齿轮齿条钻机起升系统动态响应分析

齿轮齿条钻机起升系统的动力学特性是影响其工作性能的重要因素。在动力学分析的基础上,建立了单对齿轮齿条啮合的动力学模型以及多对齿轮齿条啮合下起升系统的动力学模型,揭示了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,并利用Solidwork与ADAMS联合建模方法,进一步分析了起升系统在不同工况下齿轮齿条之间的接触力以及齿轮转速随时间的变化规律。分析结果表明,齿轮齿条钻机起升系统齿轮的输出转速因内部激励的影响随时间发生变化,并且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在工况相同条件下,与起钻过程相比,起升系统下钻过程的振幅变化较大,齿轮转速曲线振幅与齿轮齿条啮合接触力曲线振幅同时增加。研究结果可为齿轮齿条钻机起升系统的优化设计提供参考。     

2000m全液压齿轮齿条钻机

为适应井深2 000 m以内定向井、水平井和侧钻井等特殊钻井作业需要,开发了全液压齿轮齿条钻机。钻机的电控系统采用现场总线控制技术,用PLC来控制、监测钻机的主要部件;液压系统采用基于电液闭环比例技术,实现对液压泵、液压马达的控制,并完成动力头的提升和下放、旋转等功能;钻机还配套了管子处理装置,从管排架上抓取钻杆并将其送至井口。这种钻机具有结构紧凑、移动性好、工作可靠及成本较低等优点,具有广阔的市场前景。     

交流变频电驱动钻机起升系统仿真研究

传递函数是线性定常系统求解过程中常用的数学模型,此方法可以方便地求解钻机起升系统的微分方程。以交流变频电驱动钻机为例,对起升系统的不同工况进行了模拟。仿真结果表明,低速电机绞车具有较好的起升特性,能够满足钻机起升的要求。由于Simulink具有很强的灵活性,在仿真的过程中可以结合实际情况,加入系统阻尼、随机载荷等变量,与微分方程求得的结果相比,能够更好地模拟钻机起升过程的实际工况。     

齿轮齿条钻机用DQ250Y型液压顶驱研制

为齿轮齿条钻机研制了DQ250Y型液压顶驱,其动力传动系统采用空心轴马达直接驱动主轴,无减速箱及其稀油润滑系统。顶驱上、下运行过程中使用齿条作为导轨,能够主动施加钻压,依靠销轴传感器检测悬重等参数,特别适用于水平井、大位移井的钻井作业。液压控制系统为闭式系统,可两挡切换,实现高低速传动。测试结果表明:各项参数均满足现场使用要求,具有推广前景。     

液压起升钻机同步系统的设计

液压起升同步系统是为ZJ40DBST新型4000m液压起升式快速移运钻机配套设计的.钻机底座使用4只液压缸垂直起升,钻机井架使用2只液压缸旋转起升.选用同步马达、PLC、位移传感器等,组合设计成同步控制系统,保证了在起放工况下液压油缸的同步性和钻机安全可靠性,缩短了钻机搬迁和安装时间.     

自升式海洋平台齿轮齿条升降系统的研究

以胜利作业 3号平台升降系统为研究对象 ,提出了齿轮齿条式升降系统的总体设计思路 ;针对海洋平台升降系统的设计要点 ,对齿轮齿条式升降系统中的液压动力驱动系统分 4种工况进行了升降系统液压原理设计、分析、参数确定和计算 ,并提出了确保系统安全可靠性的多项保护措施。其设计思想、设计中所采用的方法、参数确定方法及计算分析所得出的结论 ,对平台的设计、制造和管理具有一定的指导意义 ,对类似系统的设计、分析计算具有一定的参考价值。     

绞车分体式钻机井架起升装置设计

文章绍了用于机械钻机井架起升过程中的一种新型起升装置。实践证明，这种装置结构紧凑、起升方便、工作安全可靠，不占用外部空间。使用时，只需转动支撑轴使可将其置于猫头绞车腹部并固定。无需安装和拆卸起升装置，减轻了工人的劳动强度。同时。由于不增加外部空间，避免了运输过程中猫头绞车的超宽问题。该装置在多台钻机上使用后得到了用户的好评。     

ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机液压顶驱的研制

为满足斜井齿轮齿条钻机的特殊作业要求,研制了ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机。其中配置的DQ250Y液压顶驱采用低速大扭矩空心轴马达直接驱动主轴进行钻井作业,配备管子处理系统以高效完成管具处理。其主马达液压控制采用闭式系统,两挡切换,可实现转速和扭矩的精确控制。另外还通过增加吊环倾斜支撑臂,有效解决了斜井作业时顶驱吊环后摆问题。现场试验结果表明,该顶驱的各项性能指标均符合设计要求,能很好地满足斜井齿轮齿条钻机的工况要求。该产品的研制成功为特种作业钻机配置适用顶驱提供了新选择。     

钻机垂直起升系统的研制

ZJ40/2250JD/DB系列钻机具有井架底座公用一套垂直起升系统的结构,包括地面安装支架、移动小车、液压绞车、起升支架、斜拉杆、扒杆、横杆等。阐述了起升系统的起升原理、起升过程及应用实效。运用该起升系统,能够减少井场占地面积,节省钻机安装时间,避免高空作业,保障了工人的人身安全。     

基于偏载作用下的齿轮齿条啮合仿真研究

在研究的齿轮齿条钻机设计方案中,由于其特殊的结构设计,钻机井架重心和传动系统重心不在同一竖直平面上,产生的附加弯矩将会影响齿轮齿条的啮合。鉴于此,根据钻机实际偏载工况,建立了齿轮齿条模型,并从齿轮强度校核理论、有限元仿真两方面分析了齿轮齿条的啮合情况。分析结果表明:相比于无附加弯矩,附加弯矩会导致齿轮和齿条的齿面应力分布不均;同时随着附加弯矩的增加,应力呈线性增加,并在齿条受拉方向集中程度增加,增大了齿轮齿条轮齿破坏的风险;当齿轮运动逐步靠近齿条顶端时,推断齿轮和齿条可能出现脱开;附加弯矩将严重影响钻机的安全运行和钻井安全,并对齿轮齿条起升系统、井架结构和材料强度提出了更高要求。所得结论对钻机的设计具有一定的指导意义。     

液压自动排管架研制与应用

为满足石油自动化钻机发展及其升级换代需求,研制了一种液压自动排管架。从结构形式、工作原理、主要技术参数、关键技术等方面进行了该产品的技术分析。现场应用表明,液压自动排管架结构安全可靠,管柱滚动平稳有序,管柱输送过程自动化程度高,能够有效降低劳动强度,提高作业安全性。     

XJ250修井机液压盘式刹车液压控制系统仿真分析

以XJ250修井机液压盘式刹车的液压控制系统为研究对象,通过分析液压盘式刹车的液压控制系统结构,建立了基于全局流量与液压缸活塞运动方程的数学模型;构建了液压控制系统的AMESim仿真模型,设置了模型参数及仿真参数。以典型的正弦曲线液压源信号及激励电磁阀信号变化仿真研究工作制动液压控制系统响应性能,以阶跃开关信号突然开启模拟分析紧急制动液压系统响应。得到了工作制动及紧急制动过程中液压控制系统主要阀口处液压动态响应曲线,仿真结果与实际运行情况相符。该仿真分析为修井机液压盘式刹车液压控制系统性能的改进与完善提供了参考。     

基于传递矩阵法的齿轮齿条钻机纵向振动分析

将齿轮齿条钻机简化为线性链式连续多体系统,基于传递矩阵法建立了齿轮齿条钻机各个结构纵向振动的传递矩阵,运用矩阵乘法建立了钻机纵向振动的传递矩阵。分段计算了小车在井架不同高度和1~3km井深时纵向振动的1阶共振频率,并将模型的计算结果与软件的仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:齿轮齿条钻机的系统振动频率主要取决于钻柱长度;井架的高度及升降小车在井架上的运动对钻机系统频率的影响很小,不会改变钻机系统的稳定性。研究结果对齿轮齿条钻机作业有一定指导作用。     

基于AMESim的节流阀自动控制系统

针对压井过程中节流阀的自动化程度不高以及控制精度低的问题,基于节流阀自动控制系统对子元件的选型以及液压系统的控制关系,建立了流量-压力特性方程,并利用拉普拉斯变换和叠加原理得到了控制系统的传递函数数学模型,同时建立了节流阀的位移与节流压降的数学关系,并得到了节流压降与速度随开度的变化规律.以系统传递函数为依据,建立了节...     

基于虚拟样机技术的齿轮齿条啮合力仿真分析

齿轮齿条平移机构是影响机械手总成在猴道中运动性能的重要因素。在ABAQUS中建立有限元模型,同时定义边界条件和接触参数,分析了不同转速下齿轮齿条啮合过程中的齿面接触应力和弯曲应力,为齿轮齿条传动系统的选型计算提供了理论依据。基于Hertz弹性碰撞理论,在ADAMS中建立了虚拟样机模型,对齿轮齿条刚体啮合力进行了动力学仿真分析计算,并研究了其转速特性曲线,以减少齿轮齿条啮合过程中的冲击和振动。     

深水套筒式连接器液压系统设计与仿真分析

深水套筒式连接器的安装过程主要包括连接器的粗对中和精对中、公母毂座的对接及驱动卡爪锁紧。采用开环控制方式设计了深水套筒式连接器液压系统、速度调节回路、锁紧回路以及同步回路,并利用液压仿真软件AMESim对系统进行仿真,以验证系统的合理性。仿真结果表明,深水套筒式连接器液压系统满足深水连接器的安装要求,能实现连接器的准确安装;速度调节回路能有效调节液压缸的速度,锁紧回路能实现每组液压缸在紧急停止状况下的位置锁紧,同步回路能使液压缸基本实现位置同步。     

基于AMESim的采油树送入工具液压系统仿真

为了初步验证水下采油树送入工具的液压缸结构设计的合理性,以及液压元件的选型是否正确,以水下立式采油树送入工具所需完成的动作为基础,设计液压系统。基于AMESim软件进行模型搭建、参数设置与系统仿真,得出水下立式采油树送入工具安装时间的估计值,分析液压系统的同步性。仿真结果表明,该液压缸的结构设计合理,符合工作要求,而且有较好的同步性。为现场液压系统的安装和选型提供参考。     

钢管升降液压回路换向冲击问题分析

为了解决钢管升降托辊系统运行中出现的液压回路换向产生的冲击问题,以UOE焊管升降系统为例,结合实测压力数据与理论计算进行了分析。分析结果表明,钢管托辊的液压冲击主要来自于有杆腔液压油压力的快速降低,致使被压缩油液体积瞬间释放,流速过快,从而产生冲击。根据分析结果,通过控制液控单向阀,使油缸有杆腔分两步卸压,管道回油流量减半,可有效减小液压回路的换向冲击。     

水压试验机增压器动态性能仿真研究

为了获取水压试验机增压器动态压力响应特性,为增压器现场应用提供参考,介绍了增压器组成、工作原理,利用ITI-SimulationX仿真软件建立了增压器仿真模型并进行了参数设置,通过设置仿真模型增压器增压过程实时泄漏量,对增压器控制策略可行性进行了验证,同时通过实际生产对仿真结果进行了验证。验证结果显示,仿真试验曲线与实际测量曲线吻合较好,增压器泄漏量变化时,增压缸水腔压力基本保持恒定。研究表明,增压器动态性能仿真模型参数设置合理,控制策略可行,可有效改善系统动态性能。