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钢质钻杆内表面电子除鳞密封与驱动技术研究

钢质钻杆内表面电子除鳞密封与驱动技术研究

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作者：徐元章哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

等离子除鳞技术兴起于上世纪80年代末，是一种绿色环保的除鳞清洗技术，受到国内外冶金企业的关注。我国等离子除鳞技术起步较晚，目前，冶金行业普遍应用的是污染大、能耗高、清洗效果差的传统清洗方法。发展等离子除鳞技术有利于减少... 详细信息

等离子除鳞技术兴起于上世纪80年代末，是一种绿色环保的除鳞清洗技术，受到国内外冶金企业的关注。我国等离子除鳞技术起步较晚，目前，冶金行业普遍应用的是污染大、能耗高、清洗效果差的传统清洗方法。发展等离子除鳞技术有利于减少我国冶金企业对环境的污染，改善工人的劳动环境;还有利于打破国际技术垄断，提高冶金企业的国际竞争力。本文设计了一种应用于钢质钻杆内表面的除鳞作业装置，该装置具有结构简单，加工成本低，除鳞效率高的优点。在设计除鳞装置时需要考虑一些工艺参数，如除鳞电流、恒流源电压、除鳞单元的移动速度、石墨电极数量以及最小击穿电压等。本文根据真空弧的一般性质，建立了基于“艾可顿”模型真空等离子除鳞机理的钢质钻杆内表面除鳞过程的数学模型，利用该模型计算得到了除鳞单元的移动速度与除鳞电流成反比例，与石墨电极数量成正比例关系。研究了真空击穿的物理特性，利用真空击穿的判据，计算了等离子体弧点燃所需的最小击穿电压。归纳总结了钢质钻杆产品的规格和几何精度，根据真空密封的方式、动密封的数量与密封位置不同，提出了四种可行的不同真空腔密封方式与石墨电极驱动形式的组合设计方案。比较几种可行方案的密封与驱动合理性、结构复杂性和经济性，确定了采用整体密封方式与绳轮驱动组合方案做为除鳞装置的优选设计方案。对除鳞单元中起支撑作用和预紧作用的对中轮机构进行了设计，分析了该机构的力学性能、变径的适应性能及越障能力等。所设计的对中轮机构具有优越的越障性能，且其对钻杆端部的缩径结构具有良好的适应性。对钢质钻杆内表面电子除鳞装置进行了模块化设计，利用工程软件对各结构模块进行了三维实体模型的构造，并实现了该装置的三维虚拟装配。

关键词：真空放电等离子除鳞密封驱动钻杆

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