[发明专利]一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆。球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括静态测试方法、疲劳测试方法、试验安装和试验拆除。本发明为球型弹性体进行大吨位轴向加偏转试验提供了一套试验装置及方法，能对隔水管的挠性接头弹性体进行大载荷轴向预载加与大力矩偏转组合加载试验，测试隔水管挠性接头在不同工况下的力学性能。

技术领域

本发明涉及深水钻井技术领域，尤其是一种球型弹性体试验装置及方法。

背景技术

鉴于石油资源特别是陆上石油资源的日渐枯竭，具有高投入、高技术和高风险特点的深水油气勘探开发领域已成为全球热点领域，深水钻井隔水管是深海石油勘探开发的重要装备，是决定钻井成败的关键因素，随着中国石油开采向深海发展，南海复杂的海况条件将给钻井隔水管的作业管理带来严峻挑战。

深水钻井隔水管系统由钻井平台、顶部挠性接头、伸缩节、隔水管、底部挠性接头、隔水管底部总成(LMRP)、防喷器(BOP)、井口以及导管组成。其中顶部挠性接头和底部挠性接头结构相同，由内置弹性体和外壳组成，其作用是为隔水管提供一定的轴向和偏转刚度，消除因海水流动和风浪载荷对隔水管产生的横向位移，保证隔水管的连接可靠性，防止发生原油泄漏。不同的隔水管系统对挠性接头的轴向和偏转刚度是不一样的，刚度太大或太小都无法为隔水管提供合适的摆动位移，导致隔水管因横向位移受约束发生泄漏，因此挠性接头内置的弹性体的轴向和偏转刚度是一项非常重要的参数。

挠性接头弹性体最重要的试验项目就是在轴向预载的工况下进行偏转试验，而弹性体的直径为1100mm，高度为800,轴向预载为5000kN，偏转3°的力矩为45000N.m，对这种体积大、试验载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转组合加载试验，首先要设计一种满足试验空间和载荷要求的轴向与偏转双向加载试验装置，同时试验机（试验装置）必须有足够的安装空间、同时具备轴向和压转两个方向的大载荷。通过调研国外GE、国内宝石机等大型石油机械企业，均不具备相应的试验能力，国内机车车辆橡胶弹性元件的试验能力也无法满足要求,目前最常用的手段就是利用有限元分析计算得出相关性能数据。因此有必要设计一种高强度、满足大载荷和大尺寸要求的试验装置，对挠性接头进行大载荷轴向预载与大力矩偏转组合加载试验。

现有技术中，申请号为CN201710686870.2的发明专利申请公开了一种磁流变弹性体隔振器动态性能测试系统，包括压电式加速度传感器，电荷放大器，负载，磁流变弹性体隔振器，激光位移传感器，信号发生器，功率放大器，激振台，稳压直流源，LMS动态分析仪，PC机；信号发生器产生实验所需信号，经功率放大器放大后，驱动激振器上下振动，从而带动磁流变弹性体隔振器和负载一起上下振动；压电式加速度传感器用于获得激振器和负载的加速度信号，经过电荷放大器处理后得到较为理想的模拟电压信号；激光位移传感器用于获得激振器和负载的位移信号；位移信号和处理后的加速度信号进入LMS动态分析仪，将获得的数据传入PC机，进行实时显示，绘制频谱图，切片图等，从而研究磁流变弹性体隔振器的动态性能。 以上现有技术，不能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，其能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。

本发明的技术方案是：一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；

所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；