亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種連續(xù)管滾筒控制液路系統(tǒng)研究

        2014-03-18 07:20:34楊高
        機(jī)床與液壓 2014年22期
        關(guān)鍵詞:液壓泵溢流馬達(dá)

        楊高

        (中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院,湖北荊州434000)

        連續(xù)管技術(shù)是石油工業(yè)領(lǐng)域的一門新型技術(shù),高效、安全、環(huán)保,用于解決常規(guī)技術(shù)難以解決的各種作業(yè)難題,顯示出了無可比擬的優(yōu)勢。連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要由運(yùn)載設(shè)備、動力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、注入頭、滾筒、連續(xù)管、導(dǎo)向器、控制室、防噴器、防噴盒等部件組成,可廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、測井、修井、增產(chǎn)等各個作業(yè)領(lǐng)域,被譽(yù)為“萬能作業(yè)機(jī)”[1]。

        滾筒是連續(xù)管作業(yè)機(jī)的關(guān)鍵部件之一,其主要功能是存儲和運(yùn)輸連續(xù)管,并在作業(yè)過程中配合注入頭起下操作進(jìn)行連續(xù)管收放。連續(xù)管是一根長度達(dá)幾百米至幾千米的鋼管,常用外徑范圍為2.54 ~8.89 cm(1 ~3.5 in),強(qiáng)度等級有4.83 MPa(700 PSI)、5.52 MPa(800 PSI)、6.2 MPa(900 PSI)和6.89 MPa(1 000 PSI),最高到7.58 MPa(1 100 PSI)甚至8.27 MPa(1 200PSI)[2-3]。由于連續(xù)管管徑和強(qiáng)度分級較多,剛性較大,而且作業(yè)過程中還經(jīng)常需要配合注入頭頻繁地進(jìn)行連續(xù)管起下操作,如何滿足多種連續(xù)管的纏繞控制,并跟隨注入頭同步運(yùn)動是滾筒液路系統(tǒng)需要解決的主要問題。

        在常規(guī)的連續(xù)管作業(yè)機(jī)液壓控制系統(tǒng)中,滾筒驅(qū)動都采用馬達(dá)+減速器,馬達(dá)由溢流閥的壓力來控制連續(xù)管的背拉力,但控制精度不高,系統(tǒng)發(fā)熱較大。如果采用電液復(fù)合控制技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),需要復(fù)雜的電路設(shè)計和軟件開發(fā),使用維護(hù)要求較高[4-6]。文中研究針對滾筒原有液路系統(tǒng)的不足,進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),并提出了一種閉式反饋控制解決方案。

        1 滾筒的工作特點(diǎn)

        滾筒的主要工作就是當(dāng)注入頭從井筒中向上起出連續(xù)管時收卷連續(xù)管,當(dāng)注入頭向井筒中下入連續(xù)管時從滾筒上放出連續(xù)管,并在收放過程中始終保持注入頭與滾筒之間的連續(xù)管拉緊,如圖1所示。由于連續(xù)管的剛性大、滾筒被動調(diào)速、使用工況復(fù)雜,因此與普通鋼絲繩纏繞、主動控制的液壓絞車相比,連續(xù)管滾筒的工作具有其特殊性,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

        (1)滾筒收卷和放出連續(xù)管的過程中,甚至停機(jī)待命時,都需要保持連續(xù)管拉緊,使得連續(xù)管能在滾筒上緊緊纏繞,防止連續(xù)管回彈松弛打亂盤卷,影響作業(yè)進(jìn)度,甚至導(dǎo)致作業(yè)事故。

        (2)同一個型號的滾筒一般都需要適應(yīng)多種規(guī)格連續(xù)管的使用,連續(xù)管管徑、壁厚、鋼級的不同,所需的張緊拉力大小也不一樣,因此滾筒控制要能方便根據(jù)連續(xù)管規(guī)格進(jìn)行張緊拉力的調(diào)節(jié)。

        (3)滾筒速度由注入頭的速度決定,而且會經(jīng)常變化,為了保證滾筒與注入頭同時進(jìn)行連續(xù)管操作時的動作協(xié)調(diào)一致,滾筒應(yīng)跟隨注入頭的速度同步運(yùn)轉(zhuǎn),收卷過程中,避免過拉,損壞設(shè)備,放管過程中,避免速度過快,導(dǎo)致浮管,實現(xiàn)滾筒與注入頭的協(xié)同控制。

        (4)連續(xù)管放管時,注入頭拖動滾筒轉(zhuǎn)動,此時滾筒馬達(dá)作為泵工況使用,要防止馬達(dá)吸空,損壞馬達(dá)。

        (5)連續(xù)管作業(yè)過程中,如果進(jìn)行校深、解卡等操作時,會進(jìn)行頻繁的起下操作,要求滾筒的方向控制操作簡單,防止出錯。

        (6)作業(yè)時連續(xù)管內(nèi)、井筒內(nèi)通常都帶有高壓,如果出現(xiàn)操作失誤、控制系統(tǒng)缺陷等將會導(dǎo)致重大的設(shè)備和人身事故發(fā)生。

        圖1 滾筒與注入頭協(xié)同工作示意圖

        由于滾筒工作的特殊性和潛在風(fēng)險,因此滾筒的控制系統(tǒng)要簡單、安全可靠,具有防止誤操作和處理緊急事故的能力。

        2 常用控制液路系統(tǒng)改進(jìn)

        常用控制液路采用開式系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢,而且應(yīng)用較多,可以很好地滿足鋼絲繩繩卷揚(yáng)機(jī)的控制要求,作者首先基于該系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)管滾筒控制液路的優(yōu)化研究。

        2.1 常用控制液路系統(tǒng)分析

        常用控制液路系統(tǒng)通過恒壓變量液壓泵控制滾筒馬達(dá),該泵正常作業(yè)時為定量輸出,只有工作壓力大于泵的限定壓力時,液壓泵輸出流量自動減小,起到過載保護(hù)的作用。手動換向閥進(jìn)行滾筒的旋轉(zhuǎn)方向控制,減壓閥用于控制流過液控比例換向閥的流量大小,從而控制滾筒的旋轉(zhuǎn)速度,并通過遙控溢流閥調(diào)節(jié)控制連續(xù)管張緊拉力的大小。平衡閥用于滾筒放管時提供背壓,從而產(chǎn)生足夠的張緊拉力張緊連續(xù)管,如圖2所示。

        圖2 滾筒控制開式液路系統(tǒng)

        該系統(tǒng)在用于連續(xù)管滾筒控制時主要存在以下幾個方面的缺點(diǎn):(1)起下連續(xù)管時,需要控制滾筒的速度與注入頭的速度保持一致,恒壓變量泵實際工作時供液流量為定量輸出,一般按系統(tǒng)所需最大流量供給,通過溢流閥溢流來適應(yīng)注入頭的速度,這就導(dǎo)致了系統(tǒng)發(fā)熱量很大。如果采用液控比例換向閥進(jìn)行手動調(diào)節(jié),無法判斷流量是否與注入頭匹配,而且注入頭速度經(jīng)常變化,控制難度就更大。(2)放管時,注入頭拖動滾筒轉(zhuǎn)動,滾筒馬達(dá)在泵工況下使用,易于吸空,為了避免馬達(dá)吸空,需要液壓泵進(jìn)行供液,因此該系統(tǒng)的操作方法是:收管時,液壓泵主動供液驅(qū)動馬達(dá),放管時,液壓泵給馬達(dá)反向供液,通過換向閥進(jìn)行起下操作之間的變換。在連續(xù)管作業(yè)過程中,有時需要頻繁地起下連續(xù)管時,比如解卡、校深等,就需要來回地操作換向閥進(jìn)行換向,而同時還需要操作注入頭的換向控制,增加了操作難度,容易導(dǎo)致操作失誤,產(chǎn)生事故。(3)在下管時,由于液壓泵供油方向為控制滾筒馬達(dá)放管的方向,當(dāng)注入頭停止下入時,由于滾筒的慣性會繼續(xù)朝放管方向旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致浮管打亂盤卷。(4)不同管徑、不同壁厚、不同等級的連續(xù)管所需的張緊拉力大小不同,所需平衡閥設(shè)定的最大開啟壓力也不一樣,這就需要在每次更換連續(xù)管后都要進(jìn)行平衡閥的調(diào)節(jié),使用很不方便。

        由于該液路系統(tǒng)在實際使用過程中產(chǎn)生的各種問題,于是提出了如下改進(jìn)要求:(1)將滾筒方向控制簡化;(2)減少系統(tǒng)溢流,避免系統(tǒng)過熱;(3)滾筒放管時可根據(jù)需要方便調(diào)節(jié)連續(xù)管的張力。

        2.2 系統(tǒng)改進(jìn)

        根據(jù)常用控制液路系統(tǒng)的不足,進(jìn)行了方案一(如圖3)和方案二(如圖4)兩種設(shè)計改進(jìn),在這兩種方案中取消了手動換向閥。

        圖3 滾筒控制開式液路系統(tǒng)改進(jìn)方案一

        圖4 滾筒控制開式液路系統(tǒng)改進(jìn)方案二

        方案一,無論收管還是放管,液壓泵始終為滾筒馬達(dá)收管方向供油,先導(dǎo)溢流閥通過遙控溢流閥進(jìn)行工作壓力調(diào)節(jié),先導(dǎo)溢流閥泄油流入滾筒回油路,并通過單向閥與油箱連通,只有當(dāng)回油壓力超過單向閥開啟壓力1 MPa 時,才能打開單向閥,油液流回油箱。當(dāng)進(jìn)行放管操作時,注入頭拖動連續(xù)管,馬達(dá)工作在泵工況下,先導(dǎo)溢流閥設(shè)定的油液壓力為滾筒轉(zhuǎn)動提供阻力,從而張緊連續(xù)管,先導(dǎo)溢流閥泄油流入回油側(cè),并通過單向閥保持一定的壓力,主動為馬達(dá)提供油液補(bǔ)充,防止馬達(dá)吸空。系統(tǒng)中先導(dǎo)溢流閥用于調(diào)節(jié)滾筒的工作壓力,雙向溢流閥主要用于設(shè)定液路中的過載壓力,防止超壓,保護(hù)設(shè)備和人員安全。

        該改進(jìn)方案在正常作業(yè)過程中,避免了頻繁操作換向閥帶來的不便,但是由于無法控制液壓泵的輸出流量,需要通過先導(dǎo)溢流閥高壓溢流來泄掉多余的液壓油,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱,特別是當(dāng)系統(tǒng)工作在放管時,由于先導(dǎo)溢流閥高壓溢流的熱油繼續(xù)在回路里循環(huán),更加劇了系統(tǒng)的發(fā)熱。

        為了解決放管操作時系統(tǒng)過熱的問題,進(jìn)行了方案二的改進(jìn),放管操作時,通過一臺補(bǔ)油泵為馬達(dá)供液,防止馬達(dá)吸空,先導(dǎo)溢流閥高壓溢流的熱油直接進(jìn)入散熱系統(tǒng)進(jìn)行冷卻,回油側(cè)多余液壓油通過溢流閥(開啟壓力1 MPa)低壓溢流,發(fā)熱較少。

        以上兩種改進(jìn)方案都實現(xiàn)了操作簡化的要求,但是都有系統(tǒng)發(fā)熱的問題,雖然方案二減少了系統(tǒng)的發(fā)熱量,但是發(fā)熱依然存在,需要配置大功率散熱器來進(jìn)行系統(tǒng)冷卻。

        3 基于閉式系統(tǒng)的滾筒控制液路設(shè)計

        3.1 系統(tǒng)設(shè)計

        為了解決系統(tǒng)的發(fā)熱問題,進(jìn)行了滾筒控制的閉式液路系統(tǒng)設(shè)計,并通過反饋控制功能,避免了系統(tǒng)高壓溢流,消除了發(fā)熱源。

        滾筒控制閉式液路系統(tǒng)采用力士樂A4VG 系列斜盤式雙向變量柱塞泵,液壓系統(tǒng)原理如圖5所示,液壓泵1 通過外部液壓實現(xiàn)排量和A、B 油口液流方向的控制,減壓閥4 調(diào)節(jié)輸入變量機(jī)構(gòu)2 的伺服油液壓力大小,從而控制液壓泵的輸出排量,達(dá)到控制馬達(dá)7 轉(zhuǎn)速的目的。方向控制手柄3 可用于控制外部液源流入變量機(jī)構(gòu)2 的不同工作腔(變量腔和回程腔),從而控制液壓泵輸出流量的方向,實現(xiàn)對滾筒馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向的控制,但是在滾筒的實際使用過程中,由于液壓泵的供液方向始終處于控制馬達(dá)收管的方向,所以該方向控制手柄不用于改變液流方向,主要用于當(dāng)手柄放置在中位時控制滾筒停機(jī)。

        圖5 閉式控制液路系統(tǒng)

        為了實現(xiàn)滾筒與注入頭的協(xié)同控制,減少系統(tǒng)溢流,在液路中增加了反饋控制功能,由于滾筒工作時,液壓泵始終朝一個方向供油,所以只在滾筒收管回路設(shè)置了反饋控制模塊。如圖5所示,油路A 的工作壓力通過MA 由連接到回路中的先導(dǎo)式溢流閥8和直動式溢流閥7 控制。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力時,反饋回路中的先導(dǎo)式溢流閥8 被打開,將系統(tǒng)壓力油引入到液壓泵變量機(jī)構(gòu)中的“回程腔”,從而抵消一部分伺服控制壓力,推動斜盤向回程(擺角減小)方向擺動,使排量減小,必要時甚至超過中位,直至系統(tǒng)壓力降低到調(diào)定值為止,防止壓力超過調(diào)定的最高壓力。反饋系統(tǒng)的控制流程如圖6所示,設(shè)回路A 的工作壓力為pA,溢流閥設(shè)定溢流壓力為pK,反饋壓力為pX,斜盤擺角為θ,液壓泵輸出流量為Q。

        圖6 反饋系統(tǒng)控制流程圖

        反饋液壓回路中采用外控外泄先導(dǎo)式溢流閥配合阻尼孔進(jìn)行調(diào)速,因為當(dāng)控制的額定壓力與額定流量相同時,直動式溢流量大于先導(dǎo)式溢流量,先導(dǎo)式溢流閥的溢流量較小,且溢流量變化時,壓力波動較小,故常用先導(dǎo)式配合節(jié)流閥作調(diào)速之用,也可用作限壓保護(hù),故系統(tǒng)無需另加溢流閥[7]。外控外泄方式可減少出口壓力對溢流閥進(jìn)口壓力的影響,并可通過一個遙控溢流閥來操作先導(dǎo)溢流閥,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。阻尼孔用于降低壓力脈動,減小波動幅值,使得控制更加平穩(wěn)[8]。通過試驗,在不影響液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的前提下,反饋液壓回路中設(shè)置3 mm 阻尼孔的效果最佳。

        該反饋控制功能可在各種變化工況下保持系統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定,使得滾筒的輸出扭矩不受速度變化的影響,始終保持不變,而且液壓泵供給滾筒馬達(dá)的流量可跟隨起下連續(xù)管的速度要求自動適應(yīng),需要多少供給多少,系統(tǒng)無溢流,減少了發(fā)熱。同時,還可實現(xiàn)液壓泵低壓啟動、超壓限定。

        3.2 滾筒操作方法及控制原理

        (1)連續(xù)管起出

        推動“方向控制手柄”讓液壓泵給馬達(dá)朝收管旋轉(zhuǎn)方向供油,將“減壓閥”調(diào)節(jié)到變量機(jī)構(gòu)的最大限定伺服壓力(系統(tǒng)安裝調(diào)試好后,工作中該閥就不需要再進(jìn)行調(diào)節(jié)),調(diào)節(jié)“遙控溢流閥”使得滾筒將連續(xù)管張緊,滾筒操作調(diào)節(jié)完畢。此時,如果沒有反饋控制(溢流未通過X4 口接入液壓泵變量機(jī)構(gòu)回程腔),伺服壓力進(jìn)入變量機(jī)構(gòu)變量腔,推動斜盤到最大位置,液壓泵輸出最大排量,滾筒轉(zhuǎn)動速度將達(dá)到最大,如果注入頭不動或者速度低于滾筒的最大速度,滾筒轉(zhuǎn)動速度受阻,該系統(tǒng)回路將和前面所講開式系統(tǒng)回路一樣,液路中的壓力會快速升高到最大限定壓力,多余液壓油液溢流回油箱。由于設(shè)計了反饋控制,滾筒速度一旦受阻,液壓壓力升高,溢流閥溢流通過X4 口進(jìn)入液壓泵變量機(jī)構(gòu)回程腔,使斜盤向回程(擺角減小)方向擺動,液壓泵輸出排量減小,滾筒速度降低,直到與注入頭起出連續(xù)管的速度保持一致,液路系統(tǒng)達(dá)到平衡,變量腔伺服壓力和回程腔反饋壓力共同作用調(diào)定的斜盤擺角大小剛好滿足滾筒轉(zhuǎn)速所需要的流量控制要求。

        (2)連續(xù)管下入

        同樣,推動“方向控制手柄”讓液壓泵給馬達(dá)朝收管旋轉(zhuǎn)方向供油, “減壓閥”已調(diào)節(jié)好,調(diào)節(jié)“遙控溢流閥”使得滾筒將連續(xù)管張緊,滾筒操作調(diào)節(jié)完畢。此時,液壓系統(tǒng)控制滾筒朝收管方向運(yùn)動,但是由于注入頭進(jìn)行下管操作,速度與滾筒的運(yùn)動方向相反,而且滾筒對連續(xù)管的拉力始終小于注入頭,滾筒運(yùn)動受阻,液壓壓力升高,溢流閥溢流通過X4口進(jìn)入液壓泵變量機(jī)構(gòu)回程腔,使斜盤向回程(擺角減小)方向擺動,液壓泵輸出排量減小,滾筒速度降低,直到速度為0 系統(tǒng)仍不能平衡,因為滾筒馬達(dá)在連續(xù)管的拖動下,不停向油路A 中輸出液壓油,油路壓力繼續(xù)高于溢流閥設(shè)定壓力,反饋壓力會繼續(xù)升高,推動斜盤超過中位,從而使得液壓泵反向供油到油路B,此時油路A 變?yōu)橐簤罕玫奈蛡?cè),油路B為供油側(cè),直到液壓泵的吸油量與滾筒馬達(dá)輸出流量相等,反饋壓力保持穩(wěn)定,斜盤擺角不再繼續(xù)反向增大,整個系統(tǒng)達(dá)到平衡。

        4 結(jié)論

        (1)基于開式液路系統(tǒng),設(shè)計了增加回油背壓和補(bǔ)油泵兩種方式,取消了平衡閥,解決了馬達(dá)吸空的問題,通過溢流閥可方便進(jìn)行馬達(dá)壓力的調(diào)節(jié),滿足不同連續(xù)管的張緊拉力需要。

        (2)基于閉式液路系統(tǒng)的滾筒控制,通過負(fù)載反饋可保持滾筒扭矩恒定,速度自動適應(yīng)注入頭同步變化,實現(xiàn)了滾筒與注入頭的完全協(xié)同控制,而且系統(tǒng)無高壓溢流,效率高,發(fā)熱量少,是滾筒控制的最佳方式。

        (3)滾筒馬達(dá)始終工作在收管方向,簡化了滾筒方向控制,也避免了在注入頭下管過程停機(jī)時的慣性作用導(dǎo)致浮管,作業(yè)更加安全可靠。

        [1]賀會群.連續(xù)油管技術(shù)與裝備發(fā)展綜述[J].石油機(jī)械,2006,34(1):1-6.

        [2]陳樹杰,趙薇,劉依強(qiáng),等.國外連續(xù)油管技術(shù)最新研究進(jìn)展[J].國外油田工程,2010,26(11):44-50.

        [3]彭在美,竇樹柏,董帥,等.連續(xù)油管國內(nèi)外應(yīng)用概況及國內(nèi)的研制方向[J].焊管,2008,31(4):7-13.

        [4]彭嵩,馬青芳,肖建秋,等.連續(xù)油管測井機(jī)協(xié)同控制研究[J].石油學(xué)報,2010,31(6):1031-1035.

        [5]孟繼梅,韓曉明.基于閉環(huán)控制的壓力控制系統(tǒng)研究[J].液壓與氣動,2009(9):31-33.

        [6]王福山,王克文,周然,等.液壓絞車復(fù)合控制技術(shù)[J].液壓與氣動,2012(6):43-45.

        [7]彭秀英,盧飛平.溢流閥的壓力整定值及其確定方法[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,34(5):22-25.

        [8]劉宗宏,李亞,王征崢.負(fù)載敏感系統(tǒng)壓力脈動控制方法的研究[J].液壓與氣動,2012(6):40-42.

        猜你喜歡
        液壓泵溢流馬達(dá)
        液壓泵常見故障及排除方法探討
        神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制在液壓泵馬達(dá)速度控制系統(tǒng)中的研究
        精確發(fā)現(xiàn)溢流研究及在西北工區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用
        錄井工程(2017年3期)2018-01-22 08:40:07
        “馬達(dá)”外公
        基于模糊專家系統(tǒng)的鉆井溢流智能預(yù)警技術(shù)
        枰中俠侶
        棋藝(2016年4期)2016-09-20 06:15:27
        馬達(dá)螺紋水壺后蓋注塑模具設(shè)計
        中國塑料(2016年3期)2016-06-15 20:30:00
        精細(xì)控壓鉆井溢流檢測及模擬研究
        液壓泵站異常噪聲故障分析與排除
        中國修船(2014年5期)2014-12-18 09:03:08
        基于小波包與遺傳算法和支持向量機(jī)的液壓泵故障診斷
        男人扒开添女人下部免费视频 | 天美传媒精品1区2区3区| 日韩五十路| 我也色自拍俺也色自拍| 亚洲国产精品成人久久久| 开心五月激情综合婷婷| 国产成人精品日本亚洲语音1| 羞涩色进入亚洲一区二区av| 狠狠cao日日橹夜夜十橹| 中国凸偷窥xxxx自由视频妇科| 国产乱子伦精品免费女| 亚洲五月天中文字幕第一页| 在线观看人成视频免费| 国产女女精品视频久热视频| 国产自精品在线| 国产一区二区三区青青草| 乱子伦在线观看| 久草视频这里有精品| 亚洲一区二区丝袜美腿| 亚洲gay片在线gv网站| 国内揄拍国内精品人妻浪潮av | 国产成人亚洲综合小说区| av在线播放亚洲天堂| 日韩精品久久久久久久电影蜜臀| 91久久青青草原线免费| 亚洲高清一区二区三区视频| 精品久久av一区二区| 国产精品无码a∨精品影院| 青春草在线视频精品| 亚洲岛国一区二区三区| 日本熟妇hdsex视频| 黄色毛片视频免费| 亚洲综合新区一区二区| 免费无码一区二区三区a片百度| 亚洲欧美日韩精品高清| 亚洲精品在线观看一区二区 | 亚洲综合网国产精品一区| 欧美日韩亚洲国内综合网| 日韩中文字幕无码av| 精品人妻中文av一区二区三区| 亚洲欧美激情在线一区|