全液压修井机起升系统的速度调节方法.pdf

2 0 1 1年 3月 第 3 9卷 第 6期 机床与液压 MACHI NE T 00L HYDRAUL I CS Mo r , 2 01 1 V 0 l | 3 9 No ． 6 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 0 6 ． 0 1 6 全液压修井机起升 系统的速度调节方法 冯定 ，柳进 ，潘 浩 ，杨成 ，刘莉 1 ．长江大学，湖北荆州 4 3 4 0 2 3 ； 2 ．中国石油化工股份有限公司江汉石油管理局 第四机械厂 ，湖北荆州 4 3 4 0 2 4 摘 要 介绍 全液压修井机起升 系统 的结构 、工作原理 以及液压传动系统 的组成 和工作原 理 ，并根据 全液压修 井起升 系 统 中常用 的速度 调节方法对起升 系统 的调速 回路 中存在 的问题进行分析 ，同时 介绍全液 压修井 机起升 系统的速度 调节方法 的发展趋势 。并 指出在全液压修井机起 升系统调速 回路 的实际设计 中要更 多地考 虑经济要 素 ，灵活选 择优质元 件 ，配置 高 效 的调速 系统。 关键词 全液压修井机；起升系统；速度调节 中图分 类号 T H1 3 7 文献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 6 0 5 53 The M e t h od s o f Re g u l a t i ng S pe e d i n Ho i s t i n g S y s t e m o f Ful l Hy dr a u l i c Ope r a t e d W o r ko v e r Ri g F ENG Di n g，L I U J i n，P AN Ha o ，YANG Ch e n g，L I U L i 1 ． Y a n g t z e U n i v e r s i t y ，J i n g z h o u H u b e i 4 3 4 0 2 3，C h i n a ；2 ． T h e F o u a h P e t r o l e u m Ma c h i n e r y C o m p a n y ，J i a n g h a n P e t r o l e u m A d m i n i s t r a t i o n ，S I N O P E C，J i n g z h o u H u b e i 4 3 4 0 2 4 ，C h i n a Abs t r ae t Th e s t r u c t u r e s，wo r k i n g pr i n c i p l e s o f t h e h o i s t i n g s y s t e m a nd t h e h y d r a ul i c t r a ns mi s s i o n s y s t e m o f t h e f u l l h y dr a u l i c o p e r a t e d wo r k o v e r r i g we r e i n t r o du c e d． The p r o b l e ms e x i s t e d i n s pe e d r e g u l a t i o n l o o p o f t he ho i s t i ng s y s t e m we r e a na l y z e d ba s e d o n t he c o mmo n me t h o d s o f s p e e d r e g u l a t i o n o f t h e h o i s t i n g s y s t e m f o r t h e wo r k o v e r r i g ． T h e d e v e l o p me n t t r e n d o f t h e s p e e d r e g u l a t i o n me t h o d o f h o i s t i n g s y s t e m f o r t h e w o r k o v e r 吨 w a s i n t r o d u c e d ．I t w a s p o i n t e d o u t t h a t t h e e e o n o m i e e l e m e n t s h o u l d b e t a k e n m o r e i n t o c o n s i d - e r a t i o n i n t h e a c t u a l d e s i g n o f t h e s p e e d c o n t r o l c i r c u i t i n f u l l h y d r a u l i c h o i s t i n g s y s t e m ，t h e h i g h q u a l i t y c o mp o n e n t s s h o u l d b e c h o s e n fle x i b l y， a nd h i g h e ffic i e nc y s pe e d c o n t r o l s y s t e m s ho u l d be c o n f i g u r e d． Ke y wo r d s F u l l h y d r a u l i c o p e r a t e d wo r k o v e r r i g； Ho i s t i n g s y s t e m ； S p e e d r e g u l a t i o n 全液压修井机是一套综合 机组 ，是用来 完成油井 井 下作业 的专用机械 ，是石油井维修作业 中进行起下 油 管 、抽 油杆 、加油泵 、钻杆或提捞抽汲等井 下作 业 用 的主要设 备。其 由液 压起 下装 置 、液 压动 力系 统 、 井架 和管 子液压起升系统 、工作 台以及其他 辅助部件 组成 。全 液压修 井 机所 有部 件均 采用 同一 液压 动 力 源 ，功率利用率 高 ，修 井成本低 。全液压修井 机的 主要工况是频 繁起 下油管和抽油杆 ，起升 系统的速 度 要求保持在 0～1 ． 2 m ／ s 之 间 ，响应时 间 至少 是 2 s ， 因此 ，全液压修井 机的起升系统是否具有 良好 的调速 性能是其 高效完成 油井相关维修作业 的关键所 在。 1 全液压修井机的起升系统 1 ． 1 全 液 压修 井机起 升 系统 的 结构 与工 作原 理 全液压修井 机的起 升系统 由液压缸 、滑轮组 、井 架 、游动大钩或动力水龙 头 、钢丝绳 以及其他井 口起 下钻操作 的机械 工具 如 吊卡 、液压 卡 瓦 、气动 卡瓦 、 机械手动卡瓦 、液压或机械油 管上卸器 、油管运送机 构等组成 ，系统结构立 面图如图 1 所示 。 寸广 _ l 霉 ， 一 一 7 ／ ＼ 图 1 全液压修井机起 升系统结 构立面图 收稿 日期 2 0 1 0 0 40 6 基金项 目国家重大专项资助项 目 2 0 0 8 Z X 0 5 0 5 70 1 作者简介 冯定 1 9 6 3 一 ，男 ，博 士 ，教 授 ，博 士生导师 ，主要从事油气 装备及井 下工具 的设计 、诊 断及动态仿 真的技术 研究 。电话 0 7 1 6 8 0 6 2 0 7 9 ，Em a i l f e n g d 0 8 6 1 y a h o o ． e o m。 第 6期 冯定 等全液压修井机起升系统的速度调节方法 5 7 量泵 ，通过改变电机转速实现新 的液压 容积节流调速 回路 ，是一个 实践性的尝试 。对 比传统 的液压 调速方 法 ，变 频液 压 容 积 节 流 调 速 回路 有 以下 几个 优 点 1 扩大 了液压 容积 节流 调速 回路 应用 范 围和 调速 范 围； 2 没 有溢 流损 失 ，减少 系 统功 率损 耗 ，提 高 了系统效率 ； 3 定量泵 相对 变量泵 一般结 构简 单 、价 格 低 廉 、便 于 维 护 ，对 液 压 油 要 求 不 太 高 ； 4 油泵 高速 运转 时 ，处 于低 压 工作 状 态 ，而 有载 工作时 ，油泵低速运转 ，减少 了油泵零部件配合 副的 磨损，提高了液压系统工作的可靠性及使用期限 。 3 ． 2调 速 阀将取 代 节流 阀被 广 泛应 用 对于节流 阀 ，在工作过 程中 ，虽然阀前 的液压力 由溢流 阀保持恒定 ，但 随着 执行元 件的负载变化 ，节 流阀 出口的液压力就产生变 化 ，节流 阀前后 的压力差 也就发生 了变化 ，因此 ，进入执行 元件的流量时大 时 小 ，造成运动速度不稳定 。而调速 阀 由于在普通节流 阀前串联一个 能 保持 节 流 阀两 端压 差 的定 差 式减 压 阀 ，因而流过节流 阀的流量也 就稳 定不变 ，这就保证 了执行元件 的运动速度稳定 不变 。 3 ． 3 负载敏感控制 系统将得到更大发展 与传统的调速控制系统 比较 ，负载敏感控制 系统 的主要优点有 1 节 省能 量消 耗。使用 负 载敏 感 控制 系统 ，泵能够根据负载 的情况对 自身的排量进行 调节 ，由压差传感器检测负载压力 ，通过泵阀控制器 发出指令，根据负载的需求调节液压泵排量，使泵输 出压 力始终 比负载压力高 出一个不 大的恒 定值 ，从而 保证液压泵输出功率与负载相适应，减少能量损失； 2 流量控 制 精 度 高 ，不受 负 载 压 力 变 化 的 影 响 ； 3 几个 执行元件可 以同步运动或 以某种 速 比运 动 ， 且 互不干扰 。 3 ． 4先进 控 制策 略将 不 断涌现 因对 速度控制精度要求 的不 断提 高 ，在不 断提 高 硬件水平 的同时 ，各种先进控制策略如智能控制 、自 适应控 制 、神经 网络控制等 ，在液压修井机速度控制 系统 的应 用也将 得到快速发展 。 。 。 4结语 全液 压修井 机 目前处于发展 阶段 ，在相 当一段 时 间里会 和传统的机械传动修井机共存 ，所 以在全液压 修井机起 升系统的调速 回路 的实 际设计工作 中 ，要较 多地考虑 市场承受能力 ，力求通过选择较低价格水平 的优质元 件配置 出较高效率 、轻松控制 的实用 系统 。 参考文献 【 1 】冯定 ， 柳进， 杨志远， 等． 海洋钻修机的现状与发展趋势 [ J ] ． 石油机械 ， 2 0 0 9， 3 7 9 1 5 1 1 5 5 ． 【 2 】 冯定， 唐海雄 ， 周魁， 等． 模块钻机的现状及发展趋势 [ J ] ． 石油机械， 2 0 0 8 ， 3 6 9 1 4 31 4 7 ． 【 3 】吴晓路． 液压系统 的调速方法[ J ] ． 机械研究与应用 ， 2 0 0 6 ， 1 9 3 5 1 5 9 ． 【 4 】 李湘闽． 变频液压容 积节 流调速系统的设计与分析 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 2 4 1 1 21 1 3 ． 【 5 】 张壮志 ， 黄达忠， 黄中伟 ， 等． 全液压钻机进给速度调节 方式探讨[ J ] ． 矿业安全与环保， 2 0 0 4 S 1 7 4 7 5 ． 【 6 】B r e y h o l t z c y v i n d ， N y g a a r d G e r h a r d ， N i k o l a o u M i c h a e 1 ． A d v a nc e d Aut o ma t i c Co n t r o l f o r Dua l Gr a d i e n t Dr i l l i n g．S PE 1 2 4 6 3 1 ． 2 0 0 9 11 1 ． 上接第 4 1页 现工装 设计 内孔 尺寸 是 西 1 0 m m，仍然 以 1 8 0 0 0 tx m ／ m i n 进行对 中 ，对 中一次所需时 间是 ￡ _2 _ 2 2 2 mi n 按至少 两次对 中，对 中时 间不 到 5 m i n ，按 5 ra i n 计算 ，仅对中时间就可以节约 一1 1 5倍，可显著 降低操作 者的劳动强度 ，节约成本 。 切割时 使 用 ． 1 8 m m 钼 丝 ，5件 叠 加 厚 度 1 5 m m，按 常规工作 电压 9 0 V；选 择脉 冲宽度 为 1 0 Ix s ； 功放管 1 只 ；脉 冲间隔适 当 ；电流控制在 1 A左右 稍 欠跟踪 。经 测试 切割 速 度是 2 0 m m ／ m i n ，切 割 槽所 Nm T f - i 7 ． 5 m i ，共 5件 ，改 进 工艺前 1 件所需 时间 6 m i n ，切割 时间每 件节约 6一 4 ． 5 m i n ，是改进前 的 2 5 ％。 加工零件经 检测发 现 ，对称度 ≤0 ． 0 2 m m，槽 的 精度≤0 ． 0 2 m m，粗糙度值满足要求，R a ≤2 ． 5 tx m。 每次对 中只需对两次 ，偶 尔有 操作 不当对三次 。 5结 语 实验 证 明 ，作者设 计 的工 装满 足 很 多类 似 零件 的切 割 ，不仅 提高 生产效 率 ，降低 操 作 者 的劳 动 强 度 ，节 约成本 ，而且 加工 零件 的表 面 粗 糙度 和 精度 也 明显 提 高 ，有效 保证加 工 零件 质 量 ，改善 整 个装 配进程 。 参考文献 【 1 】蒋敏勇， 续永刚， 张煜 ， 等． 数控机床的使用与维护[ M] ． 北京 科学技术 出版社 ， 2 0 0 7 2 7 9 2 8 3 ． 【 2 】彭丽， 刘世民． 防锈铝合金 的电火花线切割加工工艺 [ J ] ． 电加工与模具 ， 2 0 0 3 5 4 9 5 1 ． 【 3 】郑修本， 徐增豪， 徐雳． 机械制造工艺学[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 9 9 1 1 2 8 ．