全液压顶驱电液比例容积调速系统研究
发布时间：2021-11-11 18:01
钻井作业的高效性、科学性、安全性、易于维护以及大幅度降低人工劳动强度等需求的提高,促使深井钻探技术装备逐步向模块化、自动化、智能化方向发展。液压顶驱采用液压动力源和液压执行器构建其主传动系统,具有功率重量比大、过载保护功能可靠、易于实现自动化等优点。顶驱结构复杂、设计和生产周期长、造价昂贵、应用工况特殊等原因,造成顶驱设计、性能优化和实际应用等方面内在机理的研究难度大。为此,本文从深部大陆科学钻探工程入手,设计全液压顶驱电液比例容积调速系统,建立动态特性模型和热力学模型,并结合实际钻进试验,对系统性能进行深入研究。本文根据深井钻进高转速、大扭矩的工艺要求,提出全液压顶驱电液比例容积调速系统的性能要求及所具备的控制功能,设计了全液压顶驱电液比例容积调速系统。为保证全液压顶驱在运行过程中处于最佳的工作状态,增强主轴输出转速和扭矩的可控性,提高系统对扰动负载的适应能力,全液压顶驱应具备恒转速控制、恒扭矩控制、恒功率控制、转速自适应控制及液压马达越权控制等多种输出控制功能。全液压顶驱主传动系统包括驱动主轴回转的完整机电液传动及控制体系。全液压顶驱主传动液压系统采用变量泵-变量马达构成容积调速回...
【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】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
顶驱钻进示意图
图 1.2 美国 NOV 公司 TDH 250 液压顶驱 TDH 250 hydraulic top drive of National Oilw表 1.1 美国 NOV 液压顶驱参数表le 1.1 Main parameters of NOV hydraulic top 率提升能力ton最大转速rpm最大连续扭矩 Nm最大连转速12 150 200 20337 50 250 225 31183 1克（Herrenknecht Vertical）液压顶驱（Herrenknecht Vertical）公司、德国宝峨（B自动化的最新发展方向，其新型自动化钻机均表 1.2 海瑞克 TDH500 液压顶驱技术参数[12n parameters of Herrenknecht Vertical TDH50drive
图 1.3 德国海瑞克 TDH500 液压顶驱 图 1.4 德国宝峨 TDK65 液压顶驱Fig 1.3 Herrenknecht Vertical TDH500 hydraulic top driveFig 1.4 Bauer Deep Drilling TDK65 hydraulic top drive1.2.1.3 德国宝峨（Bauer Deep Drilling）公司液压顶驱德国 Bauer 全液压顶驱是基于德国 Bauer 公司 40 多年设计和制造回转动力头的实践经验而开发出来的，代表性的全液压顶驱型号为 TDK32-150H 全液压顶驱、TDK65-500H 全液压顶驱，图 1.4 所示为 Bauer 公司 TDK65-500H 全液压顶驱，其技术参数如表 1.3。该公司液压顶驱由四个液压马达驱动，可以产生最大为 65kN·m 的卸扣扭矩（理论功率 530kW），钻杆和套管的安装通过 3-1/2’到 20’’的自动吊卡、夹持和拆卸装置和一个可移动的夹持钳来辅助进行。其中，夹持钳和自动吊卡可根据钻进要求选择配备。两种方式在拧、卸钻杆时都具有（液压油缸驱动的）200mm 毫米长度的随动功能。表 1.3 宝峨 TDK 65-500 H 液压顶驱参数[13]Table 1.2 Main parameters of Bauer Deep Drilling TDK65-500H hydraulic topdrive
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动静液作动器热力学建模方法及油液温升规律[J]. 王岩,郭生荣,杨乐. 北京航空航天大学学报. 2018(08)
[2]松辽盆地白垩系大陆科学钻探“松科2井”选址[J]. 王璞珺,刘海波,任延广,万晓樵,王树学,瞿雪姣,蒙启安,黄永建,黄清华,高有峰,王成善. 地学前缘. 2017(01)
[3]松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井钻遇地层界面及岩性剖面预测[J]. 高有峰,瞿雪姣,蒋丽君,王树学,王璞珺. 地学前缘. 2017(01)
[4]松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井:井底温度、地层压力预测[J]. 瞿雪姣,杨立伟,薛璇,高有峰,王璞珺. 地学前缘. 2017(01)
[5]基于AMESim的闭式液压系统热力学建模与仿真[J]. 徐莉萍,项楠,南晓青,崔彦斌. 机床与液压. 2016(09)
[6]基于AMESim的大型飞机液压能源系统热特性仿真分析方法[J]. 王宽,黄喜平,王鸿鑫. 流体传动与控制. 2016(03)
[7]变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究[J]. 孔祥东,宋豫,艾超. 机械工程学报. 2016(08)
[8]运载火箭液压伺服系统节点热模型仿真分析与试验[J]. 吕凤实,张晓莎,景光辉. 导弹与航天运载技术. 2015(01)
[9]基于Modelica的飞机液压系统热力学建模与仿真[J]. 李永林,曹克强,胡良谋,苏新兵,李小刚. 系统仿真学报. 2014(12)
[10]“地壳一号”万米钻机正式开钻[J]. 地质装备. 2014(04)
博士论文
[1]盾构液压系统流固耦合长管道效应研究[D]. 谢敬华.中南大学 2014
[2]SP-70型全液压顶驱系统动力学仿真分析[D]. 王四一.吉林大学 2012
[3]钻机负载自适应液压控制系统的研究[D]. 胡志坚.吉林大学 2007
[4]变频泵控马达调速及补偿特性的研究[D]. 彭天好.浙江大学 2003
硕士论文
[1]7000m全液压顶驱钻机主轴回转系统的研究[D]. 蒋晓光.燕山大学 2016
[2]高速大扭矩全液压顶驱主传动系统研究[D]. 王红伟.吉林大学 2015
[3]地壳一号液压顶驱主传动系统设计与分析[D]. 岳文斌.吉林大学 2015
[4]HTD-70液压顶驱研究[D]. 邓怊.西南交通大学 2015
[5]顶驱装置变频液压回转系统研究[D]. 苗鹏军.兰州理工大学 2014
[6]基于AMESim的顶驱液压系统设计及数字化仿真[D]. 韩荻.天津大学 2012
[7]顶驱液压系统的设计与研究[D]. 范闪.华南理工大学 2011
[8]7000米顶部驱动钻井装置设计计算[D]. 陶涛.中国石油大学 2011
[9]插装式三通比例减压阀研究[D]. 吕振军.浙江大学 2011
[10]电液比例流量阀开环控制器设计[D]. 朱冠军.南昌大学 2010
本文编号：3489274
【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】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
顶驱钻进示意图
图 1.2 美国 NOV 公司 TDH 250 液压顶驱 TDH 250 hydraulic top drive of National Oilw表 1.1 美国 NOV 液压顶驱参数表le 1.1 Main parameters of NOV hydraulic top 率提升能力ton最大转速rpm最大连续扭矩 Nm最大连转速12 150 200 20337 50 250 225 31183 1克（Herrenknecht Vertical）液压顶驱（Herrenknecht Vertical）公司、德国宝峨（B自动化的最新发展方向，其新型自动化钻机均表 1.2 海瑞克 TDH500 液压顶驱技术参数[12n parameters of Herrenknecht Vertical TDH50drive
图 1.3 德国海瑞克 TDH500 液压顶驱 图 1.4 德国宝峨 TDK65 液压顶驱Fig 1.3 Herrenknecht Vertical TDH500 hydraulic top driveFig 1.4 Bauer Deep Drilling TDK65 hydraulic top drive1.2.1.3 德国宝峨（Bauer Deep Drilling）公司液压顶驱德国 Bauer 全液压顶驱是基于德国 Bauer 公司 40 多年设计和制造回转动力头的实践经验而开发出来的，代表性的全液压顶驱型号为 TDK32-150H 全液压顶驱、TDK65-500H 全液压顶驱，图 1.4 所示为 Bauer 公司 TDK65-500H 全液压顶驱，其技术参数如表 1.3。该公司液压顶驱由四个液压马达驱动，可以产生最大为 65kN·m 的卸扣扭矩（理论功率 530kW），钻杆和套管的安装通过 3-1/2’到 20’’的自动吊卡、夹持和拆卸装置和一个可移动的夹持钳来辅助进行。其中，夹持钳和自动吊卡可根据钻进要求选择配备。两种方式在拧、卸钻杆时都具有（液压油缸驱动的）200mm 毫米长度的随动功能。表 1.3 宝峨 TDK 65-500 H 液压顶驱参数[13]Table 1.2 Main parameters of Bauer Deep Drilling TDK65-500H hydraulic topdrive
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动静液作动器热力学建模方法及油液温升规律[J]. 王岩,郭生荣,杨乐. 北京航空航天大学学报. 2018(08)
[2]松辽盆地白垩系大陆科学钻探“松科2井”选址[J]. 王璞珺,刘海波,任延广,万晓樵,王树学,瞿雪姣,蒙启安,黄永建,黄清华,高有峰,王成善. 地学前缘. 2017(01)
[3]松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井钻遇地层界面及岩性剖面预测[J]. 高有峰,瞿雪姣,蒋丽君,王树学,王璞珺. 地学前缘. 2017(01)
[4]松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井:井底温度、地层压力预测[J]. 瞿雪姣,杨立伟,薛璇,高有峰,王璞珺. 地学前缘. 2017(01)
[5]基于AMESim的闭式液压系统热力学建模与仿真[J]. 徐莉萍,项楠,南晓青,崔彦斌. 机床与液压. 2016(09)
[6]基于AMESim的大型飞机液压能源系统热特性仿真分析方法[J]. 王宽,黄喜平,王鸿鑫. 流体传动与控制. 2016(03)
[7]变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究[J]. 孔祥东,宋豫,艾超. 机械工程学报. 2016(08)
[8]运载火箭液压伺服系统节点热模型仿真分析与试验[J]. 吕凤实,张晓莎,景光辉. 导弹与航天运载技术. 2015(01)
[9]基于Modelica的飞机液压系统热力学建模与仿真[J]. 李永林,曹克强,胡良谋,苏新兵,李小刚. 系统仿真学报. 2014(12)
[10]“地壳一号”万米钻机正式开钻[J]. 地质装备. 2014(04)
博士论文
[1]盾构液压系统流固耦合长管道效应研究[D]. 谢敬华.中南大学 2014
[2]SP-70型全液压顶驱系统动力学仿真分析[D]. 王四一.吉林大学 2012
[3]钻机负载自适应液压控制系统的研究[D]. 胡志坚.吉林大学 2007
[4]变频泵控马达调速及补偿特性的研究[D]. 彭天好.浙江大学 2003
硕士论文
[1]7000m全液压顶驱钻机主轴回转系统的研究[D]. 蒋晓光.燕山大学 2016
[2]高速大扭矩全液压顶驱主传动系统研究[D]. 王红伟.吉林大学 2015
[3]地壳一号液压顶驱主传动系统设计与分析[D]. 岳文斌.吉林大学 2015
[4]HTD-70液压顶驱研究[D]. 邓怊.西南交通大学 2015
[5]顶驱装置变频液压回转系统研究[D]. 苗鹏军.兰州理工大学 2014
[6]基于AMESim的顶驱液压系统设计及数字化仿真[D]. 韩荻.天津大学 2012
[7]顶驱液压系统的设计与研究[D]. 范闪.华南理工大学 2011
[8]7000米顶部驱动钻井装置设计计算[D]. 陶涛.中国石油大学 2011
[9]插装式三通比例减压阀研究[D]. 吕振军.浙江大学 2011
[10]电液比例流量阀开环控制器设计[D]. 朱冠军.南昌大学 2010
本文编号：3489274
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