GYC-90水压阀式冲击器位置反馈控制机理研究
发布时间：2021-01-19 14:36
液动冲击回转钻进技术是一种先进、高效与经济的钻进工艺。尤其是在钻进硬岩打滑地层时,它可以称作是一把“尖刀利刃”。近年来,我国经济的快速发展和城镇交通道路的大力建设,伴随着资源的加速消耗。液动冲击器成为资源勘探开采和城镇交通道路的桩基、锚固孔的施工中的必备工具,并在使用过程中产生了巨大的经济与社会效益。为提高硬岩打滑地层的钻探效率,设计了一种阀式液动冲击器,该冲击器在冲击阶段形成差动回路,并与泥浆泵并联一个蓄能器,以提高冲击器的冲击末速度,提高能量利用率。冲击器以清水作为驱动循环介质,钻井成本低廉,对环境污染小。该冲击器以滑阀的往复运动控制作动器上下腔体的配流,来控制冲锤活塞的冲程和回程运动。与此同时,冲锤活塞运动到不同位置,其下台阶控制滑阀下腔体在高低压间切换,从而控制滑阀阀芯的往复运动。为确定冲击器的结构尺寸、动力学特性和位置反馈机理。首先采用STAR-CCM+软件对滑阀阀芯分别处于上下为做了稳态CFD分析,研究阀芯的受力情况。采用AMESim软件分别建立滑阀的上下行动态仿真模型,研究活塞在不同流量和不同结构尺寸下的动力学特性和切换时间。对阀芯的切换做正交试验分析,确定滑阀上下行切换...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 冲击回转钻进技术的国内外研究和应用现状
1.2.1 冲击回转钻进技术的国内研究现状
1.2.2 冲击回转钻进技术的国外研究现状
1.3 液动冲击器的数值仿真分析法研究现状
1.4 本文的主要研究内容
1.5 研究方案与技术路线
第2章 GYC-90 水压阀式液动冲击器结构原理研究
2.1 冲击器的工作原理
2.2 活塞的运动过程分析
2.3 冲击器的结构参数确定
2.3.1 滑阀的结构参数
2.3.3 作动器的结构参数
本章小结
第3章 GYC-90 水压阀式冲击器数值计算理论基础
3.1 概述
3.2 计算流体动力学基础
3.2.1 质量守恒方程
3.2.2 动量守恒方程
3.2.3 能量守恒方程
3.2.4 通用控制方程
3.3 模块化建模思想
3.4 AMESim仿真平台简介
3.5 冲击器的动力学和运动模型理论基础
3.5.1 冲击器的动力学模型
3.5.2 冲击器的运动学模型
本章小结
第4章 滑阀单个周期内各通道流量压力特性分析
4.1 滑阀的处于停靠位的CFD稳态分析
4.1.1 阀芯停靠于下位稳态分析
4.1.2 阀芯停靠于上位稳态分析
4.2 滑阀切换特性动态仿真分析
4.2.1 模型的建立
4.2.2 滑阀上行过程计算结果与分析
4.2.3 滑阀下行过程计算结果与分析
4.3 滑阀单程切换时间单因素影响规律规律
4.3.1 泵量对滑阀切换时间的影响
4.3.2 a出口背压对滑阀切换时间的影响规律
4.3.3 阀芯行程对滑阀切换时间的影响规律
4.3.4 阀芯质量对滑阀切换时间的影响规律
4.3.5 阀芯上杆径对滑阀切换时间的影响规律
4.3.6 阻尼孔g的直径对滑阀切换时间的影响规律
4.4 滑阀单程切换时间的正交试验分析
4.4.1 概述
4.4.2 正交试验结果分析
本章小结
第5章 GYC-90 水压阀式冲击器系统建模及耦合特性分析
5.1 水压阀式冲击器系统仿真模型的建立
5.2 系统仿真模型参数的设定
5.2.1 蓄能器参数的确定
5.2.2 冲击器结构参数和工作参数的确定
5.2.3 滑阀的运动学特性
5.3 改进后冲击系统模型建立
5.4 改进后冲击系统数值仿真结果与分析
5.4.1 冲击器的动力学和运动学特性
5.4.2 冲击器的压力流量特性
5.5 冲击器单因素试验分析
5.5.1 泵量对冲击器性能参数影响
5.5.2 活塞质量对冲击器性能参数影响
5.5.3 活塞上杆径对冲击器性能参数影响
5.5.4 F、E孔间距对冲击器性能参数影响
本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及读研期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]射吸式冲击器工作原理及性能分析[J]. 李玮,高海舰,张浩,凌鑫,李世昌. 中州煤炭. 2016(12)
[2]高性能液动锤的试验与研究[J]. 杨红东,武国峰. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(03)
[3]煤矿硬岩钻进高压水锤设计及仿真分析[J]. 陈泽平,朱利民,杨林,周雪. 煤矿机械. 2014(11)
[4]YZX130型液动锤研究及其在WFSD-4孔中的应用[J]. 王跃伟,杨泽英,谢文卫,齐力强,苏长寿,张伟,吴金生. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(09)
[5]射流式液动冲击器优化设计研究[J]. 吴鹏,韦忠良,吕苗荣,李庆梅,周倩如. 石油机械. 2014(07)
[6]射流式液动节流器缸体强度校核与数值模拟[J]. 马腾,赵小东,柳鹤,李莉佳. 科技传播. 2014(07)
[7]深井钻井技术发展的难点及对策[J]. 何高全. 中国石油和化工标准与质量. 2014(06)
[8]现代钻井技术发展与油气资源勘探开发的趋势研究[J]. 金贺志,彭庆岩. 中国石油和化工标准与质量. 2013(17)
[9]新疆油田实现可持续发展的战略思考[J]. 王从乐,李伟军,吴旭泉,袁文涛,陈鹏. 新疆石油地质. 2012(05)
[10]反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景[J]. 刘建林. 石油矿场机械. 2012(07)
博士论文
[1]快速钻孔用潜孔锤反循环钻头设计与试验研究[D]. 王劲松.吉林大学 2015
[2]射流式水力振荡器理论分析与试验研究[D]. 柳鹤.吉林大学 2014
[3]贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进取心机理研究[D]. 任红.吉林大学 2008
[4]基于虚拟样机技术的动压反馈式液动冲击器结构设计与动态仿真分析[D]. 王清岩.吉林大学 2008
[5]射流式液动冲击器仿真计算与实验研究[D]. 陈家旺.吉林大学 2007
[6]射流式冲击器改型设计及MATLAB仿真计算[D]. 谭凡教.吉林大学 2005
[7]射流式液动锤增设蓄能装置的数值分析与实验研究[D]. 彭枧明.吉林大学 2004
硕士论文
[1]大孔径气举反循环潜孔锤动力学研究[D]. 支跃.东北石油大学 2014
[2]双作用液压锤锤击性能研究[D]. 顾增海.中南大学 2014
[3]阀式双作用液动冲击器的仿真[D]. 李博.中国地质大学（北京） 2013
[4]汶川地震断裂带科学钻探井址区电性特征研究[D]. 白运.成都理工大学 2012
[5]基于AMESim的工程机械液压系统故障仿真研究[D]. 汪宇亮.武汉理工大学 2012
[6]基于AMEsim仿真的电液伺服系统故障诊断研究[D]. 施康.武汉科技大学 2009
[7]无阀气动双向冲击机构结构设计与动态仿真分析[D]. 王四一.吉林大学 2009
[8]阀式正作用液动冲击器的性能参数分析[D]. 代常友.成都理工大学 2007
[9]贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进提高岩心长度技术研究[D]. 谢含华.吉林大学 2007
[10]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
本文编号：2987176
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 冲击回转钻进技术的国内外研究和应用现状
1.2.1 冲击回转钻进技术的国内研究现状
1.2.2 冲击回转钻进技术的国外研究现状
1.3 液动冲击器的数值仿真分析法研究现状
1.4 本文的主要研究内容
1.5 研究方案与技术路线
第2章 GYC-90 水压阀式液动冲击器结构原理研究
2.1 冲击器的工作原理
2.2 活塞的运动过程分析
2.3 冲击器的结构参数确定
2.3.1 滑阀的结构参数
2.3.3 作动器的结构参数
本章小结
第3章 GYC-90 水压阀式冲击器数值计算理论基础
3.1 概述
3.2 计算流体动力学基础
3.2.1 质量守恒方程
3.2.2 动量守恒方程
3.2.3 能量守恒方程
3.2.4 通用控制方程
3.3 模块化建模思想
3.4 AMESim仿真平台简介
3.5 冲击器的动力学和运动模型理论基础
3.5.1 冲击器的动力学模型
3.5.2 冲击器的运动学模型
本章小结
第4章 滑阀单个周期内各通道流量压力特性分析
4.1 滑阀的处于停靠位的CFD稳态分析
4.1.1 阀芯停靠于下位稳态分析
4.1.2 阀芯停靠于上位稳态分析
4.2 滑阀切换特性动态仿真分析
4.2.1 模型的建立
4.2.2 滑阀上行过程计算结果与分析
4.2.3 滑阀下行过程计算结果与分析
4.3 滑阀单程切换时间单因素影响规律规律
4.3.1 泵量对滑阀切换时间的影响
4.3.2 a出口背压对滑阀切换时间的影响规律
4.3.3 阀芯行程对滑阀切换时间的影响规律
4.3.4 阀芯质量对滑阀切换时间的影响规律
4.3.5 阀芯上杆径对滑阀切换时间的影响规律
4.3.6 阻尼孔g的直径对滑阀切换时间的影响规律
4.4 滑阀单程切换时间的正交试验分析
4.4.1 概述
4.4.2 正交试验结果分析
本章小结
第5章 GYC-90 水压阀式冲击器系统建模及耦合特性分析
5.1 水压阀式冲击器系统仿真模型的建立
5.2 系统仿真模型参数的设定
5.2.1 蓄能器参数的确定
5.2.2 冲击器结构参数和工作参数的确定
5.2.3 滑阀的运动学特性
5.3 改进后冲击系统模型建立
5.4 改进后冲击系统数值仿真结果与分析
5.4.1 冲击器的动力学和运动学特性
5.4.2 冲击器的压力流量特性
5.5 冲击器单因素试验分析
5.5.1 泵量对冲击器性能参数影响
5.5.2 活塞质量对冲击器性能参数影响
5.5.3 活塞上杆径对冲击器性能参数影响
5.5.4 F、E孔间距对冲击器性能参数影响
本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及读研期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]射吸式冲击器工作原理及性能分析[J]. 李玮,高海舰,张浩,凌鑫,李世昌. 中州煤炭. 2016(12)
[2]高性能液动锤的试验与研究[J]. 杨红东,武国峰. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(03)
[3]煤矿硬岩钻进高压水锤设计及仿真分析[J]. 陈泽平,朱利民,杨林,周雪. 煤矿机械. 2014(11)
[4]YZX130型液动锤研究及其在WFSD-4孔中的应用[J]. 王跃伟,杨泽英,谢文卫,齐力强,苏长寿,张伟,吴金生. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(09)
[5]射流式液动冲击器优化设计研究[J]. 吴鹏,韦忠良,吕苗荣,李庆梅,周倩如. 石油机械. 2014(07)
[6]射流式液动节流器缸体强度校核与数值模拟[J]. 马腾,赵小东,柳鹤,李莉佳. 科技传播. 2014(07)
[7]深井钻井技术发展的难点及对策[J]. 何高全. 中国石油和化工标准与质量. 2014(06)
[8]现代钻井技术发展与油气资源勘探开发的趋势研究[J]. 金贺志,彭庆岩. 中国石油和化工标准与质量. 2013(17)
[9]新疆油田实现可持续发展的战略思考[J]. 王从乐,李伟军,吴旭泉,袁文涛,陈鹏. 新疆石油地质. 2012(05)
[10]反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景[J]. 刘建林. 石油矿场机械. 2012(07)
博士论文
[1]快速钻孔用潜孔锤反循环钻头设计与试验研究[D]. 王劲松.吉林大学 2015
[2]射流式水力振荡器理论分析与试验研究[D]. 柳鹤.吉林大学 2014
[3]贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进取心机理研究[D]. 任红.吉林大学 2008
[4]基于虚拟样机技术的动压反馈式液动冲击器结构设计与动态仿真分析[D]. 王清岩.吉林大学 2008
[5]射流式液动冲击器仿真计算与实验研究[D]. 陈家旺.吉林大学 2007
[6]射流式冲击器改型设计及MATLAB仿真计算[D]. 谭凡教.吉林大学 2005
[7]射流式液动锤增设蓄能装置的数值分析与实验研究[D]. 彭枧明.吉林大学 2004
硕士论文
[1]大孔径气举反循环潜孔锤动力学研究[D]. 支跃.东北石油大学 2014
[2]双作用液压锤锤击性能研究[D]. 顾增海.中南大学 2014
[3]阀式双作用液动冲击器的仿真[D]. 李博.中国地质大学（北京） 2013
[4]汶川地震断裂带科学钻探井址区电性特征研究[D]. 白运.成都理工大学 2012
[5]基于AMESim的工程机械液压系统故障仿真研究[D]. 汪宇亮.武汉理工大学 2012
[6]基于AMEsim仿真的电液伺服系统故障诊断研究[D]. 施康.武汉科技大学 2009
[7]无阀气动双向冲击机构结构设计与动态仿真分析[D]. 王四一.吉林大学 2009
[8]阀式正作用液动冲击器的性能参数分析[D]. 代常友.成都理工大学 2007
[9]贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进提高岩心长度技术研究[D]. 谢含华.吉林大学 2007
[10]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
本文编号：2987176
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