数控机床液压系统分析与装配工艺实践

研究机床液压系统的工作原理、完善液压元件的安装工艺是机床生产和使用单位从装配细节着手提高机床稳定性等综合性能的有效途径。文章以某知名国产品牌数控车床的液压系统为研究对象,分析了该产品液压系统的组成及控制回路的工作原理,并对液压元件通用装配工艺做出了详细的规范性技术要求。通过在机床生产与维修中的实践证明,此技术规范可提高机床装配质量和综合性能的稳定性,可为机床技术从业人员掌握机床液压系统的基本知识提供一定的参考,对正确安装、调试、使用、维护和维修机床有着重要的指导意义。

机液复合全通径丢手工具的研制及应用

针对超深碳酸盐岩长裸眼井酸压完井中常规丢手工具可靠性及通径能力不足的问题,研制了一种新型机液复合全通径丢手工具。该丢手工具集成机械丢手工具和液压丢手工具的优点,采用棘爪式承载结构保障在深井管柱下放过程中,对丢手工具的高抗拉需求,利用压差滑套作为棘爪解锁机构,实现工具全通径,棘爪解锁后再依靠机械剪切销钉进行管柱高效丢手。新研制的丢手工具,既能保障深井长裸眼内完井管具的安全下入及后期顺利丢手,又避免了管柱缩径节流问题,有效降低长酸压管柱摩阻,同时也为后期修井作业提供更多选择性。通过有限元分析,室内整机试验及现场应用评价,验证了新研制的机液一体全通径丢手工具性能的可靠性及实用性,累计应用46井次,一次到位和丢手成功率均为100%,其中最深7178.94 m,最大井斜角92.20°,具有广阔的应用前景。

一种液压驱动顶驱下套管装置的研制与应用

随着顶驱技术的发展和广泛应用,我公司研制了一种液压驱动的顶驱下套管装置,该装置顶端与顶驱主轴连接,通过驱动油缸驱动楔形卡瓦卡紧套管,结合顶驱的旋转和起下功能,完成下套管作业。下套管装置设计有芯轴密封结构,该结构能够与套管内孔形成密封,可在下套管同时进行泥浆循环,减少了下套管作业时井内事故的发生。该装置目前已完成42口井下套管作业,作业成功率100%,下套管装置应用降低了工人劳动强度、提升了下套管作业效率和下套管作业成功率。

模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。

自动垂直钻井工具纠斜液压系统的研究

对一种用于石油自动垂直钻井工具的纠斜液压系统展开研究,以实现钻具的纠斜力稳定、可变及钻具矢量纠斜效果。针对油缸压力无法调节及液压泵引起油缸压力不易稳定的问题,研究一种新型纠斜液压系统。在建立纠斜液压系统数学模型的基础上,进行了系统和油缸压力的动态响应分析。仿真结果表明,新型纠斜液压系统提供的导向推力较传统系统稳定性更高,压力波动幅度更低;调节比例溢流阀的输入电流55~85 mA,并保持比例溢流阀输入电流增量不变,钻杆转速越大,油缸压力在单位时间内的开环调节精度就越高。

主客观结合的水下连接器拉近工具液压系统方案遴选方法

拉近工具需要合格的液压系统方案以克服连接器和跨接管的偏载,本文针对拉近工具液压系统的性能可靠性提出了一种主客观结合的方案遴选方法,以确保遴选方案的可信度和无偏性。采用层次分析法对拉近工具液压系统的关键性能确立了遴选目标,包括主观方面和客观方面的评估。主观方面通过专家经验和二元对比排序法比较各系统关键性能的对比度,建立了拉近工具失效造成的维修工期隶属函数,确定了各液压系统的功能指数。同时,通过计算各液压系统的搭建成本,确定了其价值指数。最终,结合价值工程理论,选定了分流集流阀和调速阀控制的同步回路作为拉近工具的液压系统方案。为了保证方案的可靠性,本文利用AMEsim仿真软件进行了仿真以及出厂试验,验证了该方案的实用性。

用可视工具sisotool设计电液伺服系统的补偿器

MATLAB6 .0的控制系统工具箱提供了设计SISO系统补偿器的可视工具sisotool。本文提出了利用该工具设计电液伺服系统补偿器的方法 ,使补偿器的设计变得更加简便、直观 ,大大减少了设计的复杂性和重复性 。

DT20型铁钻工电液控制系统的研制

DT20型铁钻工是一种安全、高效、全电液控制的自动化拧卸工具,其控制系统是在地质拧卸装备和电气自动化控制的基础上,开发的适合于地质行业专有工艺的铁钻工电液控制系统。本文主要介绍了DT20型铁钻工的电气控制系统、液压系统和上卸扣的工艺与控制流程,为地质钻探自动化装备的相关研发人员提供一定的参考和借鉴。

多级水力冲击解堵技术研究及应用

为解决常规水力冲击解堵技术配套工具仅能实现一次冲击解堵作用的问题,构思并论证了3种新型多级水力冲击解堵工具,优选了国内常用的投球方式进行工具改进,采用高精度破裂盘改进为工具的冲击片,其精度可达90%以上;自行设计的投球式多级冲击器,经改变钢球和球座的尺寸,从而实现不同级数的水力冲击作业。通过井下应用试验,验证了工具冲击片、投球式多级冲击器抗压准确性及工具的可靠性及技术水力脉冲震荡解堵作用,技术具有较好增产效果。改进后的多级水力冲击解堵技术稳定可靠、震荡解堵效果显著,具有较好推广应用前景,为国内外措施技术的应用提供一个新的选择方向和参考案例。

电子趾端压裂滑套的研制与试验

趾端压裂滑套代替连续管射孔用于水平井首段压裂施工具有较高的经济效益。针对常规趾端滑套难以满足开启压力窗口范围较窄的油气井首段压裂问题,研发了一种电子趾端滑套。采用特殊设计的低成本锁定与开启控制系统,通过定制的压力波形实现远程触发开启,可以有效避免滑套在施工过程中与压力相关的风险,开展了电子趾端滑套结构及功能设计,并对其压力信号采集精度、整体能耗和开启性能进行了地面测试。研究结果表明:压力采集精度受密封件摩擦影响,在50 MPa以上高压时,采集压力与实际压力差值稳定在3 MPa左右;电子趾端滑套在150℃环境下持续工作电流只需9 mA,整机能耗为216 mA·h/d;在地面试验中,电子趾端滑套能够成功识别压力波形信号并解锁电磁式液压锁,试验最高压力达到98 MPa。研究结果可为深层、超长水平段油气开发提供选择。

双泵隔离式液压系统在工作级水下机器人中的应用

工作级水下机器人ROV的液压系统由于使用外接工具频繁而发生系统渗漏崩溃失压的概率较大。为了减少ROV在水下工作时液压系统的故障风险,介绍了一种采用由主液压系统和工具液压系统组成的双泵隔离式液压系统的水下机器人,其主液压系统和工具液压系统两个子系统完全隔离,当其中一个子系统发生故障时,另一个子系统仍能正常工作,在一定程度上保障ROV安全。

投球式水力振荡器在渤海定向井的应用

主要介绍了该工具在渤海某井的应用情况。水力振荡器已作为大位移井、水平井减摩降阻、提速提效的重要手段被广泛应用。目前,各大油田仍以常规水力振荡器为主。但是常规水力振荡器开泵即工作产生振动,在浅层作业时,水力振荡器的无效振动会对钻井设备如顶驱等产生不同程度的影响。投球式水力振荡器实现浅层不工作,到达指定位置振动的作用。

液压支架顶梁柱帽钻孔用多功能定位钻模组合胎具的设计

为了解决传统钻孔方法在液压支架顶梁柱帽钻孔过程中出现的问题,设计了一种多功能定位钻模组合胎具。该胎具能够在钻孔时稳定支撑顶梁柱帽,同时能够实现多种位置的定位,确保钻孔精度。在实际使用中,该胎具能够提高钻孔效率和钻孔精度,极大地提高了液压支架的安装效率和安全性。

钻井提速工具在南海东部深部地层应用分析

南海东部地区近几年一直延续使用的提速方法是马达+聚晶金刚石复片钻头(PDC)复合钻井技术和旋转导向配合PDC钻头,提速效果较为明显,但随着降本增效的压力越来越大,需要进一步提高机械钻速,提高作业时效,降低作业费用。基于此,分析了在南海东部某井试用的两种提速工具,分别是液力锤和扭冲工具,对这两种提速工具的工作原理及提速效果进行了深入的分析;认为提速工具的提速效果主要取决于工具与地层及钻头的配伍性;建议后续应用提速工具时需首先分析工具与地层和钻头的配伍性。

湖南明月峰地区水力割刀使用问题研究

湖南省明月峰地区钻探施工中灰岩、泥岩地层易发生缩径卡钻事故,往往采用套管进行护壁。由于套管下入较深,且便携式钻机起拔能力有限,套管回收困难,采取的方法是使用水力割刀将套管中间割断进行回收。在实际切割过程中,切割套管的成功率不高,主要表现为切割结束后套管仍然无法提出钻孔,切割后的水力割刀易出现刀片崩坏、过度磨损等情况,主要原因为卡点位置判断错误和切割操作不规范。针对切割失败的原因制定了水力割刀的使用注意事项。按照相关注意事项对套管进行切割,可大幅度提高切割的成功率。

便携式电动脱轨拉环圆销分解工具设计

当前拆除70T级铁路货车脱轨拉环时采用乙炔切割方式,存在效率低、易损设备、有火灾风险等问题。为避免以上问题,设计了一种便携式电动脱轨拉环圆销分解工具来分解脱轨拉环。该工具基于液压动力、配合专用金属卡套,并通过创新的电路设计以及便携安装结构研制而成。经现场使用,反馈效果良好,使用分解工具明显提高了工作效率,保障了作业安全。

柳州地区页岩气地质调查井钻探技术研究与应用

页岩气地层裂隙发育,胶结性差,表现为岩石破碎、水敏性强、孔壁强度低。在钻进过程中容易出现坍塌、掉块、缩径等复杂情况,从而引发孔壁失稳、卡钻、埋钻等孔内事故。对广西柳州地区页岩气地质调查井工程进行钻探技术研究,应用PVA1788成膜体系无固相冲洗液和成膜防塌体系无固相冲洗液、绳索取心液动锤钻进技术、膨胀波纹管护壁新技术、螺杆钻具定向钻进纠斜技术,在现场勘探施工中取得了良好的效果,保证了项目的顺利施工。

APR测试工具在高温及高压差作业条件下的改进与应用

在塔里木油田测试作业中,出现诸如封隔器胶筒高温碳化失封、“O”密封圈气爆破损渗漏、高压差失封等问题,无法安全优质地完成超深超高压高温气井的测试需要。为提升井下测试工具耐温耐压性能,基于塔里木油田“十三五”以来超深高温高压井APR测试实践,总结分析了常规高温高压井测试APR测试工具存在的问题,通过提升密封部件材料的耐温等级、优化密封组合形式、改进封隔器胶筒结构等手段,将APR测试工具的耐温耐压差性能由70 MPa/177℃提升至105 MPa/204℃。经室内高温高压评价实验,封隔器设计等级、耐温耐压等关键指标满足设计要求。现场DB×井使用改进型193.675 mm CHAMP-Ⅳ封隔器、MJ×井使用改进型127 mm RTTS封隔器,作业期间井下工具工作正常,测试均取得成功,起出检查测试工具完好。改进的APR测试工具为超深高温高压井高质量勘探开发打下了坚实的基础。

基于DOE方法的装载机械工装液压夹具优化设计

装载机械工装需要特定标准化的加工制造设备,针对其生产过程中的定位和夹紧需求,设计一种采用液压驱动的多向功能的夹具装备,通过对装载机械工装液压夹具的结构力学分析,采用DOE设计方法构建斜置铰杆增力机构式液压夹具,构建了装载机械工装液压夹具性能试验环境,通过设置不同的试验工况参数对液压夹具进行测试验证,实验结果表明,DOE设计方法所设计的装载机械工装液压夹具具有较强的稳定性和可靠性。

声频环保钻机液压系统设计与应用

声频环保钻机是一种高端土壤调查取样装备,钻机液压动力头产生高频激振力驱动钻具克服浅部地层阻力,使钻具周围地层发生局部液化进而快速获取高质量的地层原状样品。本文在提出50 m声频环保钻机主要设计参数的基础上,对钻机液压系统设计方案进行分析,选定了开式液压系统以简化系统油路结构。液压系统采用主油路和辅油路的控制方案,主油路驱动动力头振动、回转、给进和履带行走等动作,辅油路驱动支腿调平、桅杆起落和桅杆滑移等动作。对液压系统参数进行了设计计算,选定钻机液压系统工作压力为21 MPa,计算主油路总流量为320 L/min,据此确定了发动机的功率及型号,然后安装调试液压系统并进行了参数检测。在此基础上,开展了钻机在土壤采样中的应用推广,包括大直径双管采样、半合管采样以及复杂地层采样,取样效果良好。钻机液压系统工作稳定,安全可靠,液压管线排布美观,操控灵活方便,能够满足工程应用要求。