顶驱回转头锁紧系统的优化研究

顶驱回转头锁紧系统是顶驱装置的重要组成部分,锁紧系统的故障直接影响背钳的正常使用,进而导致顶驱无法顺利完成上卸扣等功能。鉴于此,通过查阅文献资料,针对机、电、液一体化的锁紧系统,分析并指出锁紧系统的关键技术问题在于接近开关连接线路的选择和锁紧销失效引起的误检测,借助ANSYS Workbench有限元软件,构建了锁紧系统三维力学分析模型。分析结果表明:锁紧销受静力产生的弯曲变形处于弹形变形范畴,不会对接近开关的检测造成影响,但其在变应力作用下的疲劳损伤所引起的变形和断裂将直接影响接近开关的检测结果。通过在锁紧销台肩过渡端面加入圆弧角能有效改善应力集中处的疲劳寿命。研究结果可对顶驱回转头锁紧系统的现场应用提供指导。     

直升机吊运防喷器控制装置吊耳强度设计

吊耳设计是保证直升机吊运防喷器控制装置处于安全状态的重要环节之一。在受力分析的基础上建立了吊耳的三维实体模型,应用Pro/E和ANSYS软件进行了有限元应力分析,并与用传统力学强度计算结果和拉力试验对比,三者的计算结果非常接近。对吊耳进行了拉力试验和磁粉探伤,进一步验证了有限元分析和传统力学计算结果与试验结果是吻合的。     

基于多尺度有限元模型的海上变电站管轴式吊耳强度分析

对如东海域某大型海上变电站导管架结构的管轴式吊耳,采用SACS软件建立其多尺度有限元模型,探讨吊耳类型和加筋板对其强度的影响,并将计算结果与ANSYS局部有限元模型的计算结果进行对比分析,探究多尺度有限元方法与局部有限元方法计算结果的差异。结果表明两侧斜向撑杆的设置对整个吊耳的强度变化影响不大,筋板对应力集中现象有一定的改善,且局部有限元方法的计算结果相对更为保守。     

海洋作业平台悬臂梁强度计算与试验分析研究

悬臂梁的强度直接关系到海洋作业平台的安全。应用有限元软件ANSYS对悬臂梁进行了有限元建模分析,得到了悬臂梁的位移和应力分布云图,指出了其应力较大部位;在平台建造码头对悬臂梁进行了现场强度测试试验,并将有限元的计算结果与实际测试结果进行了比较分析。分析结果表明,有限元分析结果与实际测试结果比较接近,两者得到的应力规律基本一致;2种工况下最危险点应力值都小于悬臂梁的许用应力,满足强度要求。     

吊装环境下塔类设备局部应力及参数影响性分析

为分析吊装环境下塔类设备与吊耳连接处的局部应力，解决板式吊耳局部应力在传统规范计算方法中不适用的问题，采用有限元分析软件进行精细化数值模拟，研究了吊装荷载大小、提升角、吊索张角、筒体厚度、半径、吊耳厚度、宽度、肋板厚度等多种因素对筒体局部应力(薄膜应力、表面应力)的影响。同时，利用正交实验、多因子方差分析确定不同参数对局部应力的影响权重。主要得到如下结论：建模分析中，有限元筒体可采用半圆周对称边界建模，其他过于简化的模型将导致计算局部应力偏小；(吊装)荷载工况下，荷载大小与局部应力成正线性关系，而随着提升角的增加，薄膜应力变化缓慢，表面应力迅速增加；实际吊装过程中，提升角在60°左右时，筒体局部应力达到最大值，同时筒体局部应力受吊索张角变化影响明显；尺寸参数方面，筒体厚度及半径对局部应力有显著影响，而吊耳宽度、肋板厚度的变化，对筒体局部应力不会产生明显变化。     

基于有限元法的海上升压站组件吊耳强度计算

为保证海上升压站正常安装,对导管架和上部组块的吊耳进行有限元建模、网格划分、工况施加等步骤,然后进行计算与分析,以实现对组件吊耳的强度校核。经项目验证,基于有限元法进行的吊耳强度校核计算结果满足使用条件,并且能够有效解决实体模型上集中载荷的施加问题。     

某重型反应器管轴式吊耳设计

某台重型反应器采用管轴式吊耳吊装。针对该设备尺寸和质量超出标准吊耳选型范围的实际情况,依据化工行业设备吊耳及工程技术要求标准,参考同行的设计技术资料,进行了吊耳的非标结构设计。在确定了吊点位置之后,选取吊耳工作时设备由水平到竖直过程中的5个吊装角度,分析吊耳载荷。设计了吊耳结构形式和尺寸,根据吊耳载荷对吊耳进行强度计算和设备局部应力计算。强度计算结果表明,吊耳结构设计合理,满足结构强度要求。局部应力计算结果表明,在设备位于水平位置时垫板边缘的局部应力最大,这种情况容易在结构设计时被当作最小受力工况而不加考虑,从而忽略了最大的局部应力工况,存在设备不安全隐患,应予以重视。     

海洋钻机应力测试工装设计

应力测试是评价在用海洋钻机井架承载能力的重要手段,在测试过程中需要特制的工装以便对井架进行加载。依据某海洋钻机结构尺寸及应力测试要求,设计了相应的工装,并采用有限元方法对设计的工装进行了强度和刚度校核。分析结果表明,工装的最大应力发生在承载轴和主吊耳接触处,应力值为197.03 MPa,其余部位应力水平均在185 MPa以下,强度足够;工装的最大变形位移为9.678 mm,发生在主吊耳右侧的主梁上,垂直方向的最大挠度为9.664 mm,均为小变形,刚度满足要求。     

滑动钻进中顶驱扭摆减阻控制技术研究

国内顶驱扭摆减阻技术尚不成熟,作业过程中设置的扭矩极限和扭转角度仍然依靠经验获取,与井下实际情况有误差,导致顶驱扭摆作业不能在安全的范围内发挥最佳效果。为此,建立了一种适用于扭摆减阻工艺的摩阻扭矩计算模型,并在此基础上开发出一套摩阻扭矩分析软件,制定了闭环扭摆减阻工艺实施流程。将软件应用于L26-1井和D202井,软件计算结果与实际测试结果误差较小,均在10%以内,符合现场实际钻井作业要求。研究的顶驱扭摆减阻控制技术能够安全高效地指导扭摆减阻作业,可有效解决滑动钻进过程中的托压问题。     

海洋修井机井架有限元分析及结构优化

为了将海洋修井机改造成可钻调整井的钻修井机,必须依据现有修井机的设备能力和已具备的顶部驱动钻井装置,针对钻调整井的钻井参数,对其支撑系统等进行校核计算。利用ANSYS软件对某海洋修井机井架进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布。分析结果表明,几种极限工况下的强度不能满足要求,必须对井架采取结构加强。提出了井架结构优化和顶驱系统安装方案,通过有限元计算和结构干涉模拟,方案满足安全使用要求。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

我国顶部驱动钻井装置的现状与展望

由石油勘探开发科学研究院等单位设计、研制和生产的第一台６０００ｍ电驱动顶驱装置,在塔里木轮古１井试验成功,标志着中国成为世界上第五个能够生产顶驱装置的国家。这种装置的主要特点是采用直流电动机驱动,单层轨支撑结构、液压驱动的回转头和双向倾斜臂及机、电、液一体化控制技术。到１９９９年底,三种类型的国产顶驱装置的数量将占陆上顶叫数的四分之一,其销售价格仅为国外同类产品的６０％左右。     

WF2000型三缸钻井泵壳体的结构设计与应力分析

海洋钻井要求钻井泵的功率大、体积小、质量轻。在受力分析的基础上,采用ANSYS软件对开发的WF2000型三缸钻井泵壳体进行有限元分析。壳体高应力区位于从动轴轴承座附近,壳体整体结构应力分布不均匀,安全裕度较大。为验证有限元分析的有效性,对钻井泵壳体进行了现场应力测试,测试结果与有限元分析结果比较符合。应用分析结果优化设计了壳体结构,使其应力分布均匀、质量轻。     

轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法

采用起重机抬吊法吊装大型立式设备,轴式吊耳的最危险受力状态发生在立式设备起吊至直立状态但尚未就位时,笔者就这种工况下轴式吊耳的载荷、壳体受力状态进行分析,提出了对轴式吊耳进行强度计算及吊耳处壳体局部应力校核的计算方法。     

顶部驱动钻井装置上卸扣机构概述

叙述了顶部驱动钻井装置几种上卸扣机构的特点以及相应回转头结构。自平衡式上卸扣机构在上卸扣时扭矩可自身平衡，回转头不随反扭矩，但结构复杂。背钳式上卸扣机构结构简单，但扭矩不能平衡，回转头在上卸扣时承受反扭矩，所以须锁紧，而在上卸扣机构不工作时，须松开，使回转头可自由转动。TESCO公司的顶依靠顶驱本体可以前移的特点，部分地解决了上卸扣的问题，不另设置上卸扣机构，所以简单，轻便，但处理事故的能力有局限性     

海洋钻机井架剩余承载能力测试和计算

运用ANSYS有限元软件建立了某海洋钻井井架的三维分析模型,计算了钩载为424 kN时的应力,与测试结果吻合。应用该模型对原设计井架和现役腐蚀减薄井架分别进行了受力计算,结果表明,由于型钢壁厚减薄,井架中轴向应力增加了22%,为保证安全作业,井架需降级使用。计算该井架的剩余承载能力,最大钩载降到4 920 kN是安全的。     

15×10~4m~3国产钢板浮顶油罐应力测试分析

B610E(08MnNiVR)是上海宝钢集团研发的大线能量焊接用低合金高强度钢板,主要用于建造大型石油储罐,替代进口钢板。对采用B610E钢板建造的15×104m3浮顶油罐采用静态电阻应变测量技术进行应力测试,获得了罐壁板与罐底板应力实测数据。采用组合圆柱壳法理论计算罐壁板应力和采用基于沉降差有限元模型数值分析罐底板应力,并将计算应力曲线与实测应力进行比较,发现计算值与实测值总体吻合较好,并初步分析了大角焊缝区域十一个测点峰值应力存在差异的原因。最后对实测应力进行了评定,结果表明,采用国产钢板B610E制作的15×104m3浮顶油罐结构强度满足要求。     

局部区域布管固定管板热交换器应力的有限元分析

基于有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了温度载荷与压力载荷同时作用下的局部区域布管固定管板热交换器整体有限元应力计算,对有限元应力计算结果进行了相应的应力分析。     

R301加氢精制反应器缺陷的安全性评价

采用大型通用有限元软件ANSYS进行有限元分析，对加氢精制反应器的缺陷进行应力计算，依据有限元应力分析计算结果和有关安全评定规范对缺陷进行评定。认为R-301加氢反应器接管附近埋藏缺陷通过了安全性评价。     

大直径薄壁储罐吊耳设计计算

大型储罐在海洋工程领域的应用日益广泛,海洋平台大型储罐与陆地大型储罐最大区别在于海洋平台大型储罐在地面制造,但其在就位安装时需吊装至平台。因此,吊耳的安全显得尤为重要。与普通吊耳不同,大直径薄壁储罐吊耳的设计,由于受限于焊角尺寸,需要进行加强板焊缝及吊耳焊缝强度的计算以确定吊耳尺寸。基于此,作者针对大直径薄壁储罐用于吊装的吊耳设计,提出一种解析计算方法,并且计算出直径范围6 000~10 000mm的吊耳尺寸,为工程实践提供参考。