Комплексный стенд для испытаний мобильной буровой техники и сопутствующего оборудования

Полезная модель «Комплексный стенд для испытаний мобильной буровой техники и сопутствующего оборудования» относится к области машиностроения, преимущественно к области испытаний грузоподъемной техники, а более конкретно - к стендам для испытаний мобильных буровых установок статическим и динамическим нагружением. Он может быть использован и в других механизмах, где требуется создание больших усилий, перемещение больших грузов, испытание конструкций на прочность и тарировка аппаратуры. Комплексный стенд позволяет с одного установа испытываемого объекта, соответствующего установке в эксплуатации, оценить его прочностные характеристики, скоростные характеристики подъема-опускания груза, провести проверку и настройку ограничителя высоты подъема груза и ограничителя грузоподъемности. Для проведения указанных проверок необходима только перецепка крюкоблока с одного нагрузочного устройства на другое. Регулирование нагрузки на крюкоблок при статическом нагружении меняется ручным изменением настройки клапана нагрузки насосной станции в диапазоне от 0 до 250 тонн. При динамических испытаниях лебедочные механизмы испытываемого объекта через траверсу и талевую систему стенда поднимают и опускают нагрузочную тележку с грузом. При этом изменение нагрузки производится

ступенчато методом установки мерных грузов на тележку (груз до 50 тонн соответствует 200 тоннам на крюке объекта). Измерительно-вычислительный комплекс стенда позволяет в режиме реального времени производить замеры и запись измеряемых параметров: - нагрузки на крюке, - давления в гидросистеме стенда и испытываемого объекта, - напряжений в узлах испытываемого объекта, - скорости движения груза, - регистрирует показания датчика усилия объекта.

1. Область техники, к которой относится полезная модель.

Заявляемая модель относится к области машиностроения, преимущественно к области испытаний грузоподъемной техники, а более конкретно к стендам для испытаний грузоподъемного оборудования статическим и динамическим нагружением. Она может быть использована и в других механизмах, где требуется создание больших усилий, перемещение больших грузов, испытание конструкций на прочность, тарировка аппаратуры.

2. Уровень техники.

Конструкции стендов по статическому и динамическому нагружению зависят от требований по создаваемому усилию и скорости перемещения груза. Сведения о различных конструкциях и технических характеристиках приводятся в справочниках, специализированных печатных изданиях, на сайте www.sibpatent.ru в разделе технологии.

Аналогом является «Площадка по испытанию вышки мачтового типа агрегатов и подъемников для подземного и капитального ремонта скважин» (код ГРНТИ 524725), в состав которой входят рама установки агрегата, гидроцилиндры нагружения с полиспастом и подвижной балкой, гидростанция с измерительной и регулирующей

аппаратурой. Недостатком данной конструкции является возможность проведения испытаний только статическим нагружением.

3. Сущность заявляемой полезной модели.

Сущность заявляемой полезной модели «Комплексный стенд для испытаний мобильной буровой техники и сопутствующего оборудования» заключается в том, что стенд дополнительно содержит ферму и нагрузочную тележку, движущуюся вдоль фермы, которая соединена талевой системой с траверсой и обеспечивает нагружение лебедки буровой установки в динамике регулируемой нагрузкой.

Техническим результатом является то, что создание данного устройства позволяет проводить полный комплекс статических и динамических испытаний мобильных буровых установок грузоподъемностью от 30 до 200 тонн.

Применение фермы с нагрузочной тележкой, объединенной основанием со стендом статического нагружения, позволяет проведение полного объема испытаний без переустановки испытываемых объектов и позволяет проводить нагрузочные испытания различных силовых металлоконструкций, в том числе стационарных рабочих площадок, обеспечивает максимальное приближение условий испытаний к эксплуатационным условиям и позволяет оценить выполнение требований «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности» ПБ 08-624-03.

Нагружение установок с приложением нагрузки к крюкоблоку позволяет оценить конструкцию машины в реальных условиях, при этом обеспечивается постепенное увеличение нагрузки до максимальной с учетом коэффициента 1,25 согласно требованиям Правил ПБ 08-624-03.

Динамическая часть стенда позволяет оценить скоростные тяговые характеристики машин, при этом также обеспечивается пошаговое изменение нагрузки до номинальной и производится настройка механизма ограничения грузоподъемности и механизма ограничения высоты подъема груза.

Измерительно-вычислительный комплекс стенда позволяет в режиме реального времени вести контроль за нагрузкой на крюке, отклонением оголовка вышки 16 при изменении нагрузки, скоростным режимом перемещаемого груза на крюке, параметрами привода лебедки.

Устройство комплексного стенда показано на Фиг.1

Обозначения на фигуре 1

1 - Основание стенда (площадка для установки объекта испытаний),

2 - Якорь,

3 - Гидроцилиндры нагружения,

4 - Стойка,

5 - Траверса,

6 - Лестницы обслуживания,

7 - Ферма,

8 - Нагрузочная тележка,

9 - Талевая система,

10 - Портал загрузки тележки,

11 - Гидросистема стенда,

12 - Гидравлическая насосная станция,

13 - Измерительно-вычислительный комплекс,

14 - Растяжки фермы,

15 - Траверса,

16 - Оголовок вышки.

4. Описание полезной модели.

Стенд состоит из бетонного основания стенда 1, армированного стальными плитами, на которое устанавливается испытываемая техника, якоря 2, за который через траверсу 15 закреплены два гидроцилиндра нагружения 3, верхняя часть штоков гидроцилиндров также соединена между собой траверсой 15, в которой установлена ось для соединения с крюкоблоком испытываемой машины или нагрузочным устройством. Гидроцилиндры нагружения 3 трубопроводами гидросистемы стенда 11 соединены с гидравлической насосной станцией 12, состоящей из электроприводного гидронасоса, маслобака, гидроаппаратуры управления, контрольных приборов. Описанная часть стенда предназначена для статического нагружения испытываемых объектов.

Вторая часть стенда состоит из фермы 7, талевой системы 9 с четырехкратным полиспастом, нагрузочной тележки 8, подвижной траверсы 5 с узлом соединения с крюкоблоком, стойки 4 для удерживания траверсы 5 в нерабочем положении, лестниц

обслуживания 6 и растяжек фермы 14. Вторая часть стенда предназначена для динамических испытаний объектов.

Измерительно-вычислительный комплекс обслуживает обе части стенда и состоит из измерительных датчиков, устанавливаемых на испытуемом объекте, аппаратуры приема и обработки данных и ПВМ, обеспечивающей запись измерений. На дисплее ПВМ отображается измеряемая информация в реальном времени.

Стенд работает следующим образом.

При испытаниях статическим нагружением:

Испытываемый объект устанавливается на основание стенда 1 и крепится согласно Руководству по эксплуатации на объект испытаний. Гидроцилиндры нагружения 3 стенда выводятся в крайнее верхнее положение и траверсой 5 соединяются с крюкоблоком объекта. В штоковую полость гидроцилиндров нагружения 3 подается масло от гидравлической насосной станции 12 с плавным нарастанием давления, что обеспечивает создание любой нагрузки в диапазоне от 0 до 250 тонн. Создаваемая нагрузка регулируется аппаратурой гидравлической насосной станции 12 стенда. Измеряемые параметры от датчиков, установленных на объекте, поступают на ПВМ, где записываются и могут отображаться в режиме реального времени. Могут устанавливаться тензометрические датчики для измерения напряжений, датчики усилия на тросе, датчики давления в

гидросистеме объекта и стенда. При нагружении объекта измеряется также отклонение оголовка вышки 16 объекта.

При статических испытаниях проверяется прочность конструкции, эффективность тормозов объекта, работа ограничителя грузоподъемности.

При динамических испытаниях:

Испытываемый объект устанавливается на основание стенда 1 и крепится согласно Руководству по эксплуатации на объект испытаний. Крюкоблок объекта крепится к траверсе 5 талевой системы 9 стенда. В нагрузочную тележку 8 через портал загрузки тележки 10 загружаются мерные грузы (суммарно до 50 тонн, что соответствует 200 тоннам на крюке объекта). На объекте включается привод талевой системы и крюкоблок через траверсу 5, талевую систему 9 стенда поднимает (опускает) нагруженную тележку 8 внутри фермы 7, имитируя операции спуска-подъема в реальных условиях. При этом измеряется скорость движения груза и проверяется эффективность тормозов.

При динамических испытаниях выставляется и проверяется на объекте ограничение высоты подъема груза, а также настраивается и проверяется система управления лебедки объекта.

5. Использование полезной модели.

Комплексный стенд используется для испытаний опытных и серийных образцов мобильных установок для бурения и ремонта

скважин грузоподъемностью от 30 до 200 тонн, стационарных рабочих площадок.

6. Возможность реализации заявленной полезной модели.

На комплексный стенд разработана конструкторская документация, стенд изготовлен, на нем проходят испытания опытные и серийные установки для бурения и капитального ремонта скважин грузоподъемностью 60-160 тонн.

В 2007 году проводятся работы по увеличению создаваемой статической нагрузки стенда до 250 тонн и проведению динамических испытаний с нагрузкой до 200 тонн.

Комплексный стенд для проведения испытаний буровой техники, включающий основание стенда, якорь, гидроцилиндры нагружения, стойку, траверсы, лестницы обслуживания, талевую систему, портал загрузки тележки, гидросистему стенда, гидравлическую насосную станцию, измерительно-вычислительный комплекс, отличающийся тем, что содержит ферму и нагрузочную тележку, которая соединена талевой системой и перемещается вдоль фермы, обеспечивая нагружение лебедки буровой установки в динамике регулируемой нагрузкой.