大型井架拆装专用设备的研制

发布时间：2020-08-14 07:24

【摘要】：在分析各种旋转类型起重机性能的基础上,结合工程需要,拟定初步设计方案。为了有效地对初步方案进行比较和选择,分别从技术、经济和社会三方面进行了评价,对于评价因素中的定量因素,直接评判其大小;对于非定量因素,通过加权系数建立数学模型判断其优劣。最终选择汽车起重机作为工程专用设备的研发载体。依据起重机结构设计的国标和法规,明确起重设备的工作级别,对各辅助设备进行选择,确定副臂结构形式;并通过静力分析,确定构件截面尺寸。为了验证结构的强度和刚度能否满足工作要求,本文选择ANSYS软件进行有限元分析。起重臂复杂结构的传统分析大都采用简化或利用等效静力原则进行转化的方式建立细长梁模拟起重臂的受力,其结果只能反映整体结构应力和应变分布,无法明确显示臂节间搭接处的受力状况。本文充分利用ANSYS软件自身强大的建模功能,应用面—面接触单元定义臂架间搭接处板间接触问题,从而实现了副臂结构的实体建模,为板间接触问题的模型建立和分析提供了处理方法和参考依据。所建模型的分析结果表明改进后的副臂结构强度和刚度能够满足工程需要。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH213
【图文】：

海上钻井平台,井架结构,井架

所用钻井井架高度比陆上井架略高，高度60m；且其承载能力要比陆上井架承载能力强，因此某些部件加强后重量增加，最重可达1.7吨多。本文中，将适用于浅海油田开发过程中钻井所用井架称之为大型井架，其结构如图1.1所示，高度为60m，底座为10m× 10m。可以看出钻井井架体型大、重心高，不可能全部安装后整体起吊；在拆装过程中，必须有适合的起重设备起吊井架的部件。从经济性、可靠性角度出发，陆上钻井井架的拆装一般采用绞车、悬转扒杆及小型汽车起重机等设备进行施工。图1.1 海上钻井平台井架结构简图井架拆装过程中，起重设备至关重要。悬转扒杆[2]是井架拆装常备起吊设备，其结构如图1.2所示。其最大起吊重量不超过1吨，已无法完成浅海油田大型钻井井架的拆装作业。目前

悬转扒杆

目前国内还没有适用于大型钻井井架拆装作业的理想专用设备。因此，设计制造近海油田钻井井架拆装专用设备势在必行。图1.2 悬转扒杆结构简图1.2 课题的来源、目的、意义课题来源于生产实际。本文主要工作在于浅海油田大型钻井井架拆装专用设备设计方案的制定，结构设计和结构分析等内容。本文通过对适用于井架拆装的旋转臂架类起重机工作性能和特点进行比较，选用合适的起重机结构类型作为井架拆装起重设备的设计载体。依据有关国标、法规和现有技术，改进适用于拆装作业的起重机结构，通过有限元法分析其强度和刚度，为起重设备的设计、制造和使用提供理论依据，并为以后的进一步研发和材料的选择及结构分析提供一些有价值的参考。1.3 国内外研究现状一直以来，人们利用现有起重设备制定井架拆装方法，但是对井架拆装专用设备的研制和分析并不多见。近年来，井架的拆装越来越注重于汽车起重机的应用，如汽车起重机吊装法或者起重机与桅杆配合吊装法。国外起重机行业中的计算机数值模拟技术应用较早，自主开发的技术水平也很高。欧美有很多专业的设计开发机构采用数值分析方法对金属结构进行分析

坐式,起重机结构

中可满足设计对象要求的可直接引用，不满足的部分则进行必要的修改要求的新设计。因此，对起重设备已有设计实例进行归纳和整理，是改有效途径。井架拆装过程中，起重设备起吊井架部件包括起降过程和回，本文所讨论的起重设备为旋转类型起重机。旋转类型起重机包括门坐带式起重机、塔式起重机和轮式起重机。下面简单地介绍相关起重机的作性能以及其优缺点。坐式起重机式起重机由下部门架和上部回转部分组成，整机可沿地面轨道运行。门构，内部空间较大。上回转部分由臂架系统、回转支承装置、回转平台室组成。门坐式起重机的门架和臂架尺寸大，具有较大的刚度，起重能冶金、水电建设、港口等的安装及装卸工作。从上述可以看出，门坐式构由多种结构组成，外形尺寸较大；而且起重机臂架系统复杂，自重具备大型吊装设备，拆装转移相当不便，其结构简图如图 2.1。因此，承受载荷能力较强，但结构复杂，占地面积大，转移不便；不适宜用于的起重作业。

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