新型修井作业机械化系统耦合—集成建模与仿真

论文摘要

修井作业机械化系统的性能不光要求有良好的结构设计,更注重的是能够快速准确的动作,并且要装卸、移运方便。修井作业动作的快速准确不仅与负载有关系而且还与机械系统、液压系统、电气系统有关。一个完整的系统能否协同工作受很多因素相互影响,这也就是所谓的系统耦合。耦合特性成为制约系统功能发挥及性能好坏的关键。研究修井作业机械化系统的耦合关系可以提高修井作业机械化系统的自动化程度并能提高修井作业效率。本文利用功率键合图以及模块化方法建立了新型修井作业机械化系统的功率键合图模型,用MATLAB软件中的仿真工具箱simulink对新型修井作业机械化系统进行仿真研究,主要研究新型修井作业机械化系统中子系统内部之间的耦合关系,如修井作业机械化系统内部压力、负载、流量、液阻、液容、机械转动惯量或质量、液压缸的启动粘性摩擦系数、连接处线性柔度系数等这些参数的变化对系统压力及速度的反应时间的影响。以及新型修井作业机械化系统中子系统之间的相互耦合关系。根据仿真结果,得出管道内液容增大时,系统过渡时间将增大;管道内液阻增大时,系统过渡时间将减小;液压缸的启动粘性摩擦系数减小时,系统过渡时间减小;机械部分的转动惯量或质量增大时,系统过渡时间增大;连接处的线性柔度系数增大时,系统过渡时间增大;流量增大时,速度增大,系统过渡时间减小;负载减小时,系统压力减小,过渡时间增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 新型修井作业机械化系统总体介绍
• 1.2 关键设备介绍
• 1.2.1 井架结构
• 1.2.2 天车和游动组件结构
• 1.2.3 游动系统及吊环吊卡系统
• 1.2.4 导轨
• 1.2.5 可调式井架底座
• 1.2.6 扶正机械手
• 1.2.7 拉送排管系统
• 1.2.8 主背钳机构
• 1.2.9 卡瓦机构
• 1.3 新型修井作业机械化装置液压控制系统工作原理
• 1.4 本章小结
• 第2章 系统耦合理论与建模仿真方法研究
• 2.1 系统耦合理论概念
• 2.2 系统建模方法研究
• 2.2.1 系统建模方法分类
• 2.2.2 键合图理论研究
• 2.2.3 模块化理论介绍
• 2.2.4 基于键合图理论的模块化建模方法
• 2.3 仿真方法研究
• 2.3.1 仿真技术发展与现状概述
• 2.3.2 基于键合图的仿真方法介绍
• 2.4 本章小结
• 第3章 新型修井作业机械化系统建模研究
• 3.1 新型修井作业机械化系统建模
• 3.2 新型修井作业机械化系统中各元件功率键合图模型
• 3.2.1 电动机的键合图模型
• 3.2.2 溢流阀的键合图模型
• 3.2.3 液压泵的键合图模型
• 3.2.4 液动换向阀的键合图模型
• 3.2.5 管路的键合图模型
• 3.2.6 液压缸的键合图模型
• 3.2.7 机械系统的键合图模型
• 3.3 总结
• 第4章 新型修井作业机械化系统耦合仿真研究
• 4.1 概述
• 4.2 子系统耦合仿真研究
• 4.2.1 主钳卡紧系统耦合仿真试验
• 4.2.2 主钳刹紧系统耦合仿真试验
• 4.2.3 主背钳起升系统耦合仿真试验
• 4.2.4 背钳卡紧系统耦合仿真试验
• 4.2.5 主钳起升系统耦合仿真试验
• 4.2.6 卡瓦系统耦合仿真试验
• 4.2.7 扶正手系统耦合仿真试验
• 4.2.8 吊环摆动系统耦合仿真试验
• 4.2.9 自动吊卡系统耦合仿真试验
• 4.3 子系统间耦合仿真研究
• 4.3.1 主背钳卡紧与起升系统耦合仿真研究
• 4.3.2 机械化操作系统耦合仿真研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要