文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
钻井机械自动送钻控制系统研究
姓名:陈博
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及自动化
指导教师:胡赤兵
20050501
一裳摘要关键词:好,各方面的性能指标均达到理想的要求渲校热缱暄沟鹘谄鞯在工程实际中,控制系统通常存在不确定性、高度非线性等特性,要建立精确的数学模型是比较困难的。为此,设计了钻井机械自动送钻控制系统,并成功地将模糊控制应用于控制系统。首先阐述了钻井机械的组成,然后设计出控制系统的一般结构。分别利用经典控制理论研究了绞车部分的内环、速度调节器;利用模糊控制理论研究了钻压调节器。仿真实验表明控制效果良节时间为耄髁课%,稳态误差%W詈笱芯苛俗E控制算法并设计出转盘转速控制流程图。自动送钻,模糊控制,控制器兰型墨三查兰堡圭堂垡丝奎一.
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第一章绪论课题来源和背景送钻质量也因人而异,直接影响了钻井质量。人工控制给进钻井,井壁质量较差、装置,让司钻从繁重的体力劳动中解放隼础U馐亲昃ひ辗⒄沟谋厝弧K裕实践表明,自动送钻能减轻工人的劳动强度;送钻质量提高,钻井事故减少;钻头自动送钻是指钻机捎眯J阶昃在正常钻进过程中,不依靠司钻调节,而是按钻井工艺要求,让送钻装置在给定的条件下实现钻头的自动进给。这里的给定条件是指钴压、转速、扭拒等,自动送钻装置维持恒条件钻井。国内外广泛采用的是进行恒钻压钻井。由于钻进是钻井工艺过程中最主要的功能之⋯,因此自动送钻装置的研制在实现钻机自动化的历史使命中占有十分重要的地位。之所以采用自动送钻装置,是因为传统的人工控制给进钻井存在以下的缺点:咀瓿な蔽首⒁饬Ω叨燃校绻劭粗钢乇怼⒏稚懦銮榭觯捣钡靥起与下放刹把,其精神、体力劳动强度大,极易疲劳,因此也就不可避免地发生溜咀晔殖稚舶芽刂聘羌涠系模乇鹗敲扛鏊咀甑牟僮骷际跛讲煌刈昕刂聘保揪榻胁僮鳎獾贾伦晖返闹岢懈汉杀浠洗螅随着微机技术与机、电、液一体化的发展普及,钻井技术逐步向高效率、高精度、低劳动强度,商度自动化方向发展。作为钻机自动化部件之一的自动送钻装置,在国外,尤其是在美国已经得到广泛应用。近年来,由于钻井技术不断发展与革新,对钻井速度和钻井质量提出了更高的要求。尤其是四合一钻头獬荨⒚芊狻⒒轴承、喷射鱿趾螅晖肥倜蟠筇岣吡耍嘤Φ匮映ち怂静牟僮魇奔洹4丝蹋如何确保钻井过程安全可靠、不溜钻、不顿钻等,则有必要要求钻机配备自动送钻前各国都重视自动送钻的研制与应用。在国外,如美国、前苏联、前西德、罗马尼亚等在钻机上使用自动送钻装嚣的使用寿命提高,增加了每只钻头进尺量;提高了机械钻速及综合效益。在现代的钻井过程中,世界各国广泛采用自动送钻装置,以替代人工送钻,钻井过程正从人工控制阶段向采用自动送钻技术自动控制阶段发展。在我国,自动送钻技术也在逐渐推广应用。经过多年的研制和发展,现在自动送钻装置种类繁多。当前,钻机不配备自动送钻装置已被认为是一种落后的表现,本课题是自选课题。钻或顿钻事故,钻井是不安全的;取芯率较低、容易发生井斜和卡钻事故;加快了钻头的磨损,从而缩短了钻头的使用寿命。兰州理工大学硕士学位论文
国内外自动送钻现状及发展趋势可以预见,不久,它就会成为钻机不可缺少的组成部分。.远妥昕刂萍际远妥曜爸玫睦嘈综观世界各国的自动送钻装置,可按以下几种方法分类。①.按控制钻井参数不同分类目前,上述四种控制与调节方法,以恒钻压控制与调节应用最广泛。恒钻速和恒扭矩在近代已很少使用。钻压与钻速乘积值控制与调节方法主要用于最优化钻②.按控制系统主传动方式不同分类其中计算机式由于具有软件编程的灵活性、控制算法可优化选择、能不断地提高控制品质的特点,成为自动送钻技术发展的新热点。③.按安装位置不同分类孛孀远妥曜爸茫耗壳按蠖嗍5孛孀远妥曜爸谩叵伦远妥曜爸茫鹤远妥曜白畎沧霸谧晖飞厦妫饕S糜谧甓ㄏ蚓=高级钻井公司研制了昃撸霸谧晖飞厦妫饪④.按执行机构不同分类ü渤迪低晨刂频淖远妥曜爸茫鹤远皖茏爸玫闹葱谢故墙食档拇刹车系统,也称为自动送钻与刹车系统一体化。刹车系统的性能直接影响自动送钻的性能。目前,美国的各种自动送钻装置均采用一体化结构。煌ü渤迪低晨刂频淖远妥曜爸茫鹤远妥曜爸玫闹葱谢故亲派计的部件,与带刹车无关。原苏联与罗马尼亚认为,这类自动送钻装置可以消除由于刹车系统不灵而造成的溜钻或顿钻事故,确保钻井安全,所以都采用此结构。⑤.按所属部件不同分类懒⒆ㄓ貌考鹤派杓频囊惶鬃远妥曜爸贸晌R桓龆懒⒆ㄓ貌考@纾美国妥远妥曜爸茫辉樟狹且自动送钻装置;,利用电气控制系统可实现自动给进。因为磁粉式电磁刹车具有很好的低转速性能,还具有较大的刹车力矩,调节力矩简便等特点,所以,利用磁粉式电磁刹车阕暄箍刂朴氲鹘贗