旋扣控制是連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。由于在高壓腔內(nèi)進(jìn)行上卸扣操作,無法直接進(jìn)行觀察,并且還存在鉆井液上頂力等外載荷作用,因此控制難度較大。通過分析連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)上卸扣操作步驟,提出旋扣操作的關(guān)鍵是運(yùn)動(dòng)同步和載荷平衡控制,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了旋扣液控回路方案,并利用AMESim軟件建立了仿真模型。仿真分析結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的旋扣液控回路可使動(dòng)力鉗處于上下浮動(dòng)狀態(tài),有利于將螺紋上的軸向載荷限制在合理范圍內(nèi),能夠滿足連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)旋扣控制要求。 

【文章來源】：液壓與氣動(dòng). 2020,(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)上卸扣裝置

根據(jù)旋扣控制要求,擬定了旋扣液控回路方案,包括旋扣機(jī)構(gòu)液控回路和平衡機(jī)構(gòu)液控回路兩部分,如圖2所示[4-5]。旋扣機(jī)構(gòu)的液控回路見圖2左半部分所示,執(zhí)行器為4個(gè)低速大扭矩馬達(dá),回路中配置了比例換向閥、壓差補(bǔ)償器、比例減壓閥以及壓力和轉(zhuǎn)速傳感器等。比例換向閥可以無級(jí)調(diào)整閥口開度,由于壓差補(bǔ)償器的作用,比例換向閥閥口兩端壓差保持恒定,因此通過控制比例換向閥的閥口開度就能無級(jí)調(diào)整供油流量,配合轉(zhuǎn)速傳感器,可以根據(jù)工況準(zhǔn)確控制鉆桿轉(zhuǎn)速。此外利用比例減壓閥和壓力傳感器可以無級(jí)調(diào)整馬達(dá)的最大工作壓力,以便限制旋扣扭矩,起到保護(hù)接頭螺紋的作用。

圖3表示螺紋旋扣運(yùn)動(dòng)模型,假設(shè)鉆桿接頭以轉(zhuǎn)速ωx正向旋轉(zhuǎn),則螺紋面上中徑D處的O點(diǎn)沿x軸的切向速度v2=ωxD/2,而其軸向運(yùn)動(dòng)速度設(shè)為v1。由圖3中左側(cè)圖所示幾何關(guān)系可得O點(diǎn)沿i軸和j軸的速度分別為:


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