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。     

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。     

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。     

修井机起升系统动力学仿真的初步研究

针对国产修井机设计中采用传统静态设计方法和对修井机动态特性分析较少等问题，以国产XJ350修井机为研究对象，采用ADAMS机械系统动力学自动分析软件，建立了修井机起升系统在起升和下钻过程中的动力学仿真模型。按照ADAMS仿真算法，对不同井深下以不同挡速起升和下钻时修井机起升系统的承载状况作了分析，得到起升系统中传动轴、大锥齿轮轴、滚筒轴。水刹车轴、钢丝绳和吊环等构件的载荷曲线和动载系数。研究分析表明，仿真试验结果与以往有关试验结果相比，具有相同的变化规律，说明仿真分析结果是可靠的。但对此项研究尚须进一步加深。     

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。     

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。     

修井机起升系统的机电液联合仿真方法

考虑到修井机起升系统的制动性能对修井作业过程具有重要影响的实际情况,提出了利用AD—AMS、AMESim和Simulink仿真软件对其制动过程进行建模和机电液联合仿真的方法：将起升系统的ADAMS模型引入Simulink模块中,建立了机电联合仿真模型;利用ADAMS—AMESim软件接口,构建了机液联合仿真模型;通过S功能函数的使用,建立了液压与控制系统的联合仿真模型。机电液联合仿真结果表明该方法是可行的。     

XJ350修井机起升系统动力学仿真

在合理假设的基础上,考虑了井架的弹性及钢丝绳与滑轮间的缠绕关系,应用ADAMS软件建立了XJ350修井机起升系统的仿真模型。通过不同工况下的分析运算,得到起升系统传动轴、大锥齿轮轴、滚筒轴、水刹车轴、快绳、死绳、吊环及井架起升和下钻过程较为准确的动载特性参数。仿真分析结果与以往的试验结果非常接近,表明仿真结果已达到较高精度。最后根据仿真结果,对XJ350修井机起升系统的设计和使用提出了建议。     

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。     

XJ-650型修井机绞车制动系统改进

简述了修井机液压盘式刹车系统的工作原理。指出现有XJ-650型修井机的气控带式刹车存在的问题。采用液压盘式刹车系统对该修井机进行技术改造,适应深井、复杂工况井等修井作业要求,并且使施工的劳动强度下降,安全性明显增强。     

自走式修井机游动系统仿真模型

为了获得自走式修井机的系统动力学特性,在系统动力学仿真软件ADAMS中建立了修井机游动系统的起升和下钻仿真模型,成功地用Rack-and-Pinion Joint模拟了钢丝绳与滑轮间的缠绕关系,用Single Component Force模拟出了钢丝绳在起升、下钻过程中刚度的变化过程。对仿真模型在额定工况时的起升、下钻过程进行了仿真运算,得到了游动系统中快绳、死绳、各游绳及井架上的最大动载荷和动载系数。仿真结果可用于钢丝绳的选择、井架的设计和使用时参考。该仿真模型中解决钢丝绳与滑轮间的缠绕和钢丝绳的刚度随时间变化的方法也可为研究钻机、矿井提升系统等类似的时变结构系统动力学时借鉴。     

不压井修井机井架起升过程仿真分析

为了得到不压井修井机井架在起升过程中液压系统的双级液压缸对系统动态性能的影响及井架内力的变化情况,基于AMESim软件的HCD库,采用2个单级液压缸级联方式建立二级液压缸的模型并进行仿真研究。针对不同的起升角度,对不压井修井机井架进行了起升过程的有限元仿真分析及综合分析比较。通过仿真曲线,验证液压系统建立的正确性,并得出多级液压缸在换级时,由于流量发生突变,将产生较大的液压冲击和波动;井架在起升的初始位置受到的应力和位移都最大的结论。可为此类新型修井机的设计及改进提供理论支持。     

《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。     

修井机刹车装置实践探讨

通过对三种类型修井机刹车装置的实验探讨，得到了不同工况下的结论。液压盘式刹车应用前景广泛。     

盘式刹车试验装置的研究

石油钻机刹车系统的制动力矩与制动表面压力、摩擦表面的摩擦系数和制动半径存在确定关系。在此基础上,研制了由机械、液压、控制和测试４部分组成的盘式刹车试验装置。在装置上进行ＺＪ５０型钻机盘式刹车系统的试验研究。试验中,尽可能地将实物用于试验台。结果表明,该装置可对在用钻机盘式刹车系统的主要元器件进行检验,为进一小研究提供了条件。     

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。     

用盘式刹车取代带刹车的分析与建议

依据ＸＪ３０修井机盘式刹车的热计算与分析，探讨了钻机、修井机盘式刹车的基本热特性，在此基础上对我国钻机、修井机中以盘式刹车取代带刹车的问题提出了建议。     

盘式刹车调节与钻压关系的分析

从钻机盘式刹车系统在钻井过程中的作用入手,以ZJ40/2250L型钻机盘式刹车系统为例,分析了制动力矩与盘式刹车系统各参数的关系及对钻压的影响;叙述了盘式刹车单独实施钻进作业时,司钻调节手柄的角度变化与钻压波动的关系及对下钻过程的影响.通过对钻机盘式刹车系统分析,对于指导盘式刹车系统没计,指导司钻操作具有重要意义.     

钻机绞车水冷式刹车盘温度场数值模拟

基于盘式刹车在下钻过程中的制动特性,建立了水冷式刹车盘下钻过程中循环制动的有限元分析模型。利用有限元分析软件,以ZJ70钻机绞车盘式刹车为例,对重载下水冷式刹车盘的温度场进行了数值模拟,得出了刹车盘的温度场分布情况,并分析了刹车盘温度场的各影响因素,得到了不同工况条件下水冷式刹车盘的温度特性。