用于深水海管铺设的双滚筒绞车设计研究

针对大牵引力的收放绞车国内相关研究文献很少的现状,开展了双滚筒牵引绞车的设计研究。设计的收放绞车最大牵引力4 000 kN,储缆绞车容绳量3 500 m,结构采用牵引绞车外加1个储缆绞车的形式。双滚筒绞车的2个滚筒均为动力滚筒,共由8台电动机驱动,借助钢丝绳与滚筒绳槽之间的摩擦来传递运动和动力。有限元强度分析表明,绞车滚筒和机架设计合理,其强度可满足牵引4 000 kN载荷的要求,保证了使用的可靠性和安全性。     

双折线开槽滚筒的设计

双折线开槽滚筒因可以有效降低钢丝绳的磨损而被广泛应用在石油钻井绞车和重型起重机械中。以工程实践为基础,介绍了双折线滚筒的设计原理与原则;分析了不同结构形式下滚筒爬坡段的绳槽结构,推导出该段主要结构参数的计算公式,实现了双折线滚筒的全参数化设计。     

用于深水海管铺设的储缆绞车设计研究

储缆绞车与双滚筒摩擦绞车一起构成大型收放绞车,用于深水或超深水铺管船上的收弃管作业。储缆绞车主要起容绳作用,由电机、减速器、齿轮传动装置、储缆滚筒、链传动装置、排缆器、机架等组成。根据设计要求,选择了电动机和减速器,设计了齿轮传动和链传动,并对储缆滚筒和排缆器进行了结构设计和相应的强度计算。设计的储缆绞车可作为3 000 m水深铺管船的铺管设备,可储直径φ116 mm的钢缆3 500 m以上。     

钻井绞车滚筒体整体绳槽设计

针对钻井绞车滚筒体绳槽板加工完绳槽后焊接时存在结构复杂,工艺性不好,滚筒体整体强度低以及排绳不整齐等问题,对32 mm钢丝绳所使用的绞车滚筒体进行了分析,并进行了整体绳槽设计。设计过程包括钢丝绳爬坡时行程的设计计算和反转楔的焊接及加工尺寸设计。通过计算与分析,最终得到实际加工操作的完整经验公式。整体绳槽设计及加工技术在JC28、JC30、JC50和JC70等绞车的实际应用中,效果良好,解决了钻井绞车使用中的各种问题。     

修井机用双快绳绞车提升系统

针对我国修井机单快绳绞车提升系统在低载荷和空钩载起下时速度过低的问题,设计了一种双快绳绞车提升系统。该系统将绞车滚筒上的钢丝绳卡槽由现在的1个增加到2个,当用于高速提升时,将钢丝绳的2个端头(快绳和死绳)分别固定在滚筒上的2个卡槽内,成为双快绳绞车提升系统,从而使提升系统的速度变化范围扩大到0~3m/s。如卸下其中1个固定在滚筒卡槽内的钢丝绳端头,将其连在死绳固定器上,就成为单快绳提升系统,用于处理井下事故,使用效果很好。     

绞车滚筒乱绳原因分析及解决方法

绞车滚筒乱绳是造成钢丝绳过快磨损和失效的主要原因之一。结合生产、服务经验,对绞车滚筒乱绳的原因进行了分析,并提出了解决方法,对油田作业现场有效解决绞车滚筒乱绳、提高作业效率、降低作业成本提供了理论依据。     

JC90D型绞车滚筒强度分析

滚筒是绞车中的关键零部件,其可靠性关系到整个绞车的可靠性。讨论了滚筒有限元分析时载荷的处理形式;引入欧拉公式分析了钢丝绳拉力的衰减状况。将钢丝绳对滚筒的压力以按缠绕圈数逐圈递减的形式,施加在滚筒绳槽表面进行了滚筒的强度分析。滚筒的强度和刚度都满足使用要求。     

绞车钢丝绳组合传感器的设计计算

在以往绞车钢丝绳张力和长度的测量中,由于钢丝绳在绞车滚筒上的缠绕有时不够规律,测量误差较大。而称重传感器的安装则需要截断钢丝绳而十分麻烦。为解决这2方面的问题,在对试井车绞车结构和工作原理深入研究的基础上,借鉴现行先进传感技术,成功研制了一种集测长、称重于一体的试井车绞车钢丝绳张力长度组合传感器。张力的测量是把计量轮轴设计为轴销式称重传感器,利用剪切应变进行间接测量,长度的测量则是通过与绞车钢丝绳保持滚动状态的专用计量轮和光电编码器进行测量。实际应用表明,该传感器结构简单,安装方便,使用可靠,灵敏度较高,各项指标完全符合试井技术要求。     

海洋石油201船4000t吊机系列拖拉绞车恒张力试验方法研究

本文对深水起重铺管船拖拉绞车恒张力试验方案进行了较为详细的研究设计。针对深水铺管船拖拉绞车的特点,在试验方案中首次使用拖拉绞车互拉的方法,充分利用拖拉绞车恒张力自身性能特点,完成了4台40 t拖拉绞车、1台20t、2台10 t完成了恒张力试验,节省了租赁设备的费用。在"海洋石油201"船的实践证明,该方法可为后续类似调试项目提供借鉴和参考。     

ZJ70D型石油钻机双滚筒绞车设计

为满足钻井工艺和运输要求,通常把绞车设计成多轴传动、分体运输,这样不仅使系统复杂,还增加了成本和安装工作量。为此,对绞车的传动方案、动力输入方式和绞车架结构做了开创性工作,重新设计了ZJ70D型双滚筒绞车。该绞车主要由底座、绞车架、滚筒轴、捞砂滚筒轴、传动轴驱动箱、盘式刹车、防碰天车装置、主刹车机构和自动送钻装置等组成,动力输入轴与传动轴之间换挡采用机械换挡,传动轴与滚筒之间的换挡采用气胎离合器换挡,拥有4个正挡、4个倒挡。运用有限元软件对滚筒轴进行了模拟分析和强度、刚度校核。分析与校核结果表明,绞车滚筒和机架设计合理,满足实际工作要求。     

钻井牵引机器人摩擦块—井壁接触性能分析

钻井牵引机器人的牵引力主要来源于支撑机构摩擦块与岩石井壁之间的相互作用力,牵引力与等效摩擦系数是机器人力学特性分析和结构设计的关键。基于此,文章建立了摩擦块与井壁数值仿真模型,分析了摩擦块牙齿轮廓尺寸、数量、正压力、嵌入深度等对当量摩擦系数、牵引力的影响规律。结果表明,正压力和齿前角是影响摩擦块当量摩擦系数的主要参数,也是影响钻井牵引机器人是否能稳定抓靠井壁的主要因素;当摩擦块牙齿齿前角35°、齿后角60°、齿斜角30°、嵌入深度2.5～3.0 mm时,单个摩擦块可提供的轴向牵引力约30 000 N,则钻井牵引机器人三个摩擦块可提供牵引力约90 000 N。该研究成果可为钻井牵引支撑机构力学特性分析和结构优化设计提供理论依据。     

TD机车牵引齿轮脂的应用

主要介绍了TD机车牵引齿轮脂在韶山－Ⅰ型机车上的使用情况,行车试验表明：TD机车牵引齿轮肥能满足机车牵引齿轮对润滑的要求。     

滚轮牵引法在西气车输工程中的应用

西气东输管道工程在河南境内三次穿越拟建中的南水北调中线工程,穿越长度均约200m。主体管道原设计采用千斤顶顶管方案进行穿越,但因该方法存在一些不足,在实际施工时改为采用滚轮牵引法穿越。文章详细介绍了滚轮牵引法的优点、施工程序和方法,强调了采用该方法施工时的几个关键技术问题。与千斤顶顶管法相比,该方法一次牵引的距离长,速度快,缩短了沟下作业时间和工期,减少了沟下作业的危险性,可有效利用现有设备,降低施工成本。     

钢丝张力深度测量系统设计

根据钢丝张力深度测量要求，采用USB总线与上位机进行数据传输，采用NI的LabWindows／CVI开发平台进行软件设计，设计了钢丝张力深度测量系统。经过多次现场使用，系统测量准确、工作稳定，能可靠地记录实时测量的数据。     

微小井眼电机驱动CT牵引器控制系统设计

微小井眼连续管(CT)井下作业技术在钻井、测井、修井、完井、气举采油等方面优势突出,但因微小井眼直径小,CT在井眼中不旋转,井下遇阻严重,送进困难,严重影响该项钻井技术的应用与推广。在分析国内外牵引器研究现状的基础上,设计了一种微小井眼井下电机驱动CT牵引器控制系统。该系统直接利用4个伺服电机驱动与控制牵引器牵引井下CT下入和取出,减少了利用循环液驱动时对液压能的依赖性和利用循环液压阀来控制管路的复杂性,节省了液压管路的空间,使作业过程能正常循环井底液体。CT牵引器控制系统适用于小井眼井下牵引作业,稳定性好,牵引灵活,牵引速度快,解决了因井下CT摩阻较大,下入和取出困难等技术难题,增加了CT在井下的延伸长度,将促进我国微小井眼CT井下作业技术发展。     

基于弹性变形的滑轮法安装水下管汇的钢丝绳静力学分析

基于钢丝绳下放过程中因受力而产生的微小弹性伸长量,分析水下管汇在海面上、入水以及吊装等3个不同阶段的钢丝绳形态、有效张力和弹性伸长量随钢丝绳位置的变化,并通过Matlab编程对算例进行数值求解。结果表明:钢丝绳在吊装管汇前呈悬链线和近悬链线形态;在吊装管汇后呈近似直线形态,且钢丝绳有效张力和伸长量随着管汇质量增加而明显增大;在吊装管汇后,钢丝绳顶部的有效张力最大,是安装过程中的危险部位,需进行监测和预警。研究结果对实际下放安装过程中提高安装精度和安全性具有指导意义。     

脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效数值模拟及参数敏感性分析

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效,建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例,得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响,发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系,该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现,通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷,该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。     

液压牵引技术在海洋平台施工中的应用

液压牵引技术在国外大型海洋平台施工中已应用十多年,大港油田赵东区块首期开发的 ODA和OPA平台采用了英国的GSJ-3型和GSJ-27型液压牵引起重设备(缆式起重器)和技术, 进行大型海洋平台的整体滑移装船及海上浮装就位(平面XY坐标就位)后的整体提升就位(纵向Z坐标就位),这在国内尚属首次。该技术的应用有效地解决了整体滑移装船卷扬机受容绳量限制、液压千斤顶受行程限制及海上整体吊装受浮吊能力限制的问题。该技术既可以应用于浅海平台施工,也适用于深水平台的施工,提高了陆地预制深度,减少了海上作业时间和作业风险, 是一种行之有效的海洋平台施工技术。     

测井绞车排线机构的改进

双向丝杠排线机构工作时,缠线滚筒转一圈,滑块带动导向轮及钢丝绳在双向丝杠上正好移动一个钢丝绳直径的距离,同时又通过导销在双向丝杠上自动往复移动,达到排线整齐、无打结之目的。此机构运用直径≤10mm钢丝绳,可直接读出测井深度。