[发明专利]一种用于非接触传输系统的性能评价测试平台及方法

说明书

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种用于非接触传输系统的性能评价测试平台及方法，包括远程监控台和电控柜，以及用于模拟井下高温高压环境、且温度和压力可调的高温高压试验仓；所述高温高压试验仓包括电式加热炉和空气增压泵，高温高压试验仓内设置有待检测非接触传输系统的输入端中位于井下环境的整流调节电路、信号加载电路和发射线圈，以及输出端中位于井下环境的接收线圈和信号接收电路；所述高温高压试验仓内还设置有用于驱动输出端转动模拟井下旋转工况的旋转平台；还包括用于连接在待检测非接触传输系统输出端的模拟负载，以及用于采集待检测非接触传输系统输入端和输出端电压、电流和信号的检测电路。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种用于非接触传输系统的性能评价测试平台及方法。

背景技术

非接触电能传输又称无线电力传输，无线电能传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量（如电磁场能、激光、微波及机械波等），隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。

非接触电能传输通过电场耦合作用，将电能与信号以非接触方式进行传输，解决了旋转导向系统中旋转部件间的供能和信息交互难题。非接触电能传输效率由发射线圈和接收线圈的耦合系数决定，而耦合系数受磁芯材质、形状及线圈距离等参数影响，在产品开发阶段往往通过实验测试，确定适用于目标特性的最佳耦合系数，以此完成非接触传输磁机构的实物设计，实现能量最优传递。

非接触传输系统是旋转导向不可或缺的核心部分，主要实现不同转速部件间能量和信号的可靠传输。

如现有技术中公开号为CN106640033A，公开时间为2017年5月10日，名称为“旋转导向工具状态监测方法”的中国发明专利文献，公开了一种旋转导向工具状态监测方法，通过对井下工具测量得到的工具面/外套转速、电机转速、压力/推靠力等工具工作状态参数及定向测量参数、井眼几何参数、井下钻井参数等环境参数定时上传，地面系统显示工具的工作状态，将井下工作状态实际参数与参数模型数据对比，实现对旋转导向工具监测及智能故障诊断的目的，同时该系统和方法通过井下工作状态参数结合输入的工具状态参数模型数据及实际工具导向效果，可对模型进行实时更新，以使旋转导向工具具有更好的导向效果。

但是，现阶段，缺少非接触传输系统性能测试平台，实验室简单的性能测试无法有效说明在高温高压工况下的实际运行性能，不能满足工程可靠性的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本发明旨在于提供一种包括高温高压试验仓、模拟负载、旋转平台和检测电路的用于非接触传输系统的性能评价测试平台和对应的测试方法，通过本测试平台的设计和搭建，弥补了非接触传输系统室内测试缺失的短板，可快速准确评价非接触传输系统的性能指标，为产品优化设计提供技术支撑。

本发明的一种用于非接触传输系统的性能评价测试平台，其特征在于：包括远程监控台和电控柜，以及用于模拟井下高温高压环境、且温度和压力可调的高温高压试验仓；所述高温高压试验仓包括电式加热炉和空气增压泵，高温高压试验仓内设置有待检测非接触传输系统的输入端中位于井下环境的整流调节电路、信号加载电路和发射线圈，以及输出端中位于井下环境的接收线圈和信号接收电路；所述高温高压试验仓内还设置有用于驱动输出端转动模拟井下旋转工况的旋转平台；还包括用于连接在待检测非接触传输系统输出端的模拟负载，以及用于采集待检测非接触传输系统输入端和输出端电压、电流和信号的检测电路。

所述远程监控台，包括用于远程调控实验过程中各参数，以及用于记录、分析和储存实验数据，为非接触传输系统评价提供依据的PLC数据采集模块和电脑操作终端；所述电控柜接收市电提供的工频电源，包括为高温高压试验仓旋转平台供电的380V变频交流电源输出和为远程监控台供电的220V变频交流电源输出，以及为整流调节电路、信号加载电路和发射线圈供电的48V直流电源输出，为测试平台其他部件提供电力源。