀组相连通，控制模块与电磁阀组电连接，电磁阀组与造浪油缸13相连通。
37.本实施例中的升沉补偿实验台架，通过控制模块控制电磁阀组实现造浪油缸13的伸缩，造浪过程中通过电控进行液压流道实现造浪模拟，造浪油缸13伸出时，带动滑轮组上行，船舶模拟模型上行，模拟海浪上升，造浪油缸13缩回时，带动滑轮组下行，船舶模拟模型下行，模拟海浪下降。
38.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例
的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
39.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。