摩擦焊机压力控制系统模型辨识与PID参数整定

针对摩擦焊机顶锻压力超调和波动造成钻杆焊接质量不稳定的问题,进行了压力闭环系统模型辨识和控制参数优化研究。为精确获得压力系统数学模型,首先采用理论分析确定控制系统阶次,其次使用最小二乘法进行模型辨识获得准确系数,最后采用离线优化的方法得到新的控制参数并明确变化趋势。结果表明,采用优化后的控制参数顶锻压力超调量小于2%,响应时间小于1 s,焊接质量稳定可靠。将离线参数优化与在线控制系统相结合,能够减少设备停机时间,缩短系统参数调试周期。     

焊接热输入对N80/45异种钢焊接接头组织性能的影响

本文采用CO_2气体保护焊,在不同焊接热输入作用下焊接异种材料N80钢和45钢,并对其HAZ组织和性能进行了研究,结果表明:N80/45异种钢在焊接热循环的作用下HAZ晶粒明显长大,随着焊接热输入的增大,晶粒长大的趋势显著。N80钢一侧过热区组织由铁素体和马氏体组成,随着焊接热输入的增加出现了少量贝氏体,45钢一侧过热区组织由马氏体和贝氏体组成。不同的焊接热输入下由于产生了淬火马氏体,在焊接热影响区均存在一定的硬化现象,随着焊接热输入的增加,HAZ的硬度呈逐渐降低的趋势。     

钻杆螺旋槽铣削加工自动上下料系统研究

针对煤矿井下瓦斯抽采用整体式宽翼片螺旋钻杆加工过程中上下料效率低、劳动强度大并存在一定的安全隐患等问题,设计了钻杆螺旋槽铣削加工自动上下料系统。结合生产现场原布局,综合考虑钻杆的特点、上下料空间、工作方式及场地条件,设计了自动上下料系统的机械结构及液压系统;依据钻杆外表面螺旋槽铣床的工作方式,设计了自动上下料控制系统的硬件及软件;选用时间配合的控制方法,将钻杆外表面螺旋槽铣床和自动上下料系统进行统一控制,实现了钻杆螺旋槽铣削的全自动化加工。     

随钻水力冲孔技术在松软低透气煤层瓦斯增透中的应用

松软低透气性煤层,由于煤层松软、透气性低,瓦斯抽放浓度低、持续时间短、抽放量小,使煤层瓦斯区域预抽效果不理想。作为改善瓦斯抽采效果的有效方法之一,水力冲孔法以其原理简单、易于实现的优点广泛应用于各大煤矿,但是需要预先施工先导孔,辅助作业时间长。为解决这一问题,研究了随钻水力冲孔技术,该技术采用钻进-冲孔一体式钻具,将钻孔施工与冲孔施工一次完成,不需重复起下钻,提高了工作效率。采用随钻冲孔技术在赵庄煤矿进行了现场试验,试验证明,随钻水力冲孔技术能够满足矿方施工要求,且通过计算对冲孔直径进行了评价,瓦斯抽采钻孔通过水力冲孔可将原常规施工钻孔直径扩大12.2倍。     

井下定向钻进随钻螺旋解卡工具的研制及应用

煤矿井下定向钻进施工中,钻遇破碎地层时,由于孔壁失稳坍塌造成孔内大量积渣进而发生卡钻事故。综合考虑钻进工艺特点、配套钻杆特点、地层适用性及孔内返渣情况等因素,研制出一种新型随钻螺旋解卡工具,该工具结构简单、安装便捷,可将孔内大颗粒钻渣重复破碎并靠螺旋槽辅助排渣作用排出孔外。现场试验表明,该工具设计合理,能够有效解决塌孔段积渣卡钻难题,取得了良好的效果。     

ф95/60.3 mm插接密封式宽翼片螺旋钻杆研制

为解决常规宽翼片螺旋钻杆和插接式螺旋钻杆在富含硫铁矿结核的松软突出煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、孔内事故多、煤层钻遇率低、钻进时效慢等问题,通过借鉴上述2种钻杆排粉机理,设计插接密封式钻杆接头,改进螺旋翼片结构,研制出ф95/60.3 mm插接密封式宽翼片螺旋钻杆。简要介绍了插接密封式宽翼片螺旋钻杆设计和关键制造技术。通过现场工业性试验,累计施工8个钻孔,最大成孔深度103.5 m,平均成孔深度近97 m,平均钻进效率为10.4m/h,纯钻进效率约18.3 m/h,表明了该钻杆在同类煤层施工时具有很好的应用效果。     

回火温度对摩擦焊焊区力学性能的影响

地质钻杆管体和接头经过摩擦焊焊接后,焊区经常出现力学性能差、组织不稳定等缺陷.因此,需要对摩擦焊焊接后地质钻杆的摩擦焊区采用调质热处理(Quenching & Tempering,简称Q&T)处理.针对φb88.9 mm×9.35 mm的G105钢级地质钻杆摩擦焊区在不同温度下回火后的力学性能进行了研究分析.结果表明:对地质钻杆摩擦焊区淬火后进行高温回火处理,焊区的常规力学性能指标均高于SY/T 5561-2008《摩擦焊接钻杆》标准的规定.在试验温度范围内,抗拉强度随着回火温度的提高连续下降,屈服强度在660℃达到最高值,在630℃达到最低值;屈服强度和抗拉强度并未随着回火温度的不同呈现明显的改变.夏比冲击吸收能量在660℃达到最高值.     

某矿井钻杆接头失效分析

运用OM、SEM、EDS、显微硬度检测、力学性能检测等方法,对某矿井平钻杆接头失效原因进行分析。结果表明:钻杆的显微组织为回火索氏体,显微硬度也符合标准,力学性能有所下降。钻杆失效的主要原因是硫化氢应力腐蚀导致的脆性开裂。     

中硬煤层瓦斯抽采定向长钻孔高效钻进工艺

钻孔抽采瓦斯是治理瓦斯最直接有效的手段。根据煤矿井下本煤层定向钻进技术原理,提出一种适用于中硬煤层定向长钻孔的高效钻进工艺,该工艺是将复合钻进技术与煤矿井下定向钻进技术相结合实现定向长钻孔高效钻进的一种钻进方法。通过现场试验证明,该方法能使钻孔孔壁平滑,防止憋泵、卡钻,减少事故处理时间,提高钻孔成功率和钻进效率。经分析,使用该技术后,与常规定向钻进相比,平均机械钻速提高了26.8%,该技术为今后煤矿井下定向钻进技术的推广提供了新思路。     

含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构载荷问题

通过对含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构实际工况的分析,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的受力模型,利用Matlab软件编制了滚筒瞬时负载的模拟程序;生成了滚筒瞬时负载的文本文件,并将其成功地导入机械系统运动学和动力学仿真软件ADAMS环境下建立的采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机系统中,为定量研究采煤机截割部工作的可靠性提供了条件,使复杂煤层赋存条件下的薄煤层实现综采成为可能.研究结果表明,利用Matlab能准确地模拟复杂地质条件下采煤机工作机构遇到大块、硬结核体时滚筒瞬时负载的剧烈变化;Matlab文件操作函数生成负载文本的方法,能有效处理具有非线性、时变性、强耦合的复杂载荷问题.