基于变结构与PID控制的盘刹ABS仿真

为了提高修井机液压盘式刹车操纵稳定性,减少对起升系统的冲击载荷,在液压盘式刹车系统中引入ABS控制模式,设计了滑模变结构控制与实时参数整定PID控制相结合的控制方法。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS和控制系统仿真软件Simulink构建机电联合仿真模型,并对制动控制系统进行机电联合仿真。仿真结果表明,当系统实施ABS控制策略时,可以降低制动系统的角加速度,从而降低起升系统在制动过程中的动载荷,减小对井架等机械结构的冲击。     

XJ250修井机起升系统的制动过程仿真

修井机起升系统的制动特性对复杂修井作业过程具有重要影响。以XJ250型修井机起升系统为研究对象,建立了包含液压盘式刹车在内的起升系统的动力学简化模型,通过三维建模软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS对下钻工况的制动过程进行动力学仿真分析,得到了在不同制动力矩作用下的修井机起升系统滚筒角位移、角速度及角加速度曲线,仿真结果与实际运行情况相符。该项研究为修井机起升系统液压盘式刹车工作制动性能的改善奠定了理论基础。     

ABS在液压盘式刹车中应用的可行性研究

汽车ABS防抱死刹车系统具有防滑防抱、制动相对距离短及能减轻轮胎磨损等优点。为此,将汽车ABS控制策略引入到钻(修)井机液压盘式刹车系统设计中,构建了具有手动/自动操作方式且能实现ABS控制策略的液压盘式刹车的新型液压控制系统,并对具有ABS系统与无ABS系统的盘式刹车分别进行液压系统与下入工况制动动力学仿真对比分析。分析结果表明,选择适当的ABS系统占空比,可以更接近无ABS系统刹车时间与角位移,并获得较好的压力调节波形,调整ABS控制策略可使系统获得理想的刹车时间与刹车制动力矩,从而能够较好地满足修井机起升系统作业过程的复杂要求。     

基于AMESim液压盘式刹车系统建模与仿真研究

液压盘式刹车是当今石油钻机使用最广泛的制动系统,其工艺特性直接影响着钻井作业的安全性和经济性。为研究和评价液压盘式刹车的工艺特性,在分析液压盘式刹车的组成和工作原理的基础上,基于AMESim软件建立了液压盘式刹车系统的模型,对影响液压盘式刹车动态响应特性因素进行了仿真分析,并进行了试验研究。仿真和试验结果表明,基于AMESim建立的液压盘式刹车的数学模型是正确的,仿真分析直观、可靠,为石油钻机刹车系统的分析、优化以及刹车相关自动控制技术的开发提供了良好的平台。     

顿钻、溜钻事故略有抬头 液压盘式刹车装置应安全使用

石油钻机用液压盘式刹车装置是同时具备常开式和常闭式制动钳的复合制动系统。近年来。液压盘式刹车装置已经成为钻机的标准配置,修井机和通井机也逐步开始安装使用液压盘式刹车装置。同时,随着石油勘探任务的加重。钻井队的数量不断增加,对钻井现场操作人员进行液压盘式刹车安全使用方面的培训和教育就显得尤为重要。本文主要叙述液压盘式刹车实际应用中的一些注意事项。期望对液压盘式刹车用户起到借鉴作用。     

《石油钻机液压盘式刹车》标准技术分析

液压盘式刹车作为石油钻机的关键装置,其质量的好坏直接关系到钻井作业能否安全实施。因此,急需制定一个高水平的石油钻机液压盘式刹车标准。阐述了将制动力矩确定为液压盘式刹车型号主参数的根据和技术内涵,确定了石油钻机液压盘式刹车型号的表示方法。介绍了液压盘式刹车的制动方式、制动力矩的确定方法及制动力矩公式中载荷的取值方法,得到了SY/T6727—2008《石油钻机液压盘式刹车》标准的基本参数。     

液压盘式刹车在修井机中的应用

综述了液压盘式刹车的特点和研究现状，对其在修井机中的应用作了探讨。介绍了目前修井机绞车刹车系统的研制现状。液压盘式刹车与传统的带式刹车相比，前者的刹车力矩大、刹车敏感性高、易于操作、安全可靠、维护方便，已经广泛应用于钻井绞车中，在修井绞车中的应用前景也非常广泛。     

基于刚体动力学的修井机制动性能研究

修井机刹车系统性能对于安全作业起决定性作用,但是过去对制动系统性能的研究大多基于摩擦及材料相关理论,对制动器单个部件进行讨论,而游车制动产生的加速度是造成井架振动冲击甚至过载失效的根源,因此过去的研究不能完全满足修井机实际刹车系统的需要。鉴于此,以油田小修作业机为研究对象,基于刚体动力学原理,建立修井机刹车过程的动力学方程,利用正交试验法分析了不同工况下修井机制动参数对游车大钩制动时间和加速度的影响。研究结果表明:正常刹车及紧急制动中制动力矩增长率及最大制动力矩对制动时间影响较大,正常制动时,制动力矩增长率应控制在2 000～3 000 (N·m)/s,而制动系统最大力矩应取15～20 k N·m。研究结果对于优化修井机刹车性能参数具有一定的实际意义。     

气动盘式刹车控制系统的建模与仿真研究

介绍了气动盘式刹车的结构及工作原理,并对其控制系统进行了数学建模和仿真。采用模块组合的方法创建系统的计算机模型,在Simulink仿真平台运行仿真程序,以电气比例阀的电压控制信号为输入量,刹车扭矩为输出量,得到了系统仿真曲线。分析仿真曲线可得:电气比例阀的电压响应存在死区,系统仿真曲线在一定范围内呈现出良好的线性特征,说明气动盘式刹车具有良好的刹车特性。     

石油钻机盘式刹车液压系统浅析

液压盘式刹车广泛运用于石油钻机中,液压站是专门为石油钻机设计配套的液压辅助设备,主要为石油钻机液压盘式刹车的工作提供动力源。本文结合盘式刹车工况,分析了几种较常用的盘刹液压系统,钻机设计应选择更合理、更安全可靠的液压系统。     

XJ70DB电动修井机的研制与应用

鉴于柴油机驱动修井机存在废气排放量大,噪声污染严重,工作效率低,以及安全隐患多等技术缺陷,研制了XJ70DB电动修井机。整机采用模块化设计,主要包括电驱绞车模块、液压控制模块和电气控制模块。其中,电驱绞车采用双速电机加齿轮减速箱传动方案,以双速电机变极调速取代机械换挡调速,操作方便,结构简单,运行可靠,噪声低。采用盘式刹车与绞车电机能耗制动联合刹车技术,刹车准确可靠,启停平稳。电气控制系统采用PLC集中控制,为修井作业创建了数字化、自动化和信息化平台,全面提升修井机自动化水平。23口井的现场试验结果表明,该电动修井机具有节能环保、安全高效、自动化程度高及操作方便等优点。     

XJ40型橇装式电驱动修井机

针对目前油田为各型修井机提供动力的柴油机的工作效率仅为50%,不仅作业成本高,而且还存在噪声污染和排放废气等问题,研制了XJ40型橇装式电驱动修井机。该电驱动修井机采用模块化设计,整机分为调速电动机及控制模块、传动系统模块、绞车及盘式刹车模块、液压控制模块及橇装底盘等5大模块,具有结构简单、占地面积小、操作方便和环保节能等优点。现场试验结果表明,采用该修井机进行一般的修井作业,工作效率比传统的通井机、修井机高10%左右,动力费用约为传统修井作业设备的52.3%,无废气排放,噪声低,满足了现代化施工的环保要求。     

液压修井机液压缸的稳定性仿真

液压修井机利用伸缩液压缸完成起下油管作业,为了满足液压修井机伸缩式液压缸的可靠性设计,必须对液压缸工作的稳定性进行可靠性分析。为此,建立了多级液压缸有限元仿真模型,利用ANSYS软件中的分析结构屈曲和屈曲模态技术,对液压修井机液压缸的工作过程进行了非线性稳定性分析,并根据仿真计算结果提出了该修井机液压缸的优化结构,为设计安全可靠的液压修井机提供了可靠的理论依据。     

XJ9029型修井机动力匹配方案设计计算

合理的修井机动力匹配系统对于整机的可靠性至关重要。开发了XJ9029型修井机动力匹配设计软件,用于分析不同动力匹配方案对修井机工作特性的影响,并给出了该型修井机动力匹配方案计算实例。优选了操作性强、经济性能好的动力系统,以提高整机性能。该设计软件易于操作,可减轻设计人员的工作强度。     

转盘的液压驱动设计

针对机械驱动转盘传动链长、部件多、整机质量大和在钻台布置困难等问题 ,设计了液压转盘。液压转盘通过行星减速器与液压马达相连 ,驱动转盘的液压系统由主液压回路、散热补油和过载保护回路、控制回路、制动回路等组成 ,采用了先进的闭式液压系统。液压转盘在4 0t修井机和水井钻机上的应用表明 ,它不仅解决了早期液压转盘存在的油路过热和液压元件寿命低的问题 ,而且性能完全满足钻井过程对转盘的要求     

基于粒子群算法的自动送钻控制器仿真优化

针对液压盘式刹车自动送钻系统控制过程中影响因素的多样性,控制参数存在时滞、时变、非线性等特点,根据液压盘式刹车自动送钻系统的工作原理,建立数学物理方程并确定目标函数,设计了粒子群算法优化模糊控制器,对 PID 参数进行了整定。为了研究电液伺服阀与液压缸对自动送钻系统液压环节的控制效果,设计了液压调节闭环控制系统,并利用 MATLAB/Simulink仿真软件进行了动态仿真优化。首先使用临界比例度法对PID参数进行了整定,在此基础上,使用模糊控制工具搭建模糊规则对传递函数进行仿真,最后在MATLAB界面,对传递函数进行基于粒子群算法迭代寻优,优化控制系统所需参数。优化结果表明,粒子群优化模糊自适应 PID 控制器与传统的 PID 控制器和模糊自适应 PID 控制器相比,系统的自适应能力显著增强,超调量明显降低,调整时间更短,可以满足自动送钻系统的设计要求,特别适合应用在一种新型的基于井底钻压的自动送钻系统中。     

不压井修井装置举升系统液压控制方案设计

介绍了不压井修井装置举升系统的构成及工作原理,并通过设计计算,确定了举升系统的主要设计和工作参数,完成了举升系统的液压控制方案设计和液压元器件选型设计,包括泵、油箱、蓄能器以及全部阀件的选型。该举升系统采用二位二通双液控换向阀实现溢流兼卸载的双重功能,省去了节流阀和溢流阀;用三位四通换向阀来实现升降液缸的换向、控制、调速,实现了集中控制。     

ZJ40CZ车装钻机的研制

采用液压盘式刹车和顶驱等先进技术而开发设计的ZJ40CZ车装钻机,选用高速柴油发动机为行车系统和作业系统提供动力;绞车和转盘采用液力+机械传动方式驱动,绞车为双滚筒,采用液压盘式刹车作为主刹车;井架采用液压油缸起升和伸缩。ZJ40CZ车装钻机可用于复杂地形地区的油井、气井的钻探施工作业,其优越的底盘越野性、较高的作业效率,特别是高移运性,实现了钻机的快速搬家和组装,降低了钻井成本,大大提高了钻机的整体性能,能够满足中深井原油钻探开发的需要。