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石油钻井电机防爆编码器
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油气认证编码器石油和天然气行业作为最具潜在波动性的行业之一，需要可靠的编码器来满足行业标准。符合ATEX 0区和1区，NEC I类div II，CE和CSA认证，Dynapar编码器的北极星油气提供先进的传感技术和可靠的解决方案。可使用在50C，他们独立测试高达400G冲击和20g振动。这些独特的编码器输出信号可靠提供高电流驱动高达1000英尺，提供业界最牢不可破的光盘的光学引擎。 对于腐蚀性油气环境，我们的编码器提供给油田设备制造商和终端用户增强密封，行业认证和整体改进的解决方案。它们被用于钻井马达，顶部驱动，旋转台，泥浆泵，管道处理，生产设备和更多 目前常用型号有：&HSD（可以完全代替原来老型号：MHS01，MH、HSD0、HSD1）&HSD（可以完全代替原来老型号：MHS01、HSD0、HSD1）&HSDB（为高温型，工作温度高达100摄氏度，可代替以上所有各种型号使用）。&HSD（可以完全代替原来老型号：MH、HSD0、HSD1）&HSD（可以完全代替原来老型号：MHS01、HSD0、HSD1） 石油机械 海洋石油钻机 BEI H25系列编码器成功的应用于海洋钻机的绞车、转盘上，可提供可靠的信号以供整个钻机控制送钻。 H25 H35系列编码器与配套安全栅配合使用，形成本安防爆系统，解决了石油勘探时的安全问题，同时解决了远距离传输信号可靠性差这一难题。此外，编码器外壳材料具有较强的抗防腐性， 防盐雾，防护等级达到IP66，有利于编码器的使用。而工作温度为-40℃—105℃这一特性，更加有利于编码器在恶劣环境下的正常使用。 顶驱石油钻机 H25系列编码器成功应用于顶部驱动钻井装置（顶驱）上。编码器的特点：安装尺寸小，轴负载强，聚合脂码盘编码器具有较高的抗冲击，抗震动性能（抗冲击200g/ms），同时可以满足-55-105温度范围内正常工作，外壳材料具有较强的防腐性能。 陆地石油钻机 H25，HS35，HS45系列编码 器成功应用于各种陆地钻机，沙漠钻机的绞车，托盘上。这三个系列均通过EX，UL，CE等认证，且与安全栅配合使用，形成本安 防爆系统，同时具备较强的抗冲击性，抗震动性。能在-40℃-105℃温度下正常工作。BEI-2173 & H25E-F1-SS-100-A-7406R-LED-SM1 &&BEI-2174 & DHO5-14 RG29 720 G3 &&BEI-2175 & GHM9-12-5G59- &&BEI-2176 & GAUX30- &&BEI-2177 & 8.F.G312.S003 &&BEI-2178 & H25E-F45-SB-2048-ABZC-15V &&BEI-2179 & HS35F-100-SS-2048-ABC-4496-TB &&BEI-2180 & GHM912T93A/400 &&BEI-2181 & SHU920- &&BEI-2182 & GHU920- &&BEI-2183 & GHU925- &&BEI-2184 & H40A-50-ABZC-4469-SC 5/15 &&BEI-2185 & SHU920- &&BEI-2186 & GHU920- &&BEI-2187 & H25D-SS-CCW-8GC-7406R-SCS48-S &&BEI-2188 & GHM912- &&BEI-2189 & H20EB-39-F42-SS-256-ABZ-7272-S &&BEI-2190 & H20EB-39-F42-SS-600-ABZ-7272-S &&BEI-2191 & DHM510/5GT/9/1024/G6R &&BEI-2192 & PART NO: 924- &&BEI-2193 & H25D-SS-2540-ABC-5V/OCR-5M18 &&BEI-2194 & HS35F-75-R2-SS-2048-ABZC-28V/V &&BEI-2195 & H20DB_25_SS_500_ABZ_15V/OCR_SC &&BEI-2196 & (带3米电缆)BEI编码器XHS35F-75-R2-SS-2000-ABZC-28V/V-SM18BEI 配电器ZNA201&BEI的安全栅EM-DR1-1S-5-RTB-24VBEI配件GALVANICALLY & (encoder division) for ABB control cabinetISOLATED BARRIEROUTPUT LOGIC 12-24INPUT SUPPLY VSPART NO. &S/N &HH060536BEI编码器 ASD4-T32-FB-P &2个BEI &编码器H20DB-37-SS-600-ABC-28V/5-SCS48-S&BEI隔离栅NPEXA-C311PBEI直流信号隔离器 & &ZNA302T-AA6&&HDI电池BATT-E260-DOT-AA美国BEI输出安全栅ZNEXA200-AA/C&美国BEI输入配电安全栅ZNEXA201-PA/C美国BEI配电隔离器ZNA201-PABEI编码器KOOBEI隔离栅NPEXA-C311PBEI安全栅NPEXA-C211BEI编码隔离栅NPEXA-C311PBEI安全栅NPEXA-CA311美国BEI安全栅NPEXA-CA311美国BEI编码隔离栅NPEXA-C311P美国BEI安全栅NPEXA-C211美国BEI编码器KOO进口BEI安全栅NPEXA-C211BEI H25D-2000-AB-7406-LED-EM16&BEI H25D-500-P4-7406-LED-SM16-S&BEI H25D-SS-2500-ABZC-8830-SM18&BEI H25D-SS-360-AB-7406-EM16&BEI H25D-SS-400-ABZC-8830-EM1C&BEI H25D-SS-500-P1C-8830-LED-EM16&BEI H25D/SS/1000/ABZC/7406R/LED/SM18&BEI H25E-500-ABC-7406-SM18&BEI H25E-500ABC-7406-LLD-S118&BEI H25E-F3-1000-ABZC-8830-SC18-S PN 924-B&BEI H25E-F45-SB-2048-ABZC-4469-LED-SM18-S&BEI H25E-SB-1000-ABZC-4469-LED-EM18&BEI H25E-SS-1000-ABZC-8830-LED-EM18-S&BEI H25G-SB-1000-P1ZC-8830-SM18-S&BEI H38D-CW-8NB-7406R-LED-SC-UL&BEI L25G-900-ABZC-8830-LED-SC12-S&BEI M25D-X-HSS4096N-XD2-CR-S-C14-X-12&BEI XH25D-SS-2048-ABZC-4469-EM16&BEI XH25D-SS-400-ABZC-8830-LED-EM18&BEI MOTORS H25D-55-500 942-AB-88C30-LED-SM16-1&BEI MOTORS H25H-SS-2000-ABKC-&BEI MOTORS L25G-F2-1000-ABZC-8830-SC8-5&BEI H25D-SS-5000-ABZC-28V/5-SM185 BEI IDEACOD IN58LER001/1024BEI HS35F-100-R2-SS-1024-ABZC-5V/V-SM18-EX&BEI H20DB-37-SS-600-ABC-7272-SCS48-24-S 924-&BEI &编码器 &924-BEI 编码器 XH20DB-37-SS-1024-ABZC-28V/V-SM18BEI IDEACOD DHM510-1024004BEI H25D-2000-M5-ABC-8830-LED-SM16-S &BEI IDEACOD DH0514//RG29//01024//G3R20BEI &HS35F-100-R2-SS-1024-ABC-7272-SM16BEI &H25D-2000-M5-ABC-8830-LED-SM16-S 订货号:924-&BEI &HS35F-100-SS-1024-ABZC-4469-SM18&BEI &HS35SF-62-R14-SS-1024-ABZC-15V/V-SCS12-S&BEI &HS35F-100-SS-1024-ABZC-4469-SM18-S &BEI IDEACOD GHU920-&BEI IDEACOD DH6&BEI IDEACOD GHM912-&BEI H20DB-25-SS-500-ABZ-3904R-SCS18BEI HS35F-37-R2-SS-1800-ABZC-7272-SM18BEI IDEACOD GHM912-&BEI H25D-SS-2500-ABZ-7406-SM16BEI H25D-SS-5000-ABZC-28V/V-SM18 &BEI HS35F-100-BS-1000-ABC-28V/V-SM16-SBEI H25D-SS-5000-ABZC-28V/V-SM18 &BEI HS35F-100-SS-1024-ABZC-15V/V-SM18-SBEI IDEACOD SHU925-BEI IDEACOD GHM24BEI IDEACOD DHO514-&BEI HS35F-R2-BS-2D48-ABZC-28V/V-SM18-S-924-HS35F-100-R2-SS-1024-ABZC-4469-SM18-EXEM-DR1-1S-5-RTB-24V\V( )BEI,编码器ENCODERHS35F-1-14-SS-100-AB-5V/OCR-SM18-EX-SBEI,H25D-SS-50-ABC-4469-SM18-EXPARTNO.S/N:KK64205BEI,编码器H25D-SS-100-ABC-4469-SM16-EXBEI,NPEXA-CA2D11PPt℃BEI,模拟量信号隔离器（单通道输出）ZNA201-PABEI,模拟量信号隔离器（双通道输出）ZN301-PAABEI,温度变送器NP-F3110BEI,编码器\E11082\BEI,HOLLISTERAVE,MODENO.HS35F-75-R2-SS-2048-ABZC-28V/V-SCS18-S,PARTNO.924-，VDCIN.5-28BEI,电流信号配电隔离安全栅ZNEXA201-PA/C工作电源：20-30VDC输入4-20mA(带配电）输出4-20mABEI,热电偶隔离安全栅ZNEXA204-PA/C输入K0-1100℃输出4-20mABEI,编码器XHS35F-100-R2-SS-32-ABZC-28V/V-SM18BEI,ZNEXA205-PIA/CBEI,ZNEXA201-PA/CBEI,sensorsH25D-SS-10.000-T5-ABC-28V/V-SM18BEI,型号：H250D-SS-1000-B-28V-EM16BEI,编码器MODELNO：HS34F-1-14-SS-100-AB-5V/OCR-SM18-EX-S，BEI,编码器MOD.NO:HS35F-75-R2-SS-2048-ABZC-28V/V-SCS18-SSER.NO:JJ002176编码器本体上部件号：924-，N10260BEI,编码器MODELNO：HS35F-1-14-SS-100-AB-5V/OCR-SM18-EX-S，品牌BEI,型号ZNA201-PABEI,安全栅ZNEXA205-PIA/CBEI,隔离配ZNA201-PABEI,隔离配ZNA202-PABEI,安全栅ZNEXA201-PABEI,编码器HS35F-1-14L-R2-SS-500-AB-3904-TB-EX-5V-S品牌：BEI,产品：安全栅型号：EM-DR1-1S-5-RTB24VBEI,隔离栅EM-DR1-IS-5-RTB-28V/VBEI,NPEXA-C311PBEI,NPEXA-C211BEI,SENSORS编码器GHU928-0400003BEI,H25D-SS-9NB-7272-CW-EM14/19-SBEI,HS45F-150-R2-SS-1024-ABZC-5V/V-SM18-EXBEI,MSSBEI,EM-DR1-IS-5-RTB-24V/V,924-BEI,隔离安全栅NPEXA-CA211BEI,隔离安全栅NPEXA-CA311品牌：BEI,-IDEACOD增量型编码器型号：DHO510-BEI,隔离式安全栅NPEXA-311温度输出范围-40~60摄氏度温度输出范围0-100BEI,隔离器ZNA402-AAAABEI,信号隔离器ZNA302-AAA924-BEI,编码器BEI,的解码器HS35F-75-R2-BS-1024-ABZC-28V/V-SM18BEI,7230HOLLISTERAVEMODNO.HS35F-75-R2-SS-2048-ABZC-28V/V-SCS18-SPARTNO.924-VDCIN.5-28SERNO.HH024638BEI,HS35F-75-R2-2000-ABZC-28V/V-SM18BEI,配电器ZNA201BEI,配件GALVANICALLY(encoderdivision)forABBcontrolcabinetISOLATEDBARRIEROUTPUTLOGIC12-24INPUTSUPPLYVSPARTNO.S/NHH060536BEI,直流信号隔离器ZNA302T-AA6BEI,ZNA401-PPAABEI,ZNA402-AAAABEI,隔离安全栅NPEXA-CA211BEI,NPEXA-C311P安全栅BEI,H25D-SS-3600-AB-28V/OC-SM16P/N:BEI,ZNA302-AABEI,IN58LER001/1024BEI,绞车滚筒编码器HS35F-1-14L-RZ-SS-500-AB-3904-TB-5V-EX-SCONBEI,编码器H25D-SS-100-ABC-4469-SM16-EX零件号：924-序列号：JJ023310BEI,直流电流信号输出型隔离安全栅ZNEXA200-AA/CBEI,直流电流信号输入型配电隔离安全栅ZNEXA201-PA/CBEI,配电器ZNA-204-KABEI,配电器ZNA-205-PIABEI,NTEXA-C3D11BEI,NTEXA-C5D22BEI,H38D-2000-ABZC-28V/5-SC-ULBEI,安全栅NPEXA-C211BEI,信号隔离器ZNA202-AABEI,热电偶温度变送器ZNA204-SAHHHPSHHHHPSHHHDHHDMHDRHD5PSHHHHHAHHHHHMHPSHHHHBHHD5HMHHHGHHHHHHHHHBHBHHHFHKHFHDHHHHDMHHHHHHJHEHPSHHHPSHHPSHHHAHHHABHHHMHE7HHHHDHPHHHHPSHDHHHHHBHPSHBHKHHHHHHHBHAGHLH3DHHHHD5HHHHHHHEFHHHHHHHHHHD4HHHHHHBHHHHHBHHHB3HHHHHHHHKH13HHBHHKHHHPSHHHHHHHHH44HHHHHPSHPSHPSHPSHMHFHMHPSHHHEDHHHHHHHHBHFHHHH69HHHHBHHMHHHHHHHMHHHPSHPSHHHHHDHMHB
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按字母分类 ：石油钻机电动绞车特性分析及控制研究--《上海交通大学》2007年博士论文
石油钻机电动绞车特性分析及控制研究
【摘要】：
通过调研,掌握了国内外石油钻机绞车的发展现状与趋势,对现有在用电驱动钻机绞车进行了结构分析,了解了其优缺点,为进行新型钻机绞车设计奠定了基础。与传统机械钻机绞车和直流电驱动钻机绞车相比,由于交流变频电驱动钻机绞车有着非常明显的优势和非常高的技术性能,当今石油钻机绞车正在向着交流变频电驱动方向发展。
针对我国传统绞车存在着传动复杂、效率低、送钻不均匀、钻压不稳定等缺点,本文设计了一种新型电机直驱单轴绞车结构型式:JC30DB-WZ型交流变频电驱动单轴绞车,可满足恒扭矩、恒功率等多种工况要求。通过对滚筒和滚筒轴的刚度和结构强度进行ANSYS有限元分析,确保了设计可靠性。该绞车采用两台大功率、低速、大扭矩变频电机从滚筒轴两端直接驱动滚筒,形成电机外置与滚筒一体化单轴绞车结构型式,去掉了大型齿轮减速箱、离合器等传动部件,电磁涡流刹车或水刹车等辅助刹车不复存在,具有结构简单新颖、调速范围宽、适应能力强等优点。技术参数符合SY/T《石油钻机用绞车》标准要求,可广泛适用于国内外3000米交流变频电动钻机。
为深入研究钻机起升系统的动态特性,本文结合钻井工艺及钻机工作过程,对钻机起升系统运动学和动力学进行了理论分析。建立了考虑钢丝绳和井架弹性的起升系统力学模型,对该微分方程组进行了理论求解;采用传递函数的方法,进行Simulink仿真,得到了起升系统的振动频率、系统的响应和大钩的动载系数,并分析了大钩位移波动和加速度波动特性。然后结合实际的钻具组合和JC30DB-WZ型交流变频电驱动绞车的工作特性,在考虑钻柱与井壁摩擦阻力情况下,通过编程得到微分方程初值问题的数值解,并对求解结果进行了详细分析,得到了考虑摩擦阻力情况下的动载系数。分别对初速为零和初速不为零的两种工况进行了讨论,为提高绞车控制精度提供了依据。为进一步深入研究钻柱与井壁摩擦阻力对起升系统的影响,在同时考虑电机特性和摩擦阻力的情况下,本文采用了ADAMS仿真软件,对JC30DB-WZ型交流变频电驱动单轴绞车起升系统进行了仿真计算与分析。结果表明:钻机在起升过程中存在着动载,动载系数随着起升条件的变化而改变;由于钻柱下放到井底,在起升过程中,钻柱与井壁产生摩擦,使得起升过程的平稳性变差;不考虑钻柱与井壁摩擦时,起升的不稳定系数为1%左右;当考虑钻柱与井壁摩擦产生随机载荷后,加剧了起升过程的不平稳性,使得大钩动载荷增加,滚筒与大钩速度呈现出明显的不均匀性。为降低起升时的动载系数,可采用控制电机特性的方法减少起升动载荷。
基于JC30DB-WZ型交流变频单轴绞车,设计完成了与绞车一体化的自动送钻传动系统,当正常钻进需要使用自动送钻时,可以通过自动送钻中辅助电机、减速器经小齿轮直接驱动大齿轮,带动滚筒工作,从而悬提钻具,控制钻压,实现自动送钻;当绞车主电机出现故障需要使用应急功能时,系统可以上提井下钻具,防止井下可能发生的各种事故。
针对石油钻机自动送钻过程控制中存在着复杂、非线性、不确定性系统的问题,设计完成了基于模糊控制的计算机恒钻压控制系统,该系统采用双环路控制结构,内部将反映钻速的测速编码器信号进行反馈构成局部负反馈回路,外部将钻压测量信号进行反馈构成另一路负反馈回路。在控制算法上采用了模糊控制思想。另外,初步探讨了非线性粒子滤波技术在自动送钻方面的应用,并对钻头钻进速度进行预估计。
通过现场实时采集钻机实际钻井过程中相关参数,从工程实验角度分析了这种钻机的实际起升特性、井架的起升动载、起升系统的固有频率、绞车扭矩与转速特性等,通过与前面理论分析和仿真结果相比较,结果表明试验研究结果与理论研究结果还是比较吻合的,从而进一步丰富、完善理论研究结果。
【关键词】：
【学位授予单位】：上海交通大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2007【分类号】：TE922【目录】：
ABSTRACT5-11
第1章 前言11-39
1.1 研究目的和意义11-12
1.2 国内外石油钻机绞车的发展现状与趋势12-26
1.2.1 国外石油钻机绞车发展概况12-20
1.2.2 国内石油钻机绞车发展概况20-23
1.2.3 我国钻机绞车发展水平与国外相比存在的差距23-25
1.2.4 石油钻机及绞车的发展趋势25-26
1.3 石油钻机及绞车控制技术发展现状与趋势26-32
1.3.1 国外钻机及绞车控制系统发展现状与趋势26-30
1.3.2 国内钻机及绞车控制系统发展现状与趋势30-32
1.4 石油钻机自动送钻技术现状及发展32-35
1.5 本文研究内容和章节安排35-36
1.6 本章小结36-39
第2章 电机直驱型单轴一体化绞车结构设计及分析计算39-66
2.1 概述39-41
2.2 总体方案、结构组成及传动流程设计41-43
2.3 绞车技术参数设计43
2.4 绞车有限元分析43-52
2.4.1 有限元分析的基本原理44-45
2.4.2 绞车滚筒的有限元计算45-50
2.4.3 绞车滚筒轴的有限元计算50-52
2.5 绞车滚筒缠绳计算52-54
2.6 专用变频调速电机结构设计及性能分析54-62
2.6.1 专用变频调速电机结构设计54-56
2.6.2 变频调速电动机技术参数设计56-58
2.6.3 变频调速电动机特性分析58-62
2.7 绞车盘式刹车系统设计62-64
2.8 本章小结64-66
第3章 基于钻机绞车的起升系统动力学特性研究66-108
3.1 概述66
3.2 JC30DB-WZ 型交流变频电驱动单轴绞车起升特性分析66-69
3.3 钻机起升系统动力学分析69-87
3.3.1 起升系统力学模型建立与运动微分方程组的推导70-74
3.3.2 起升系统运动微分方程组的解析解74-82
3.3.3 基于 Matlab 的起升系统运动微分方程组的数值解82-87
3.4 基于传递函数方法钻机起升系统分析87-98
3.4.1 起升系统的动力学模型87-90
3.4.2 起升系统运动方程组的建立90-93
3.4.3 起升系统运动方程组的求解及结果93-98
3.5 起升系统动载分析98-100
3.6 起升系统中井架的刚度与振动分析100-106
3.6.1 井架计算模型的建立101-102
3.6.2 井架强度与刚度分析102-106
3.6 本章小结106-108
第4章 钻机起升系统的仿真研究108-124
4.1 概述108-109
4.2 钻机起升系统仿真建模109-110
4.3 钻机起升系统仿真110-123
4.3.1 基本载荷的仿真110-120
4.3.2 实际钻井起升系统的仿真120-121
4.3.3 减少钻机起升系统动载的方法研究121
4.3.4 考虑系统弹性时钻机起升系统的仿真121-123
4.4 本章小结123-124
第5章 自动送钻系统及其智能控制研究124-153
5.1 概述124-125
5.2 JC30DB-WZ 型单轴绞车自动送钻传动系统设计125-127
5.3 JC30DB-WZ 型单轴绞车自动送钻计算机控制系统设计127-131
5.3.1 被控参数选择127-129
5.3.2 控制系统设计129-131
5.4 自动送钻计算机控制系统控制算法设计131-144
5.4.1 内环钻速控制算法131-132
5.4.2 外环钻压控制方法132-144
5.5 粒子滤波算法探讨144-151
5.5.1 粒子滤波器的基本原理145-149
5.5.2 在钻井系统中的应用分析149-151
5.6 本章小结151-153
第6章 JC30DB-WZ型钻机绞车工程试验研究153-174
6.1 概述153
6.2 实钻渤3-斜60井工程数据153-158
6.3 ZJ30/1700DB 交流变频电驱动钻机参数158-160
6.4 现场工程试验方案、仪器及过程160-166
6.4.1 试验方案160
6.4.2 主要试验仪器160-165
6.4.3 试验步骤165-166
6.5 试验数据处理与结果分析166-172
6.5.1 钻机起升曲线的绘制与起升性能分析166-167
6.5.2 死绳固定器处压力变送器采集的钻机起升工况死绳拉力167-169
6.5.3 绞车输出扭矩与转速试验结果与理论设计对比169-170
6.5.4 起升动载的试验结果与理论计算结果对比170-172
6.6 本章小结172-174
第7章 结论与展望174-179
参考文献179-187
致谢187-188
攻读博士学位期间已发表或录用的论文188-191
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