螺杆钻具性能测试试验台使用说明

螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-1-螺杆钻具性能测试试验台V1.0使用说明二〇〇九年十二月一日螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-2-一．系统概述1.测试目的螺杆钻具性能试验台是检测螺杆钻具整机性能指标的大型试验装置。该装置测试螺杆钻具的各种性能参数，包括：钻具输出扭矩、输出转速、输出功率、输入功率、循环流量、入口液体压力、出口液体压力、入口介质温度、总效率等。该试验台能够满足Φ120—Φ244规格螺杆钻具的全部性能测试，为评判螺杆钻具的制造、维修和现场应用提供准确的参数指标2.基本参数：加载扭矩范围（包括“测试扭矩”）：0-1000N·m转速测量范围：0~1000转/分入口压力测量范围：0~12MPa出口压力测量范围：0~1MPa循环流量测量试范围：0~（35—40）l/s入口介质温度：0—100℃测试螺杆钻具规格（外径）：φ120~φ244毫米台架主机外型（长×宽×高）：14×1.2×1.6(米)试验介质：清水3.测试原理根据螺杆钻具的实际工况，循环液（钻井液）是由地面往复式泥浆泵经过钻杆柱送至螺杆钻具的，其排量比较稳定；而螺杆钻具输出端负荷主要包括井底钻头破碎岩石时形成的反扭矩，以及钻头上的钻压作用于螺杆钻具的支撑轴承而形成的摩擦扭矩。根据这一工作特点，可提出螺杆钻具性能测试的基本原理：通过循环系统向螺杆钻具的入口端输入液体，在使螺杆钻具的循环液体流量保持为某一给定值的前提，通过对螺杆钻具的动力输出端施加不同的扭矩载荷，使钻具在不同的制动扭矩下稳定工作，测试出钻具在不同工况下的输出扭矩T，输出转速n，循环流量Q，钻具入口压力P1，钻具出口压力P2等参数。经过数据处理和运算后得出动力钻具的特性参数表格和特性曲线。对螺杆钻具，以压降为横坐标，特性曲线包括，T—△P，n—△P，Wout—△P，和η—△P特性曲线。4.试验台主要组成及功能螺杆钻具整机性能试验台主要由实验架主机、测试系统和循环系统三大部分组成，4.1实验台主机螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-3-实验台主机是构成实验台架所有机械装置的总称。包括：分水传动总成，钻具固定机构，钻具推拉机构，底座，实验工装以及液压站等部件。4.2测试系统本系统是动力钻具性能测试实验台架的核心，该系统由加载系统、各种传感器及相应的二级仪表、计算机、A/D，D/A，RS485接口、测控软件等组成。实现对试验数据的采集，实验过程的控制和性能参数的处理及性能预测等．测控软件的主要内容及功能测控软件采用Windows环境下的汉字平台进行开发，测控软件的主要内容及功能为：①.性能测试测试钻具的参数：输出扭矩、转速、循环流量、泄漏流量、进口压力、出口压力、入口介质温度；计算参数：进出口压力差、输入功率、输出功率、总效率等。为适应不同层次操作人员的要求，测控系统设计“自动”“半自动”和“手动”三种操作方案，以满足不同操作人员操作使用的要求。②.数据处理对试验所测得的数据进行计算处理，得出钻具的性能参数表格，绘制动力钻具的特性曲线，共四条曲线。对螺杆钻具，包括扭矩—压降、转速—压降、输出功率—压降及总效率—压降曲线。③.性能预测针对用户的需要，根据一种钻具在一种排量下测得的部分试验数据，预测钻具在不同排量下的完整性能参数并输出性能参数表格，绘制特性曲线。④.信号自检对各路测试信号进行自检，以检验采集数据的正确性4.3循环系统该系统主要是为螺杆钻具的性能试验提供一定压力和流量的动力液（工作介质为清水），主要由泵组、动力配电屏、各种阀门、管线、水箱、高压软管等组成。泵组的扬程（或出口压力）和排量与被试验的钻具压降和循环流量有关，同时受到用户配电容量的限制。对于常用的Φ120—Φ244螺杆钻具，要求额定总扬程不低于650米(或6.5MPa)，额定排量不低于35升/秒。二．硬件的安装将RS232转485卡（MWE485—C）插到COM1上，TX+与接线柜JX106相连，TX-与接线柜JX107相连。螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-4-三．软件概要设计说明1.系统目标测控系统软件是螺杆钻具测试试验台系统的核心，它利用数据采集卡实现数据采集，应用计算机对采集的数据进行存储、分析、显示和其它处理。本部分主要是应用VisualBasic6.0、Access2003等多个开发工具在Windows操作系统下设计和开发一套基于计算机的应用软件，拥有数据采集、数据处理、数据存储、波形显示、信号分析等功能，还具有良好的人机界面以及稳定准确的反馈控制信号等一系列功能，下面将对这些内容进行详细的设计。2.系统运行要求CPU：P41G以上或相当型号内存：最少128MB，推荐256MB。显示器：VGA、SVGA或支持桌面操作系统的任何图形适配器。要求最少显示256色鼠标：任何PC兼容鼠标通讯：RS-232C并行口或USB口：用于接入组态王加密锁操作系统：Win2000（sp4）/WinXP（sp2）简体中文版注意：目前市面上流行的机型完全满足本软件运行要求3.功能需求测控系统要求测试人员能够实时采集现场数据，将数据保存到数据库中，并可以查看/打印本次采集的数据报表与曲线,要求打印输出为电子文件（.PDF格式）。技术人员可以查看测试的历史数据并在需要时重新测试。4.系统结构图测控系统软件是本系统重点之一，下图为测控系统软件组成结构图，其主要功能模块如下：螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-5-权限管理模块：实现登陆密码管理和密码修改等操作；参数管理模块：实现待测参数预设、采样设置和试验记录设置；数据采集模块：负责系统流量、压力、转速、扭矩信号的采集；数据管理模块：实现数据显示、效率计算、数据存储和自动绘制报表曲线、打印曲线、生成报表等功能；四．软件安装、启动与卸载1.安装软件双击安装盘上的Setup_Lgz3.exe软件，开始安装程序。首先出现欢迎界面，点击下一步，出现用户信息输入界面，螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-6-点击下一步，进行安装文件夹界面，设置好安装路径后点击下一步，进入快捷方式文件夹界面，螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-7-点击下一步，进入准备安装界面，点击下一步，进行程序安装螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-8-当程序安装完毕时出现安装成功对话框，点击完成，软件可以使用了。2.启动软件“开始”--“程序”--“螺杆钻具性能测试实验台”--“螺杆钻具”启动软件。3.卸载软件螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-9-第一步：选择windows的“开始菜单”，选择“设置”－“控制面板”，进入“控制面板”界面，选择“添加/删除程序”第二步：在上图中选择螺杆钻具性能测试试验台，单击“/删除”按钮，系统弹出下面的对话框。选择“下一步”，系统会自动删除安装的项目。螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-10-点击完成卸载本软件。五．螺杆钻具试验流程1.安装工件a)放入工件b)调整水平c)安装前后接头及管线d)工件卡紧定位e)开启回流阀，关闭进口管道阀门2.系统控制a)启动柜上电b)PC机上电，进入检测系统c)输入参量设定量程3.空载启动实验在软件系统中选择空载启动试验，开启供液泵，缓缓打开进口阀门增大流量，在螺杆启动瞬间记下压力值。4.旁通阀试验（手动）在软件系统中选择旁通阀试验，在空载的状态下，开启供液泵，缓缓打开进口阀门，增大流量，在旁通阀关闭瞬间，记下压力值；然后，缓缓关闭进口阀门，减小流量，在旁通阀打开瞬间，记下压力值。5.运转试验（自动）在空载的状态下，开启供液泵。在软件中选择运转试验。此时，入口阀门自动打开到适当位置，使流量稳定在设定值。点击记录数据，开始采螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-11-集数据。匀速缓缓旋动加载旋扭，使压力达到额定值的1.3倍（要在设定的采集时间内完成），系统记录15个压力点的数据。这15个压力点分别为：0压力点到额定值5个，额定值到1.3倍点10个。6.减小载荷，打开回流阀，关闭进口阀，关闭供液泵。7.处理数据数值运算，生成报告，生成曲线，打印输出，保存数据。8.关机六．螺杆钻具测试前的准备工作1.测试前检查检查稳压电源、数字扭矩仪、数显表、ADAM模块采集卡等和计算机电源及信号线连接是否正确；检查试验机上的温度变送器、压力变送器和扭矩传感器的安装情况；检查采集卡与输出控制单元的引线、供电电源线和各个地线信号连接是否正确，确保连接正确和稳妥。检查传感器的供电电源是否是24V。检查各个固态继电器接线是否正确。2.开机首先打开稳压电源开关，打开计算机电源开关启动计算机七．软件菜单说明1.登录螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-12-在文本框中输入口令，如果用户登录成功，则用户可以打开已经生成的历史记录进行记录的修改和生成实验报告。如果没有登录则只能进行测试和生成实验报告。2.修改口令在旧密码中输入原来的密码，在新密码及确认密码中输入新设置的密码后按确定就更改密码了。3.文件a)打开螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-13-打开已经生成的历史实验数据文件，文件类型为*.mdb，缺省的历史数据文件放在安装目录的DATA目录下，可以重新测试实验数据，也可查看和生成实验报告。b)编辑螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-14-编辑已经生成的运转实验数据。在文本框中输入就更改了当前记录的数据。当所有的记录都修改后按“计算”按键重新计算功率及效率。4.测试开始进行新的实验测试。螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-15-在文本框中输入相应的信息，按确定后建立一个以钻具编号为命名的数据文件，运转实验、空载启动实验及旁通阀的开启与关闭的实验数据都保存在该文件中。5.测试项目a)空载启动实验输入当前实验的介质温度，在启动时按“记录数据”按键就可以了。b)旁通阀关闭实验记录旁通阀关闭时的流量及压力。c)旁通阀开启实验记录旁通阀开启时的流量及压力。d)运转实验记录运转实验时的压力、流量、扭矩及转速并计算输入功率、输出功率、容积效率及总效率。6.报告预览预览实验报表及曲线并可生成测试报告。选择菜单“报告预览”出现下面的报表格式的界面螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-16-选择下一页则出现性能曲线界面，螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-17-在性能曲线界面上按上一页则回到报表界面，如果在报表界面上按生成报告按钮则将报表和曲线打印到PDF格式的文件中，出现如下的界面，输入要生成的文件名，按保存就将报表和曲线生成为PDF格式的文件螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-18-用户可以打开此PDF文件进行打印，也可以将此测试文件提交给技术人员进行分析。7.设置设置拟合曲线的参数，拟合数参数一般由工程师来设定。螺杆钻具性能测试试验台软件V1.0-19-8.退出退出实验测试系统。