一种柱塞泵柱塞磨损检测装置及其检测方法与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及柱塞检测领域，尤其涉及一种柱塞泵柱塞磨损检测装置及其检测方法。背景技术：2.目前，胜利油田注水规模大，开发油田60余个，日注水量79万方，注水泵型主要有柱塞式和离心式，其中柱塞泵数量1198台，占到油田注水泵总数的73%，柱塞泵占比高。其中柱塞泵依靠柱塞往复运动增压，液力系统举升压力甚至高达40mpa，高压环境中往复高速运动，加上与回注污水的直接接触，柱塞等活动件表面易出现坑蚀、划痕、涂层脱落等损坏，胜利油田全年因柱塞损坏发生维护费用高达上千万元。3.目前柱塞生产工艺类型多、材料品种多，生产厂家多，柱塞性能优劣各异，价格各不相同。在油田的实际生产中，注水泵柱塞的选择依据只能以价格为主，在未超出年初成本计划额度的范围内选取价格较低的柱塞。而柱塞工艺、材质的不同，表面单项性能差异巨大，有的附着性好适应高压环境、有的硬度高适应磨损环境，有的耐蚀性好适应腐蚀环境。没有针对应用环境的柱塞优选，造成柱塞损坏频繁，运维成本超支的同时大幅增加了人工运维工作量。4.但是，目前仅有针对柱塞泵性能检测实验的技术，尚未存在针对柱塞泵柱塞的专门检测设备，缺乏针对油田注水工况的柱塞失效机理研究的测试设备，缺乏不同工况下所需柱塞性能理论模拟研究的设备，并且目前柱塞生产工艺类型多、材料品种多，生产厂家多，缺乏不同柱塞的性能研究。技术实现要素：5.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种柱塞泵柱塞磨损检测装置及其检测方法，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括往复机构，往复机构与柱塞连接，柱塞滑动连接有夹紧机构。6.包括壳体，壳体的内部设置有夹紧机构，夹紧机构与壳体的内壁固定连接。测试过程中，柱塞的被检部位与夹紧机构贴合。7.夹紧机构包括轴瓦，轴瓦≥1套，轴瓦包括上轴瓦和下轴瓦，上轴瓦和下轴瓦均为弧形且相对，轴瓦的内径分别与柱塞的外径配合，且轴瓦的内壁设有磨砂层。8.夹紧机构包括螺套和螺栓，螺套为圆筒形，螺套内设置有内螺纹，螺栓设置有螺纹，螺套与螺栓螺纹连接，螺套与上轴瓦的外壁转动连接。9.夹紧机构包括固定件，固定件的一端与下轴瓦的外壁固定连接。10.夹紧机构包括底座，底座包括上底座和下底座，上底座与螺栓固定连接，下底座和固定件未连接下轴瓦的一端固定连接，且底座分别与壳体固定连接于壳体的内壁。11.包括蓄能机构，蓄能机构包括进口和出口，进口位于壳体的顶端且贯穿壳体的外壁，进口设置有阀门；出口位于壳体的底端，且贯穿壳体的外壁，出口设置有阀门。12.蓄能机构包括蓄能器，蓄能器与壳体的内部相通。13.测试过程中，壳体的内部为密闭空间。14.壳体的内部包括缓冲腔室、防护腔室和工作腔室；缓冲腔室与防护腔室相邻且设置有穿孔相通，防护腔室与工作腔室相邻且设置有通孔相通，柱塞贯穿通孔，通孔与柱塞通过盘根密封；缓冲腔室设置有贯穿缓冲腔室外壁的连接孔，缓冲腔室和防护腔室通过法兰固定连接；工作腔室的一侧设置有盖体；缓冲腔室的内径小于防护腔室的内径；工作腔室内设置有温度传感器，工作腔室的外壁设置有散热器。15.往复机构固定连接有连接件，连接件远离往复机构的一端设置有锁件，连接件贯穿连接孔和穿孔，且连接件与柱塞通过锁件固定连接，连接孔与连接件通过盘根密封。16.往复机构包括转轴，转轴转动连接有第一连杆，第一连杆未连接转轴的一端转动连接有第二连杆，第二连杆未连接第一连杆的一端转动连接有滑块，滑块滑动连接有滑道，且滑块滑动连接于滑道内，转轴由电机控制，滑块与连接件固定连接。17.往复机构包括电动伸缩杆，电动伸缩杆由电机控制，伸缩杆的一端与连接件固定连接。18.一种柱塞泵柱塞磨损钻装置的检测方法，检测步骤如下：（1）打开盖体，将柱塞插入上轴瓦和下轴瓦之间，根据柱塞的实际使用工况选择磨砂层的粗糙度，磨砂层分为一级、二级和三级，其粗糙度分别为1.6μm、25μm和100μm三种类型，并通过螺栓调整轴瓦对柱塞的夹紧度，关闭盖体。19.（2）由进口向工作腔室注入与现场一致的污水，并持续提升工作腔室的压力，直到达到现场压力的大小，关闭进口阀门，通过蓄能器控制压力变化。[0020] (3) 调整往复机构的运转频率控制柱塞的往复运动频率，启动往复机构，运转72h后取出柱塞；试验结束后，打开出口，泄压并排净污水后关闭阀门。[0021]（4）观察柱塞表面的磨损情况，测量柱塞表面的厚度变化，分析柱塞的磨损情况。[0022]（5）通过显微镜观察柱塞的腐蚀情况，并计算柱塞的腐蚀面积。[0023]（6）通过柱塞的磨损情况和腐蚀面积研究柱塞在不同工况下的使用寿命，以及研究不同原材料、不同生产工艺的柱塞在不同工况下的使用寿命。[0024]本发明实际使用时：打开盖体，将柱塞插入上轴瓦和下轴瓦之间，并旋转螺帽微调整上轴瓦和下轴瓦之间的距离，使轴瓦与柱塞之间的摩擦阻力满足需要，并将柱塞使用锁件锁紧，关闭盖体。[0025]由进口向工作腔室注入与现场一致的污水，并持续提升工作腔室的压力，直到达到现场压力，关闭进口阀门，通过蓄能器控制压力变化；设置往复机构的运转频率，并启动往复机构，运转一定时间后取出柱塞并分析柱塞的磨损情况；实验完毕后，打开出口，泄压并排净污水。[0026]当需要清理缓冲腔室和防护腔室时，打开法兰，对缓冲腔室和防护腔室进行清理。[0027]本发明的有益效果为：本发明设计有往复机构和工作腔室，并将柱塞贴合夹紧机构贴合摩擦，可以模拟柱塞在不同工况下的磨损情况。[0028]本发明的夹紧机构设计有带有磨砂层的轴瓦、螺栓和螺套，通过调整螺栓在螺套内的位置微调上下轴瓦对柱塞的磨损阻力，可以实现柱塞在不同粗糙度情况下的磨损情况。[0029]本发明设计有盖体，可以方便操作更换柱塞，另外蓄能器的设计，可以保证工作腔室内的压力可以满足测试的需求。[0030]本发明设计有防护腔室，且缓冲腔室的内径小于防护腔室的内径，防止实验过程中因工作腔室的压力过大，工作腔室内的液态介质流出而造成危险的情况，如果发生液态介质流出的情况，液态介质流入防护腔室的底部，因缓冲腔室的内径小于防护腔室的内径，液态介质不会再次通过连接孔流出到设备外面，避免了实验操作的安全隐患。[0031]本发明将缓冲腔室和防护腔室设计成使用法兰连接，可以实现方便工作腔室和防护腔室的清理。[0032]本发明为提高柱塞使用寿命，研究注水泵柱塞在高压、高速往复运行过程中的磨损破坏机理，研究在强腐蚀、高矿化度等不同的介质中不同工艺、不同材质的柱塞耐蚀性能，在掌握已有柱塞防腐、耐磨性能的基础上，开展模拟柱塞使用工况的现场应用试验，综合分析柱塞损坏机理，同时进一步搭建实验室柱塞运行平台，对柱塞寿命预估分析及不同工况下柱塞性能的规范要求具有重要意义。附图说明[0033]图1为本发明的结构示意图。[0034]图2为本发明夹紧机构的示意图。[0035]其中，附图标记为：11-往复机构；12-进口；13-蓄能器；14-盖体；15-出口；21-轴瓦；22-螺栓；23-固定件；24-底座；25-螺套；31-缓冲腔室；32-防护腔室；33-工作腔室；41-连接件。具体实施方式[0036]为清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。[0037]实施例1：一种柱塞泵柱塞磨损检测装置，包括往复机构11，往复机构11包括转轴，转轴转动连接有第一连杆，第一连杆未连接转轴的一端转动连接有第二连杆，第二连杆未连接第一连杆的一端转动连接有滑块，滑块滑动连接有滑道，且滑块滑动连接于滑道内，转轴由电机控制，滑块固定连接有连接件41，连接件41远离滑块的一端设置有锁件，且连接件41与柱塞通过锁件固定连接，柱塞滑动连接有夹紧机构。[0038]包括壳体，壳体的内部设置有夹紧机构，夹紧机构与壳体的内壁固定连接；测试过程中，柱塞的被检部位与夹紧机构贴合，测试过程中，壳体的内部为密闭空间。[0039]壳体的内部包括缓冲腔室31、防护腔室32和工作腔室33。[0040]防护腔室32与缓冲腔室31相邻且设置有穿孔相通，防护腔室32与工作腔室33相邻且设置有通孔相通，柱塞贯穿通孔，通孔与柱塞通过盘根密封。[0041]缓冲腔室31设置有贯穿缓冲腔室31外壁的连接孔，缓冲腔室31和防护腔室32通过法兰固定连接。[0042]工作腔室33的一侧设置有盖体14。[0043]缓冲腔室31的内径小于防护腔室32的内径。[0044]工作腔室33内设置有温度传感器，工作腔室33的外壁设置有散热器。[0045]连接件41贯穿连接孔和穿孔，连接孔与连接件41通过盘根密封。[0046]夹紧机构包括轴瓦21、螺套25、螺栓22、固定件23和底座24。[0047]轴瓦21≥1套，轴瓦21包括上轴瓦和下轴瓦，上轴瓦和下轴瓦均为弧形且相对，轴瓦21的内径分别与柱塞的外径配合，且轴瓦21的内壁设有磨砂层。螺套25为圆筒形，螺套25内设置有内螺纹，螺栓22设置有螺纹，螺套25与螺栓22螺纹连接，螺套25与上轴瓦的外壁转动连接。[0048]固定件23的一端与下轴瓦的外壁固定连接。[0049]底座24包括上底座和下底座，上底座与螺栓22固定连接，下底座和固定件23未连接下轴瓦的一端固定连接，底座24分别与壳体固定连接于壳体的内壁。[0050]包括蓄能机构，蓄能机构包括进口12、出口15和蓄能器13，进口12贯穿壳体的外壁，进口12设置有阀门；出口15位于壳体的底端，且贯穿壳体的外壁，出口15设置有阀门；蓄能器13与壳体的内部相通。[0051]一种柱塞泵柱塞磨损钻装置的检测方法，检测步骤如下：(1) 打开盖体14，将柱塞插入上轴瓦和下轴瓦之间，根据柱塞的实际使用工况选择磨砂层的粗糙度，磨砂层分为一级、二级和三级，其粗糙度分别为1.6μm、25μm和100μm三种类型，并通过螺栓22调整轴瓦21对柱塞的夹紧度，关闭盖体14。[0052](2) 由进口12向工作腔室33注入与现场一致的污水，并持续提升工作腔室33的压力，直到达到现场压力的大小，关闭进口12阀门，通过蓄能器13控制压力变化。[0053](3) 调整往复机构11的运转频率控制柱塞的往复运动频率，启动往复机构11，运转72h后取出柱塞；试验结束后，打开出口15，泄压并排净污水后关闭阀门。[0054](4) 观察柱塞表面的磨损情况，测量柱塞表面的厚度变化，分析柱塞的磨损情况。[0055](5) 通过显微镜观察柱塞的腐蚀情况，并计算柱塞的腐蚀面积。[0056](6) 通过柱塞的磨损情况和腐蚀面积研究柱塞在不同工况下的使用寿命，以及研究不同原材料、不同生产工艺的柱塞在不同工况下的使用寿命。[0057]（7）当需要清理缓冲腔室31和防护腔室32时，打开法兰，对缓冲腔室31和防护腔室32进行清理。[0058]实施例2：一种柱塞泵柱塞磨损检测装置，包括往复机构11，往复机构11包括电动伸缩杆，电动伸缩杆由电机控制，伸缩杆的一端与连接件41固定连接，连接件41远离电动伸缩杆的一端设置有锁件，且连接件41与柱塞通过锁件固定连接，柱塞滑动连接有夹紧机构。[0059]包括壳体，壳体的内部设置有夹紧机构，夹紧机构与壳体的内壁固定连接；测试过程中，柱塞的被检部位与夹紧机构贴合，测试过程中，壳体的内部为密闭空间。[0060]壳体的内部包括缓冲腔室31、防护腔室32和工作腔室33。[0061]防护腔室32与缓冲腔室31相邻且设置有穿孔相通，防护腔室32与工作腔室33相邻且设置有通孔相通，柱塞贯穿通孔，通孔与柱塞通过盘根密封。[0062]缓冲腔室31设置有贯穿缓冲腔室31外壁的连接孔，缓冲腔室31和防护腔室32通过法兰固定连接。[0063]工作腔室33的一侧设置有盖体14。[0064]缓冲腔室31的内径小于防护腔室32的内径。[0065]工作腔室33内设置有温度传感器，工作腔室33的外壁设置有散热器。[0066]连接件41贯穿连接孔和穿孔，连接孔与连接件41通过盘根密封。[0067]夹紧机构包括轴瓦21、螺套25、螺栓22、固定件23和底座24。[0068]轴瓦21≥1套，轴瓦21包括上轴瓦和下轴瓦，上轴瓦和下轴瓦均为弧形且相对，轴瓦21的内径分别与柱塞的外径配合，且轴瓦21的内壁设有磨砂层。螺套25为圆筒形，螺套25内设置有内螺纹，螺栓22设置有螺纹，螺套25与螺栓22螺纹连接，螺套25与上轴瓦的外壁转动连接。[0069]固定件23的一端与下轴瓦的外壁固定连接。[0070]底座24包括上底座和下底座，上底座与螺栓22固定连接，下底座和固定件23未连接下轴瓦的一端固定连接，底座24分别与壳体固定连接于壳体的内壁。[0071]包括蓄能机构，蓄能机构包括进口12、出口15和蓄能器13，进口12贯穿壳体的外壁，进口12设置有阀门；出口15位于壳体的底端，且贯穿壳体的外壁，出口15设置有阀门；蓄能器13与壳体的内部相通。[0072]一种柱塞泵柱塞磨损钻装置的检测方法，检测步骤如下：(1) 打开盖体14，将柱塞插入上轴瓦和下轴瓦之间，根据柱塞的实际使用工况选择磨砂层的粗糙度，磨砂层分为一级、二级和三级，其粗糙度分别为1.6μm、25μm和100μm三种类型，并通过螺栓22调整轴瓦21对柱塞的夹紧度，关闭盖体14。[0073](2) 由进口12向工作腔室33注入与现场一致的污水，并持续提升工作腔室33的压力，直到达到现场压力的大小，关闭进口12阀门，通过蓄能器13控制压力变化。[0074](3) 调整往复机构11中伸缩杆的伸缩频率控制柱塞的往复运动频率，启动往复机构11，运转72h后取出柱塞；试验结束后，打开出口15，泄压并排净污水后关闭阀门。[0075](4) 观察柱塞表面的磨损情况，测量柱塞表面的厚度变化，分析柱塞的磨损情况。[0076](5) 通过显微镜观察柱塞的腐蚀情况，并计算柱塞的腐蚀面积。[0077](6) 通过柱塞的磨损情况和腐蚀面积研究柱塞在不同工况下的使用寿命，以及研究不同原材料、不同生产工艺的柱塞在不同工况下的使用寿命。[0078]（7）当需要清理缓冲腔室31和防护腔室32时，打开法兰，对缓冲腔室31和防护腔室32进行清理。[0079]实施例3：一种柱塞泵柱塞磨损检测装置，包括往复机构11，往复机构11包括转轴，转轴转动连接有第一连杆，第一连杆未连接转轴的一端转动连接有第二连杆，第二连杆未连接第一连杆的一端转动连接有滑块，滑块滑动连接有滑道，且滑块滑动连接于滑道内，转轴由电机控制，滑块固定连接有连接件41，连接件41远离滑块的一端设置有锁件，且连接件41与柱塞通过锁件固定连接，柱塞滑动连接有夹紧机构。[0080]包括壳体，壳体的内部设置有夹紧机构，夹紧机构与壳体的内壁固定连接；测试过程中，柱塞的被检部位与夹紧机构贴合，测试过程中，壳体的内部为密闭空间。[0081]壳体的内部包括缓冲腔室31、防护腔室32和工作腔室33。[0082]防护腔室32与缓冲腔室31相邻且设置有穿孔相通，防护腔室32与工作腔室33相邻且设置有通孔相通，柱塞贯穿通孔，通孔与柱塞通过盘根密封。[0083]缓冲腔室31设置有贯穿缓冲腔室31外壁的连接孔。[0084]工作腔室33的一侧设置有盖体14。[0085]缓冲腔室31的内径小于防护腔室32的内径。[0086]工作腔室33内设置有温度传感器，工作腔室33的外壁设置有散热器。[0087]连接件41贯穿连接孔和穿孔，连接孔与连接件41通过盘根密封。[0088]夹紧机构包括轴瓦21、螺套25、螺栓22、固定件23和底座24。[0089]轴瓦21≥1套，轴瓦21包括上轴瓦和下轴瓦，上轴瓦和下轴瓦均为弧形且相对，轴瓦21的内径分别与柱塞的外径配合，且轴瓦21的内壁设有磨砂层。螺套25为圆筒形，螺套25内设置有内螺纹，螺栓22设置有螺纹，螺套25与螺栓22螺纹连接，螺套25与上轴瓦的外壁转动连接。[0090]固定件23的一端与下轴瓦的外壁固定连接。[0091]底座24包括上底座和下底座，上底座与螺栓22固定连接，下底座和固定件23未连接下轴瓦的一端固定连接，底座24分别与壳体固定连接于壳体的内壁。[0092]包括蓄能机构，蓄能机构包括进口12、出口15和蓄能器13，进口12贯穿壳体的外壁，进口12设置有阀门；出口15位于壳体的底端，且贯穿壳体的外壁，出口15设置有阀门；蓄能器13与壳体的内部相通。[0093]一种柱塞泵柱塞磨损钻装置的检测方法，检测步骤如下：(1) 打开盖体14，将柱塞插入上轴瓦和下轴瓦之间，根据柱塞的实际使用工况选择磨砂层的粗糙度，磨砂层分为一级、二级和三级，其粗糙度分别为1.6μm、25μm和100μm三种类型，并通过螺栓22调整轴瓦21对柱塞的夹紧度，关闭盖体14。[0094](2) 由进口12向工作腔室33注入与现场一致的污水，并持续提升工作腔室33的压力，直到达到现场压力的大小，关闭进口12阀门，通过蓄能器13控制压力变化。[0095](3) 调整往复机构11的运转频率控制柱塞的往复运动频率，启动往复机构11，运转72h后取出柱塞；试验结束后，打开出口15，泄压并排净污水后关闭阀门。[0096](4) 观察柱塞表面的磨损情况，测量柱塞表面的厚度变化，分析柱塞的磨损情况。[0097](5) 通过显微镜观察柱塞的腐蚀情况，并计算柱塞的腐蚀面积。[0098](6) 通过柱塞的磨损情况和腐蚀面积研究柱塞在不同工况下的使用寿命，以及研究不同原材料、不同生产工艺的柱塞在不同工况下的使用寿命。









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