液压钳扭矩标定仪的研制孤岛技术质量监督中心二零一三年六月二十五日目录一二3 三研制内容及创新点效果验证及结论项目来源及目的意义一、项目来源及目的意义（一）采用标准紧扣扭矩是标准规定和质量保障的需求起油管卸扣扭矩大小由油管卸扣载荷决定，小扭矩卸不开时就会采用较大的扭矩卸扣；下油管紧扣扭矩使用则是相对“主动”的过程，起下井作业过程中油管使用和维护推荐做法标准对紧扣扭矩作了明确规定。公称直径 mm(in)名义质量kg/m （接箍与螺纹）上紧扭矩，N.m钢级最佳最小最大73.02 (2 7/8)9.52J-551423.91070.871775.989.52N-801992.71491.592494.8112.8N-802995.92250.623741.2488.90 (3 1/2)11.46J-551640.71233.682047.6313.69J-552006.41505.322508.5415.18J-5523321748.532914.54油管推荐上紧扭矩表对应现场油管的材质规范，将紧扣扭矩控制在“最小-最佳-最大”的数值范围内避免扭矩过大（过小）造成的油管密封不严、粘扣、脱落、断裂等现象发生。一、项目来源及目的意义（二）作业现场液压钳扭矩使用现状现场缺失应有的压力、扭矩显示调适装置，油管上紧过程中使用的紧扣扭矩大小无法确知，仅凭现场人员的感觉、经验进行操作，存在紧扣扭矩不足或过大的隐患。存在质量隐患缩短管杆使用寿命影响产 品质量 界定和 责任追 究延长作业占井时间增大液压钳机件磨损推出研制课题：为液压钳扭矩的调适、使用和维护更 新提供技术支持，目录一二3 三项目来源及目的意义效果验证及结论研制内容及创新点二、研制内容及创新点（一）前期情况调查 对现场液压钳使用情况及有关单位在扭矩控制方面所做工作进行了调查学习。XQY89/3YI型性能指标无压力扭矩显示调适工程公司临朐 产液压钳钻井套管扭矩传感器孚瑞特油管 车间扭矩传感 器二、研制内容及创新点（二）扭矩产生及关联参数分析液压泵钳口组件溢流阀液压管线液压马达产生液压动力限压溢流传递动力传递 扭矩咬合油管 旋转紧扣输出扭矩1、液压动力压力与扭矩： 成线性关系，可调节供油压力控制紧扣扭矩。 2、转速与扭矩:液压钳高低档位具有低高不同的输出扭矩。 3旋转紧扣负载:影响因素：产品质量、丝扣清洁度、“井口对中”情况、丝扣油涂抹 等。 4最大扭矩：一动力压力值对应多个旋转扭矩值，转速趋向接近于零时，对应的扭矩 最大，即最大扭矩。 经分析，根据标定的压力-最大扭矩关系曲线，能够实现通过控制压力进而控 制紧扣扭矩的目的。扭矩产生流程图二、研制内容及创新点（三）研制配套系统组成示意图二、研制内容及创新点项目组件照片扭矩传感器及连接接头 压力传感器及配件 标定仪表连接串口数据线连接接头数据线及电源线二、研制内容及创新点将含有惠斯通应变桥的应变片粘贴于弹性体，应变片随弹性体发生形变，产生输出电压VOUT，输出电压与形变及施加扭矩成正比，因此，输出电压可通过系数转换为施加所受扭矩大小。惠斯通应变桥，无施加扭矩时，UC=0应变片粘贴应变片的弹性体一体式扭矩传感器扭矩传感器技术原理扭矩传感器结构示意图 二、研制内容及创新点扭矩信号变换、放大及输出电路标定仪显示仪表信号处理系统图二、研制内容及创新点技术指标扭矩量程：-50005000N.m；供电电压DC12V；信号幅度02.5V；采样数据传送时间间隔40ms；使用条件环境温度-2560；测量精度1级合格； 主要功能：扭矩压力实时显示；K值调整；系统失电数据保护能。软件资料的处理解释实时绘制曲线，数据自动保存，数据图形回放，图形转换，图片保存生成检测报告，绘图参数设置等功能，便于资料的分析解释。二、研制内容及创新点二、研制内容及创新点3、标定系统资料解释功能齐全标定资料数据的保存回放、竖线拉动查询及实时图向折线图选点连线转换等资料处理解释功能，便于标定结果的分析应用。1、现场标定实用性强现场标定准确、客观、便捷。在标定压力-扭矩性能的同时可以客观真实的反映出液压泵、溢流阀等配套设备的工作性能状况，便于现场问题的查找改进。2、标定图形实时、形象、直观、动感，便于现场的认知、理解。创新点目录一二3 三项目来源及目的意义研制内容及创新点效果验证及结论三、效果验证及结论（一）现场试验 2011年11月，经室内模拟和5台次现场成功标定后，委托国家计量单位 进行检定，检定结论1级合格。扭矩标定仪检定证书2012年4-10月，对两个作业大队的30台液压钳进行了现场标定，详见下表东区现场液压钳扭矩标定情况 序号日期单位地点低档高档备注10Mpa时扭矩 （N.m)标定最大压力 （Mpa)扭矩 （N.m)10Mpa时扭矩 （N.m)标定最大压力 （Mpa)扭矩 （N.m)14-20207GD2-34-511100214100025-7201GD2-27X603307214350035-16216GDD11-428341335006671278345-22209GD2-22J526871230007051276056-13214GDD16X1623621230006841285767-3206GD2-33-5103053113500725 77-4217GDD1-32273914375079913.5131687-11204GDD7X014296414400084711.476597-13202GD2-36X40323116400064414.31054107-13203GD2-26-525288116375070113.51099117-17218GDD3X215216514300072513784127-18211GDD17-01224814300064112786137-19208GD2-31P6013069790 147-19213GD2-37-412281818500075614.3781三、效果验证及结论额定 压力下 扭矩不 尽相同西区现场液压钳扭矩标定情况 序号日期单位地点低档高档备注10Mpa时扭矩 （N.m)标定最大压力 （Mpa)扭矩 （N.m)10Mpa时扭矩 （N.m)标定最大压力 （Mpa)扭矩 （N.m)18-28103GD1-14G14227415321084414114328-29107GD1-6-61254214407975614103938-30121GD1-0C4258016369081916133049-19118GDNB76X42283017485481515139959-21102GDN4-51325731644006941310776108GDNB76X51343715436882915137479-24109GD1X2-412308216489590316126489-24519GD1-11-403285413380073813111499-25116GDN5X513281521508884318126010101GDNB76X393018123100610111006119-25110GDGB1-26 61920 655912111GD1-16X5243346175200759171501139-26115GDN5-60626811536798571310451410-23106GDGB1X28292315420074515111315105GDN20X50428101441736871713111610-25112GD1-19-72539143800895141113三、效果验证及结论紧扣扭 矩小（二）标定结果分析 n 1.压力无控制：标定的30口井中，其中28口井液压泵可提供超出液压钳额定压力10MPa以上的动力压力，且压力升至14MPa时，随着油门的加大可继续提升液压压力n 2.扭矩未调适：30口井中，可超出标准规定扭矩扭矩的28口井。GD2-34-511井扭矩低于标准规定要求。n 3.高档紧扣扭矩小：额定压力10MPa，高档标定扭矩仅约1000N.m，随着压力的升高，升值较小，达不到标准规定的最小扭矩。三、效果验证及结论213队高档标定压力14.36MPa,扭矩1188N.m116队高档标定图形压力18MPa,扭矩1262N.m单纯高档紧扣扭矩达不到标准规定要求，应“低-高-低”档位依次操作紧扣（三）标定结果的调适应用213队低档台阶曲线三、效果验证及结论2012.19/7 GD2-37-4123、调整溢流阀溢流压力至9.2 MPa4、紧扣操作：观察液压钳压力表，紧扣压力低于5.5MPa，丝扣已经上满，应检查分析油管丝扣的质量状况，查明原因；紧扣压力至9.2MPa，丝扣未上满，应对丝扣质量、井口对中、丝扣清洁等因素检查、分析、整改，直至符合标准要求。该井用通井机溢流阀进行了压力扭矩调适，下油管顺利，无意外情况发生1、确定标准规定扭矩：（73mm、N80）油管紧扣扭矩：1491.59 -2494.81 N.m2、比对标定资料，确定控制压力： 5.5-9.2 MPa“低-高-低”紧扣操作，对液压钳扭矩性能进行控制调适，如下为例三、效果验证及结论（四）典型事例分析 通过标定曲线分析，也能发现和证实液压钳性能方面的细微问题211队低档爬行曲线“同步性”差，“台阶”现象明显；使用时间较长，机械性能一般2012.7.18，GDD17-01207队井低档标定图形低扭矩，达不到标准规定的扭矩要求，需进行液压钳维修。2012.20/4、GD2-34-511三、效果验证及结论110队低档爬行曲线压力随扭矩变化同步性好，液压机械性能良好；但压力升到6MPa时，无论 通井机油门如何加大，压力不再上升，最高扭矩1928N.m。当遇起管卸扣需 较大扭矩时，卸扣困难，经常出现“敲榔头”现象。 现场对溢流压力进行调整，恢复正常，得到现场人员的首肯2012.25/9、GDGB1-26三、效果验证及结论三、效果验证及结论高压力、高扭矩，压力21MPa时，扭矩5100N.m， 需进行压力-扭矩的控制调适。116队低档爬行曲线12.9.25，GDN5X513三、效果验证及结论u 1各标定岗位人员统一指挥，标定前沟通交底，统一口令及手语，。u 2依次完成扭矩传感器、压力传感器、数据线、数据串口等项目组件的安装连接后，点击计算机“设备管理器”，查看连接端口，打开计算机标定系统，进行串口设置和参数设置，然后进行现场标定。u 3电源开关：测量前，进行好所有所有仪器仪表的连接安装后，再开显示仪表的电源；测量结束后，先关显示仪表的电源后，再拆除连接传感器的电缆，防止带电拔插信号电缆插头偶然产生静电或电压突变，造成仪表或传感器意外损坏。(五)现场标定要领u 4拔插电缆插头时，应当在旋开快速锁紧头后直接拔出，不应摇晃 ，防止造成公母针孔接插件的孔一端加速松弛和接触不良，产生时好时 坏的现象。 u 5电缆数据线接插头保持清洁，沾上油污后可用汽油清洗；沾上泥 土后可用无水乙醇清洗，以防油污和泥土造成接触不良，影响测试结果 u 6开机后正式测试前，应观察一下仪表显示扭矩及压力是否为零， 以确定测试基准正确。 u 7扭矩和压力的清零只能在刚刚连接好电缆及液压管线后加压测试 前，一但开始测试后则不能清零。以防止误操作清零造成结果错误。 u 8软件的使用：设置完成和按“开始”键后，观察到有扭矩和压力 曲线后，再开始加压加扭矩，以确保测试成功。 u 9依规定做好现场井控及各项安全工作，杜绝违章作业。(五)现场标定要领三、效果验证及结论将抽象、无形的扭矩概念转换成动感、直观、形象的标定数据曲线，为现场扭矩的调适使用提供了有力技术支持；改变了过去在液压钳扭矩使用方面有标准制度规定，而无有效量化执行手段的现状； 现场标定简单、便捷，追溯回放及资料处理解释功能齐全；实现了由经验、感官向数据、定量方向的转变。 三、效果验证及结论（六）项目结论