王　建，秦宏生，李　念，吳彥鋒，張建業(yè)（中原特種車輛有限公司，河南　濮陽457001）

新型車載試壓工程車研制

王建，秦宏生，李念，吳彥鋒，張建業(yè)
（中原特種車輛有限公司，河南濮陽457001）

新型車載試壓工程車是一種在現(xiàn)場對各種封井器、壓井節(jié)流管匯等井口控制設備進行靜水壓力測試的工程車。該車集氣動試壓裝置和電動試壓裝置為一體，能夠滿足清水、防凍液等試壓介質(zhì)在不同壓力、流量的試壓需要。試壓裝置具有手動和自動操作功能（加壓、保壓、卸壓、超壓保護等），并配有聲光報警系統(tǒng)。

工程車；試壓；結(jié)構(gòu)；特點

在鉆井和修井作業(yè)中，為提高鉆井安全，在鉆井和修井作業(yè)前，需對井口設備進行壓力試驗，以確保封井器、壓井節(jié)流管匯等井口控制設備的安全性。隨著高速鉆井需要，同時為了降低鉆井工作強度和生產(chǎn)成本，需要一種能夠在井場對井口控制設備進行壓力試驗的裝置，為此，研發(fā)了新型車載試壓工程車。

1　結(jié)構(gòu)組成

該車采用雙艙布局的整體布置結(jié)構(gòu)，前艙為駕駛室，駕駛室內(nèi)安裝沙發(fā)、工具箱、滅火器、遠程操作控制臺等裝置；后艙為設備艙，安裝有水箱、電動試壓裝置、氣動試壓裝置、變頻器柜和空壓機等［1-3］。工程車的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1　工程車結(jié)構(gòu)

2　工作原理

2.1試壓原理

通過控制臺控制電動試壓泵和氣動試壓泵對試件進行試壓，電動試壓泵和氣動試壓泵將低壓試驗介質(zhì)進行增壓，產(chǎn)生的高壓介質(zhì)的壓力由輸入氣驅(qū)泵的驅(qū)動氣壓力大小決定，驅(qū)動氣壓力越高，泵輸出壓力也越高。輸出的高壓液體，一路進入試件和壓力表，另一路通過氣控閥卸荷。控制臺可以自動或者手動控制電動試壓泵和氣動試壓泵的開啟／關閉，根據(jù)設定壓力完成加壓和保壓過程，實時記錄試驗數(shù)據(jù)并生成曲線圖和報表。

2.2試壓流程

試壓流程如圖2所示。

圖2　試壓流程

采用電動試壓泵和氣動試壓泵獨立進行試壓。電動試壓泵可單獨對試件進行110 MPa內(nèi)的試壓，氣動試壓泵可單獨對試件進行140 MPa內(nèi)的試壓。當其中一臺試壓泵進行試壓工作時，其余試壓泵處于停止狀態(tài)。

1）采用電動泵進行試壓。啟動電動泵給試件加壓，當壓力接近試驗壓力值時，通過手動或自動調(diào)節(jié)變頻器控制電機轉(zhuǎn)速，減小電動泵輸出流量，直至壓力達到設定值，停泵并關閉截止閥，進行保壓。試驗完畢后，打開截止閥和卸荷閥，進行卸荷。

2）采用電動試壓泵與氣動試壓泵進行分級加壓。首先啟動電動泵給試件灌注和預加壓，即加壓到110 MPa以內(nèi)任何設定值（低于額定試驗壓力的設定值），通過自動或手動操作控制電動泵停止加壓。同時氣動泵開始工作，增壓到額定試驗壓力值后（如要加壓到35 MPa，可以先設定用電動泵加壓到低于35 MPa的任何值，然后使用氣動泵增壓到35 MPa），關閉截止閥對試件進行保壓。達到保壓時間后，開啟截止閥和卸壓閥進行卸壓，試驗完畢。

3　試壓裝置

3.1氣動試壓裝置

氣動試壓裝置主要由氣動增壓泵、氣控高壓閥、高壓單流閥、高壓過濾器、匯流排、壓力表、壓力傳感器、比例減壓閥、手動減壓閥、電磁換向閥、PLC控制器等組成。氣動增壓泵的驅(qū)動氣源由現(xiàn)場或小型空壓機提供，電源由現(xiàn)場提供。

氣動試壓裝置采用60 MPa及230 MPa 2種氣動泵來分別滿足不同壓力和流量的需求。壓力的輸出由獨立的氣控閥來控制，輸出的流量和壓力均由比例閥來控制。

3.2電動試壓裝置

電動試壓裝置主要包括變頻器、電機、泵和相關附件。泵采用大功率電動泵，輸出壓力為110 MPa，流量為1 500 L／h。

電動試壓裝置裝有安全閥，用于系統(tǒng)超壓保護。

變頻器用于控制電動機轉(zhuǎn)速，從而控制泵的輸出流量。電動泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可通過人工手動調(diào)節(jié)，也可通過計算機設定加壓壓力，由計算機根據(jù)壓力和流量進行自動控制。

4　控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由上位機和下位機構(gòu)成。上位機采用研祥工控機，軟件平臺采用Labview作為開發(fā)平臺，下位機采用西門子的控制器，下位機PLC負責完成所有控制閥門的開啟或關閉、試驗傳感器信號的采集、試壓流程的切換、液密封測試壓力和信號的采集、異常判斷等功能［4-6］。

控制系統(tǒng)設計有緊急停泵裝置，能有效防止意外發(fā)生。控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動和手動操作互相切換。試壓系統(tǒng)采用計算機自動控制技術及試壓監(jiān)控技術，可按程序指令自動完成試壓過程控制。試壓控制可通過控制臺進行操控，具備試壓過程參數(shù)自動采集和記錄、試壓數(shù)據(jù)管理、試壓曲線繪制以及試壓結(jié)果報表的自動生成、打印等功能；同時配有視頻監(jiān)視裝置，實時監(jiān)視設備運行情況。車載試壓裝置能實現(xiàn)試壓作業(yè)的智能化、數(shù)字化和自動化管理。

5　主要技術參數(shù)

5.1氣動試壓裝置

高壓泵額定工作壓力

140MPa（對應驅(qū)動氣體壓力0.6 MPa）

高壓泵最高工作壓力

230MPa（對應驅(qū)動氣體壓力1MPa）

低壓泵額定工作壓力

40MPa（對應驅(qū)動氣體壓力0.6MPa）

低壓泵最高工作壓力

(1)建立健全保密工作領導機構(gòu)，形成一級抓一級、層層落實的保密工作領導責任體系；(2)建立健全安全保密管理相關制度，確定保密要害部門、部位，明確涉密人員的保密責任和義務；(3)與涉密人員簽訂網(wǎng)絡安全保密責任書，定期開展涉密人員宣傳教育和培訓，增強涉密人員的保密觀念與保密意識；(4)各個管理部門和機構(gòu)應明確職責并各司其職，發(fā)現(xiàn)問題第一時間做出響應，相互配合，開展聯(lián)合行動，切實維護涉密計算機的安全；(5)設立專門的崗位，比如內(nèi)網(wǎng)安全員、系統(tǒng)管理員、內(nèi)網(wǎng)密鑰員等，明確各崗位的責任，并制定嚴格的分級管理制度；(6)改進安全保密檢查機制，使檢查制度成為常態(tài)化，形成預防和管控相結(jié)合的管理機制。

60MPa（對應驅(qū)動氣體壓力1MPa）

試驗過程中根據(jù)試驗壓力高低的需要，系統(tǒng)自動選擇低、中和高3種量程的測控系統(tǒng)進行試驗，以提高系統(tǒng)的測控精度。

低量程0～2.1MPa（10MPa壓力表）

中量程2.1～40MPa（60MPa壓力表）

高量程40～140MPa（200MPa壓力表）

5.2電動試壓系統(tǒng)

額定工作壓力110MPa

額定壓力時排量1500L／h

電動機功率55kW

6　技術特點

1）整機結(jié)構(gòu)簡單，易操作與維護。

2）采用電動試壓與氣動試壓混合試壓工藝，可在滿負荷下頻繁啟動，效率高，噪聲小。

3）可自動控制或手動控制完成壓力容器的試壓工作，手動和自動都可單獨使用，互不依賴。

4）可以完成符合API標準的液控壓力試驗、壓力密封，壓力強度等試驗。

5）在線采集試驗水壓，并以曲線形式顯示、存儲試驗結(jié)果，采用標準API中英文雙語報表格式自動輸出，使得試驗數(shù)據(jù)真實可信。

6）軟件具備報警、控制、讀數(shù)、曲線及其顏色等各種設置。

7）數(shù)據(jù)庫管理，可以方便地查詢或調(diào)出以前的數(shù)據(jù)進行打?。淮蛴☆A覽和實際打印效果相同。

8）自帶打印機，可實現(xiàn)各類報表、曲線進行即時打印，可自定義打印格式，數(shù)據(jù)可以傳到Microsoft Word，用戶可以自己修改打印格式，方便實用。

7　現(xiàn)場應用

車載試壓工程車在中原油田管具公司進行了試驗，表1為5次壓力試驗數(shù)據(jù)。從表1可見，在保壓時間內(nèi)無可見滲漏。

表1　試驗數(shù)據(jù)

8　結(jié)論

車載試壓工程車集電動試壓與氣動試壓、自動控制和手動控制功能于一體，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作安全可靠?？瑟氉酝瓿摄@機井場井口控制設備的壓力試驗工作，有效縮短鉆井周期、降低鉆井工作強度和節(jié)約生產(chǎn)成本。

［1］劉維信.汽車設計［M］.北京：清華大學出版社，2001.

［2］成大先.機械設計手冊（第4卷）［M］.北京：化學工業(yè)出版社.

［3］林秉華.最新汽車設計實用手冊［M］.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2005.

［4］周三平.新型節(jié)流／密封閥的研制［J］.石油礦場機械，2006，35（10）：32-33.

［5］張玉英.節(jié)流壓井管匯在井控技術中的作用［J］.石油礦場機械，2007，36（6）：56-57.

［6］陶桂紅，劉鵬，王侃，等.注水泵診斷控制系統(tǒng)研制［J］.石油礦場機械，2015，44（6）：86-88.

Development of New-style Pressure Testing Engineering Vehicle

WANG Jian，QIN Hongsheng，LI Nian，WU Yanfeng，ZHANG Jianye
（ZYT Petroleum Equipment Co．，Ltd．，Puyang 457001，China）

A new-style pressure testing engineering vehicle is developed to carry out pressure test with all kinds of BOP，choke manifold and other well control equipment at oilfield.The device e-quipped with pneumatic pressure testing device and electric pressure test device can meet water，antifreeze and other pressure test medium pressure testing need under different pressure and flow.Testing with manual and automatic operation，equipped with sound and light alarm system，the de-vice can carry out pressure boost，pressure keeping，pressure relief，pressure protection and so on.

engineering vehicle；pressure test；structure；characteristics

TE929

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.12.020

1001-3482（2015）12-0077-03

2015-06-30

王建（1979-），男，山東東營人，工程師，現(xiàn)從事石油機械產(chǎn)品設計與開發(fā)工作。