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液力驱动高压线巡检机器人设计与分析

液力驱动高压线巡检机器人设计与分析

作者：宋华西南石油大学

学位级别：硕士

高压线输送电力作为远距离输送电力的主要方式,线路的安全对输电系统有很大的影响,而高压线及高压铁塔直接暴露在自然环境中,长期受到各种各样损伤(包括阳光、雨水冰雪、氧化、风力和自身电晕等导致输电线路及其附件老化、腐蚀、导线断... 详细信息

高压线输送电力作为远距离输送电力的主要方式,线路的安全对输电系统有很大的影响,而高压线及高压铁塔直接暴露在自然环境中,长期受到各种各样损伤(包括阳光、雨水冰雪、氧化、风力和自身电晕等导致输电线路及其附件老化、腐蚀、导线断股),有必要定期检测高压线路的损坏情况。因此设计一种高压线巡检机器人,该机器人能够搭载检测维修仪器对线路进行巡检,提前发现安全隐患,排除风险。文章设计的高压线巡检机器人采用液力驱动的方式,该液力驱动高压线巡检机器人具有越障、抗风、承载大、爬坡能力强、安全性高、越障平稳等特点。论文的主要工作可以总结为如下几点:(1)通过调研了国内外的高压线巡检机器人的研究现状,以及对巡检对象及环境分析,确定了机器人的总体方案,建立了巡检机器人的基本机构,并且规划了机器人在直线、爬坡、越障时的基本步态。(2)对机器人在爬坡、刹车和受风力作用时的状态进行受力分析;对机器人的主要零部件进行设计,并利用ANSYS进行强度分析,验证零件是否符合设计要求。(3)对巡检机器人各工作装置进行原理分析,结合机器人工作需求及工况,设计出各个装置的液压系统以及整机液压系统,并对液压系统工作元件进行设计选型,然后验证所选元件是否符合设计要求。(4)利用ADAMS虚拟仿真软件对巡检机器人进行动力学分析,验证并选择了机器人平直路段及上坡路段的驱动方式;分析了越障稳定性及机器人受到5级、6级和7级风力载荷时的安全性,确保机器人巡检过程安全平稳。(5)通过AMEsim软件建立了机器人液压系统等效模型,对机器人各子液压系统、整机液压系统进行仿真验证,验证发现机器人液压系统能够满足巡检机器人在工作中的使用要求。

关键词：高压线巡检机器人液力驱动力学分析液压分析

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非常规油气开发用大功率液力驱动压裂泵

石油机械 2011年第C期39卷 79-80页

作者：钟功祥周大志林宁西南石油大学机电工程学院

在非常规油气开发中,要求压裂泵具有大排量、大功率、高泵压,并且能进行多阶段连续作业,现有压裂泵已难以满足要求。为此,通过对液力驱动压裂泵结构和性能特点的总结和分析,结合非常规油气开发对压裂泵的要求,指出应着力自主研制大功率... 详细信息

在非常规油气开发中,要求压裂泵具有大排量、大功率、高泵压,并且能进行多阶段连续作业,现有压裂泵已难以满足要求。为此,通过对液力驱动压裂泵结构和性能特点的总结和分析,结合非常规油气开发对压裂泵的要求,指出应着力自主研制大功率的液力驱动压裂泵;参照现有大功率压裂泵的技术参数,确定出了适合非常规油气开发压裂泵的技术参数;并为成功研制出该液力驱动压裂泵指出了应着力解决的关键技术。

关键词：非常规油气大功率液力驱动压裂泵关键技术

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复式喷油系统液力驱动的要点

柴油机 1990年第6期12卷 43-44,6页

作者：刘云

(美国)得克萨斯州自动化船舶推进系统有限公司(AMPS,Ine)的***开发出了一种新式喷油系统,旨在解决中、低速柴油机燃油喷射中的问题。Sverdlin把这种喷油系统叫做复式液控喷油系统(图1),它用润滑油(二冲程柴油机上用气缸油)的压力作为致... 详细信息

(美国)得克萨斯州自动化船舶推进系统有限公司(AMPS,Ine)的***开发出了一种新式喷油系统,旨在解决中、低速柴油机燃油喷射中的问题。Sverdlin把这种喷油系统叫做复式液控喷油系统(图1),它用润滑油(二冲程柴油机上用气缸油)的压力作为致动力,而不是常规喷油系统所使用的弹簧力。

关键词：喷油系统复式液力驱动柴油机

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微机控制软起动液力驱动单元的研制与应用

矿山机械 2001年第2期29卷 55-56页

作者：马福喜安徽叉车集团公司蚌埠液力机械厂安徽蚌埠233030

从微机控制软起动液力驱动单元的研制背景入手，简述液力驱动单元的结构、原理以及在多点驱动式胶带运输机上的应用效果及优点，解决了多点驱动式胶带运输机的关键技术难题。

关键词：软启动液力驱动液力偶合器胶带运输机结构控制原理

连续油管钻井电液控制液力驱动转向器优化设计

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连续油管钻井电液控制液力驱动转向器优化设计

作者：孙辉重庆科技学院

学位级别：硕士

近年来随着连续油管钻井设备的不断改进与创新,推动了连续油管钻井技术的发展,连续油管钻井技术在侧钻水平井、定向井、钻小井眼井和老井加深等方面有着明显的优势。连续油管在钻进时不可旋转,需要转向器来调整井下钻进方向。国外有成... 详细信息

近年来随着连续油管钻井设备的不断改进与创新,推动了连续油管钻井技术的发展,连续油管钻井技术在侧钻水平井、定向井、钻小井眼井和老井加深等方面有着明显的优势。连续油管在钻进时不可旋转,需要转向器来调整井下钻进方向。国外有成熟的产品,因技术封锁,同时国内对连续油管钻井转向器的研究起步较晚,目前国内还没有成熟的连续油管钻井转向器,随着连续油管智能化水平与大直径连续油管制造技术的不断突破,转向器的转向精度与转向扭矩等参数需要进一步提高。通过对国内外连续油管钻井转向器参数的调研,分析国内外连续油管钻井转向器的优缺点,初步确定转向器控制方式与驱动方式;分析计算转向器的外径范围、输出扭矩、工作压差范围等设计参数;采用模块化的设计方法自主设计了一种连续油管钻井电液控制液力驱动转向器,分析了转向器的结构组成和运动控制原理。根据转向器的设计参数,优选压紧机构摩擦片材料,分析压紧弹簧所需要提供的压紧力与弹簧各尺寸的关系,优化压紧弹簧尺寸,数值模拟了压紧液缸左右缸压降与压紧机构可抵抗井底反扭矩的定量变化关系;根据压紧机构可抵抗井底反扭矩的范围,建立转向机构转向套筒与输出轴斜花键连接处力学模型,分析斜花键连接处可传递的扭矩与转向套筒内斜花键尺寸的关系,优化了转向套筒尺寸;根据连续油管钻井时井下动力钻具产生的反扭矩范围,建立离合机构中两棘轮啮合时连接处力学模型,探讨棘轮连接处可传递的扭矩与棘轮轮齿各尺寸的关系,优化了两棘轮尺寸。根据液压传动等理论,分析控制系统中节流阀的最大流量与溢流阀的压力级范围,在满足井下钻井环境与转向器设计尺寸的条件下,优选了液压控制元件。根据转向器电控系统功能与钻井井底环境,优选微处理器与传感器型号,设计各管脚对应的连接点、电磁换向阀的控制电路、传感器的通道电路与控制系统电源稳压电路。运用Solid Works软件和Workbench软件对连续油管钻井电液控制液力驱动转向器零部件、整体结构进行仿真分析,通过建立转向器下入时力学模型,分析转向器的通过能力,建立转向器简化模型,分析转向器井下最大抗压强度。该课题创新设计了差异化两级转向机构,提高了转向精度(±0.3°),实现钻井工具面的精确调节;创新设计了压紧机构(最大抵抗井底反扭矩为1821.6N·m),保证了转向器工作的安全性,防止过大的工具内外流体压差导致转向器的破坏,提高了转向器在复杂钻井工况下的适应能力;为连续油管钻井转向器提供了新的设计方案,推动了连续油管钻井转向器在国内的发展。

关键词：连续油管钻井转向器液力驱动电液控制差异化两级转向机构

7000HP液力驱动压裂泵动力端设计与分析

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7000HP液力驱动压裂泵动力端设计与分析

作者：严陶西南石油大学

学位级别：硕士

随着非常规油气田的开采规模不断扩大,压裂泵作为油气田开采作业中的重要设备,朝着大功率、大流量、高负载以及智能化方向发展。而传统的机械式压裂泵由于采用曲柄滑块机构,当泵功率增大时,输出流量波动增大,体积和重量均增大,导致其移... 详细信息

随着非常规油气田的开采规模不断扩大,压裂泵作为油气田开采作业中的重要设备,朝着大功率、大流量、高负载以及智能化方向发展。而传统的机械式压裂泵由于采用曲柄滑块机构,当泵功率增大时,输出流量波动增大,体积和重量均增大,导致其移运性较差和成本增加。因此,研制出一种新型大功率液压式压裂泵具有重大意义。本文通过对传统压裂泵调研分析,对比机械式与液压式压裂泵的优劣,针对传统机械式曲柄滑块机构压裂泵所存在的不足,提出了一种新型7000HP液力驱动三缸双作用压裂泵,该泵具有结构紧凑、可无极调速、能提供更稳定的输出流量等特点。对动力端进行了设计和分析,关键零部件有限元分析,对泵工作特性进行了深入分析并对动力端液压系统进行了建模和仿真分析。主要研究内容如下:(1)以7000型液力驱动压裂泵设计要求及用户要求为前提,设计新型压裂泵的总体方案,包括泵的传动方式、结构型式以及驱动方式;阐述了压裂泵的基本性能参数,对泵的相关水力参数进行了设计计算;并绘制出了压裂泵的工况表,可用于分析泵的作业能力。(2)根据液力驱动压裂泵总体设计要求,设计出了压裂泵的动力端液压系统,对动力端进行了关键零部件的材料选择、结构设计、参数计算和主要液压元件选型,完成了液力驱动压裂泵动力端的设计。(3)通过对液力驱动压裂泵的运动学分析,得到动力端活塞运动规律以及泵的流量输出特性。当考虑三缸的相位误差时,泵的输出流量存在较大波动,为此具体分析了在不同相位误差下泵的流量不均匀度。在此基础上,分析了压裂泵输送缸内以及吸入、排出管汇中的压力变化与泵柱塞运动规律的关系。(4)采用有限元技术对动力端关键零部件进行强度校核,结果表明,设计的活塞组件、导向套以及缸体均满足设计要求;对动力端的液压系统数学建模,利用Matlab分析了液压系统动态特性,并加入PID控制对液压系统进行了校正与分析,改善了液压系统的工作特性。(5)通过AMEsim软件建立7000HP液力驱动压裂泵仿真模型,对液力端分析了考虑相位误差下的流量波动,仿真结果验证了理论计算的正确性;重点仿真分析了压裂泵在不同工况下的动力端液压系统,对比分析了开环控制和闭环控制下压裂泵的输出流量、活塞速度和位移等;验证了理论计算的正确性,并证明了 7000HP液力驱动三缸双作用压裂泵设计的合理性。

关键词：液力驱动 7000HP压裂泵动力端 PID控制 AMEsim液压仿真

液力驱动无绳索取心系统泥浆正反循环切换机构设计及其流体通道优化

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钻探工程 2024年第S1期51卷 150-157页

作者：马梓熠李之军刘阔龙爱国李越阳郭光鼎张浩成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059 中国地质科学院勘探技术研究所河北廊坊065000 川庆钻探工程有限公司川东钻探公司重庆401147

为解决超长水平孔取心钻探效率低的问题,提出通过泥浆液力驱动完成内管总成的投送和回收的无绳取心钻进工艺。为此,本文设计了一种辅助内管投送与回收的孔口泥浆正反循环切换机构。该机构通过两个双通道球阀的相互配合,改变泥浆流动方向... 详细信息

为解决超长水平孔取心钻探效率低的问题,提出通过泥浆液力驱动完成内管总成的投送和回收的无绳取心钻进工艺。为此,本文设计了一种辅助内管投送与回收的孔口泥浆正反循环切换机构。该机构通过两个双通道球阀的相互配合,改变泥浆流动方向,就可实现正反循环的切换。通过ANSYS软件,对正反循环切换机构的L形双通道进行了仿真模拟,结果显示,流体通过L形通道后,高速流体只占总量的50%,流体经过球阀通道的压力降为1008.1 Pa,且靠近通道内侧的流体会产生大量紊乱,产生了不同程度的回流。为此,将通道形状进行了优化,将原来的L形通道改为圆弧形通道,仿真模拟结果显示,流体通过圆弧形通道后,高速流体占总量的90%,流体经过球阀通道的压力降仅为105.3 Pa,且流体迹线整体平滑,仅有少量流体发生回流。优化后的流体通道,有效降低了水头压力损耗,保证了流体的稳定运移。

关键词：水平孔无绳索取心正反循环切换液力驱动流体通道优化隧道勘察

液力驱动无杆泵排采技术在保-平10水平分支井的应用

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石油矿场机械 2021年第4期50卷 61-65页

作者：闫永维李志广刘凯李风涛张子佳中国石油大港油田石油工程研究院天津300280 中石油煤层气有限责任公司工程技术研究院西安710000

保-平10水平分支井原采用有杆泵排采工艺,泵挂深度处在水平分支主井眼水平段,在生产中杆管偏磨问题较为突出,排采效率低,能耗高,经济效益差。该井前期生产中,杆管偏磨及煤粉堵塞等导致频繁检泵,检泵周期短,泵效低。经过反复论证,在上下... 详细信息

保-平10水平分支井原采用有杆泵排采工艺,泵挂深度处在水平分支主井眼水平段,在生产中杆管偏磨问题较为突出,排采效率低,能耗高,经济效益差。该井前期生产中,杆管偏磨及煤粉堵塞等导致频繁检泵,检泵周期短,泵效低。经过反复论证,在上下行程换向、井口限压、煤粉自清洁、自携液举升4个方面进行创新设计。采用井口限压产生液力反馈驱动无杆泵下行程,避免水平井杆管偏磨;推导出不同内层管自喷携液所需最小产气量,在后期产气量上升,产水量下降后实现向自产气携液举升的转换;充分利用地层能量实现速度管携液自喷,降低能耗,降低生产运行成本,提高煤层气井生产的经济效益。

关键词：液力驱动无杆泵水平分支井排水采气

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液力驱动抽油系统动力液压力计算

石油矿场机械 2007年第10期36卷 33-35页

作者：黄晓蒙王海文季公明刘丙生徐建礼中国石油大学(华东)石油工程学院山东东营257061 中国石化胜利油田有限公司采油工艺研究院山东东营257000

液力驱动抽油系统采用高压动力液驱动井下液动机,动力液一般采用水,液动机带动井下抽油泵往复运动采油,抽油泵与常规杆式抽油泵相同,液力驱动抽油系统没有抽油杆,避免了杆管偏磨问题。分析了一种液力驱动抽油泵采油装置井下部分的结构... 详细信息

液力驱动抽油系统采用高压动力液驱动井下液动机,动力液一般采用水,液动机带动井下抽油泵往复运动采油,抽油泵与常规杆式抽油泵相同,液力驱动抽油系统没有抽油杆,避免了杆管偏磨问题。分析了一种液力驱动抽油泵采油装置井下部分的结构和工作原理以及液动机和抽油泵的受力情况,利用受力平衡原理,给出了液动机上行和下行时的动力液压力计算公式,得到了抽油泵上、下冲程时地面动力液的工作压力范围。

关键词：液力驱动抽油泵动力液