地面控制井下安全阀配套工具技术研究

井下安全阀是在油气井生产中发生紧急情况时,能够及时关闭生产管柱的一种井下工具,其使用需要涉及多种工具,简要概述了配套工具的使用条件,详细介绍了哈里伯顿、贝克休斯等国外四大油服公司的井下安全阀配套工具,如液压连通工具、永久锁开启工具、二次安全阀等的结构及其工作原理,最后概述了安全阀其他一些工具,并提出了国产化研制建议,为井下安全阀全面国产化成功应用提供了参考。     

井下安全阀液压控制试验系统的设计

根据井下安全阀的工作原理,分析了井下安全阀试验对控制油液压力加载的要求,设计了此液压控制试验系统,以提供井下安全阀性能检测试验所需的控制液压油.该试验系统是基于PLC与LabVIEW的压力控制试验系统.主要介绍了试验系统的液压加载结构和工作方式,以及电气控制部分主要组成和控制的基本原理.     

液压支架大流量安全阀冲击特性试验系统设计与分析

针对液压支架大流量安全阀,设计了以蓄能器组为辅助动力源的冲击特性试验系统。通过FAD500/50型大流量安全阀的冲击试验,得到了安全阀受冲击作用下压力、流量的响应曲线,并研究了蓄能器总容积、充液压力及插装阀组阻尼孔直径等关键参数对试验结果的影响规律。结果表明:所设计的试验系统可在规定时间内达到国家标准要求的阀前冲击压力,且被试安全阀在冲击压力到达前开启;增大蓄能器的总容积或充液压力,均对冲击载荷响应时间影响不大,但增大插装阀组可调阻尼开口量,会显著缩短冲击载荷响应时间,且流量超调、压力波动也明显增大;通过调整试验系统关键参数,可改变冲击载荷的强度,变化压力上升梯度,提供安全阀冲击试验所需的不同流量,进而模拟不同的冲击工况。     

井下安全阀气体综合试验空气增压系统的设计

根据井卞安全阀工作原理,认真分析研究并下安全阀气体综合试验系统对高压气体的要求,设计了空气增压系统,以提供井下安全阀气体综合试验所需的高压气体.该系统是基于PLC的空气增压系统,文中主要介绍了空气增压系统的结构、工作原理,以及控制部分的主要组成.     

离子选择电极响应时间及影响因素

1 响应的时间 1.1 响应的时间的定义 理论上讲,响应时间应该是电极达到平衡电位所需时间,但这个时间不易掌握。根据文献知,离子选择电极的响应时间是指离子选择电极和参比电极一起接触样品溶液时算起,或者与离子选择电极和参比电极相接触的待测离子溶液其浓度发生改变时算起,到电极电位达到稳定数值(在1mV内变化)的某一瞬时所经过的时间称为电极的响应时     

液压支架用千升安全阀的关键技术研究

以郑煤机研制的液压支架用超高压大流量安全阀FAD1000/50为对象,基于乳化液介质和煤矿井下特殊环境特点,从腐蚀性、气蚀与拉丝和调压精度三个方面分析了超高压大流量安全阀的关键技术,并对FAD1000/50安全阀的结构特点以及影响阀芯动作灵敏度的因素进行了分析,最后给出了该千升安全阀的大流量启溢闭特性测试曲线,结合现场使用反馈情况,证明对千升安全阀的研制是成功的.     

双重平衡式安全阀

主要介绍了一种新型的双重平衡式安全阀,该阀解决传统型波纹管平衡式安全阀使用寿命短、波纹管抵消背压灵敏度低等缺陷,具有波纹管损坏后,还能继续使用,且背压对安全阀整定压力影响小的一款新型双重平衡式安全阀。     

医用自动平衡床设计及动态特性分析

所设计的医用自动平衡床,采用三个电动推杆实现快速调节,能够实现在坡路上行驶时床面自动调整平衡的功能。为使在快速平衡过程中达到稳定运动,减少冲击和振动,对其动态特性进行分析。测试电动杆的响应时间,同时利用ADAMS软件分析对比几种常用的电机控制函数下平衡床的动态特性,找出最优的控制电动杆速度的方法。系统按照此方法实现了对电动杆速度的控制,对空载和载重情况进行实测,并对高速电动杆控制进行仿真。结果表明平衡床达到预定要求,测试数据为平衡床进一步的设计和开发工作提供实验依据。     

新型大流量安全阀的动态性能仿真与分析

安全阀在液压支架系统中起着重要的作用。当超负载工作时,安全阀能够自动开启保证系统安全可靠的工作。安全阀的动态特性是影响其工作的主要因素。研究大流量安全阀是目前迫切需要研究的问题。针对一种新型的大流量安全阀的动态性能进行分析,采用功率键合图的思想建立数学仿真模型,并用Matlab进行仿真。搭建实验系统对安全阀的动态特性进行测试,通过实验数据与仿真结果的比较,证实所建数学模型的正确性,从而为进一步优化该安全阀提供宝贵的数据和依据。     

浅谈海上平台井口控制盘的设计工作

井口控制盘是海上油气田生产中的重要设备,其主要用于控制采油/采气树的井上安全阀、井下安全阀、套简放气阀和电潜泵等设备。它是通过检测每一井口管线的压力及通过该系统与应急关断系统(ESD)的相互作用并根据有关检测信号控制井口设施顺序关停,以保证海上平台处于安全状态的就地控制装置。介绍了井口控制盘的工作原理与内部组成结构,并详细说明了井口控制盘液压油箱、液压泵、蓄能器、共用模块、单井模块、远传信号的设计方法,为井口控制盘的工程设计提供了参考。     

复合制动系统的电控制动阀设计与仿真研究

针对传统气压制动回路时延较长的问题,提出了一种改进的复合制动回路;对复合制动回路中关键元件--电控制动阀进行功能与性能需求分析,设计了一种基于高速开关电磁阀的电控制动阀,建立了其动态特性响应解析模型,用Simulink对其进行了性能仿真测试。结果显示,所提出的电控制动阀结构满足调压范围、压力响应时间、流量特性、压力特性与稳态误差、制动完全释放时间等性能指标。复合制动回路及电控制动阀的提出可减小制动过程中的压力响应时延,对实现差动制动,促进主动安全技术的发展具有重要意义。     

超声波键合熔接结构及压力自平衡夹具

聚合物微流控芯片对键合精度、键合强度及键合效率要求高。为了避免超声波键合中微通道被堵塞,解决键合过程中由调平精度和高频振动引起的键合强度低、键合压力分布不均的问题,设计了一种基于超声波键合的熔接结构和压力自平衡夹具。首先,利用感压胶片对压力自平衡夹具和不带自平衡功能的夹具的压力分布进行测量,并定义了压力分布系数进行量化。其次,利用两种夹具分别对设计芯片进行超声键合,并利用工具显微镜对焊线和微通道截面进行观测。最后,对两组芯片进行键合强度测试和密封性测试。实验结果表明:所设计的熔接接头结构对微通道的控制精度可达2.0μm。压力自平衡夹具结构简单可靠,可提高压力均匀性35.20%~43.18%,并使得焊线均匀一致,同时可提高键合强度15.3%~45.1%,并保证密封性。该熔接结构和压力自平衡夹具可满足聚合物微流控芯片的控制精度、键合强度、压力均匀性及其密封性的要求。     

安全电磁截止阀结构与应用

介绍了一种安全电磁截止阀,该阀具有流量大、无泄漏、无液压卡死、响应时间短、使用压力高、抗污染能力强的特点,是一种应用广泛具有很好发展前景的新型座式电磁换向阀.     

Development of an accurate method to prognosticate choke flow coefficients for natural gas flow through nozzle and orifice type chokes

One of the main components in oil and gas production system is choke valve. The choke valve role is maintaining sufficient back pressure to prevent water gas coning and formation damage and also stabilizing fluid flow to reach the optimum production scenario. Chokes can be employed either on surface or subsurface to control the fluid flow characteristics to the downstream processing facilities such as flow rate, pressure, and velocity. Malfunction of choke may results in severe damages in safety, facilities, and environment.In this study, a rigorous method based on artificial intelligence is developed to predict the choke flow coefficient for subsonic natural gas flow through nozzle and orifice type chokes. Reynolds number and ratio of choke diameter to pipe diameter was utilized as input parameters. The method used in this study is radial basis function neural network coupled with genetic algorithm. The results showed great agreement with experimental data. In addition, the proposed method was compared with classic correlations. This comparison demonstrated the robustness and superiority of the GA-RBF model.     

阀门执行机构的PLC闭环控制方法

为了有效避免响应死区控制回路产生振动的现象,提出一种考虑响应死区的阀门执行机构PLC闭环控制方法。分析阀门执行机构的工作原理,在响应死区条件下,构建动态数学模型,通过分析调节阀门和压力之间的关系得到传递函数。同时通过将模糊滑模控制和PID控制有效集合,构建一种增量式模糊控制器,引入改进遗传算法获取智能优化控制策略,最终实现阀门执行机构PLC闭环控制。实验测试表明,所提方法具有较好的控制性能,能够对系统的超调性及时处理,并且相应的阀门开度高于20%,可以有效满足阀门执行机构PLC工作需求。     

隔水管张紧器防反冲阀设计与仿真

隔水管张紧器是深海钻采作业中的关键装备,其主要作用是为隔水管提供恒定的张紧力,以克服浮式平台和钻井船随海浪做升沉运动时对隔水管的影响。隔水管在因台风、动力定位故障等影响因素下需要紧急回收时,水下隔水管总成(Lower Marine Riser Package,LMRP)与水下防喷器(Blow Out Preventer,BOP)紧急脱离后,隔水管会在短时间内以较大的反冲速度向上运动,所以需要控制隔水管的反冲速度以保护隔水管、钻井平台和人员的安全。因此,以我国某海上钻井平台为基础,根据实际工况设计了一种新型防反冲控制阀。该控制阀系统主要由液压和电磁控制两部分组成,用AMESim软件建立隔水管反冲控制仿真模型,对正常工作和紧急脱离这两种模式进行模拟验证,并设计防反冲控制算法,研究隔水管反冲回收的影响因素。结果表明:在正常工作模式时,张紧器系统起到升沉补偿和预防单个张紧器不能正常工作的作用;在紧急脱离模式时,通过设计的PID控制算法实现了对防反冲主阀开度的控制,将隔水管反冲速度控制在合理地范围内,验证了所设计的防反冲阀及控制算法的有效性和可靠性,可为保障隔水管张紧器系统安全可靠的工作提供参考依据,并为张紧器防反冲阀的结构设计提供理论依据。     

基于AMESim与Fluent联合仿真的安全阀启溢闭研究

为了揭示安全阀启溢闭过程中压力、流量及内部流场的变化规律,对安全阀启溢闭全过程进行自适应动网格瞬态分析。建立了AMESim与Fluent联合仿真模型,在AMESim中构建边界条件及阀芯动力学模型,在Fluent中构建安全阀自适应动网格模型。联合仿真后得出安全阀阀芯最大位移为28.22 mm,流量为868.5 L/min,安全阀内部最大流速为52 m/s,最大压力为1.07 MPa,同时得到了在安全阀启溢闭不同阶段的压力、速度云图和阀芯附近的速度矢量图。研究结果表明,联合仿真可以观测到开启瞬间阀芯的回弹趋势,还能提供安全阀内部流场信息,是一种可以对安全阀进行瞬态流体分析的新方法。     

三芯随动式水基比例阀位置跟随特性

高压大流量水基比例方向阀是煤矿液压支架实现智能化的核心控制元件，关系到整个工作面的精准控制效果和支护安全性。提出一种新型三芯随动式水基比例阀，解决现有水基比例阀难以满足液压支架高压大流量工况及难控制的问题。通过理论分析、AMESim建模仿真及试验对比的综合分析方法，验证三芯随动原理的可行性，探索该阀的位置跟随特性。结果表明：新型水基比例阀具备快速响应能力，额定工作条件下的全行程阶跃响应开启时间为84 ms，关闭时间约为35 ms；斜坡连续控制时，摩擦效应导致三芯随动机构位置跟随效果不佳，小阶跃步进控制能较好克服摩擦效应，使比例阀展示良好的位置跟随特性。研究成果为液压支架高压大流量水基比例阀设计提供参考，同时丰富了水基比例阀类型。     

脉冲爆震发动机供油系统试验分析

设计了脉冲爆震发动机电磁阀式供油系统,采用氮气挤压供油方法,研究了燃油压力及其响应时间随氮气压力与电磁阀输入电流的变化规律,同时对低频与中高频脉冲爆震试验中油压响应时间与频率进行对比分析。研究发现,提高蓄能器中氮气压力可显著加快油压响应;电磁阀输入电流越大,燃油压力响应越快;工作频率越高,燃油达到预定压力所需时间越长。研究结果对脉冲爆震发动机供油系统的设计与优化具有一定的参考价值。