石油钻机送钻控制系统可靠性研究开题报告.doc

本科毕业设计（论文）开题报告题目：石油钻机送钻系统可靠性研究学生姓名：院（系）：电子工程学院专业班级：安全0702指导教师：张乃禄完毕时间：2023年月日1．课题的意义石油工业是一个高风险产业，油田安全生产具有十分重要的意义。加之进入新世纪，安全成为时代工业的主题，是当今乃至未来重点关注的重要问题之一。是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机重要部件必须互相配合才干完毕钻机起升、循环和旋转的3项重要工作。石油钻机是完毕石油钻井任务的重要工具，从其出现之日起，就与钻井工艺密不可分。互相促进，共同发展。随着油田生产规模的扩大、原油产量的提高，使油田的集输解决量不断增长，原有工艺和系统出现了很多问题。因此对于石油钻机送钻控制系统的可靠性研究刻不容缓。石油钻机自动送钻系统是钻机自动控制技术的重要发展方向之一，自动送钻就是指钻机在正常钻进过程中,不依靠司钻人员调节,而是按照钻井工艺规定,通过控制系统自动调节钻压、转速、送进钻具。自动送钻技术经历了用于带式刹车和盘式刹车两个阶段,我国的自动送钻技术起步较晚,目前,我国大部分钻机使用的刹车系统是带式刹车,但带式刹车自动送钻,由于涉及一系列的气动和机械传动装置,不容易和电控制信号接口,整个自动送钻控制系统复杂,可靠性、精确性和平稳性很难保证。盘式刹车自动送钻由于采用液压力直接控制盘式刹车的刹紧力,无需任何中间过渡环节,容易与电控制信号接口,所以盘式刹车的自动送钻容易实现遥控和自动化操作。因此，研究石油钻机送钻控制系统的可靠性,能克服人工送钻过程的不均匀性，不稳定性，可以实现钻头的连续自动给进，延长钻头的使用寿命，实现钻井过程优化，太该钻井速度，改善井身质量，减少钻井成本，一直受到石油工程界的广泛关注。对于检查控制系统或设备在正常工作过程中的工作状态,拟定潜在的危险,并对危险因素进行辨识和分析。预测这些危险对人员伤害或对设备损坏的也许性大小,为经营管理者的决策工作提供及时、全面、准确的信息资源。同时可以保证石油钻机送钻控制系统正常工作,保证原油安全生产，有效控制生产技术指标，减轻工人劳动强度,提高效率和安全系数使钻机钻井的自动化水平得到较大提高，达成良好的经济效益和社会意义。2.石油钻机的国内外研究现状（1）石油钻机的国外研究现状交流变频调速电驱动石油钻机(AC—GTO—AC石油钻机)是国外新发展起来的一种先进的电动石油钻机。这种钻机在满足石油钻井工艺规定方面具有现用机械驱动钻机和直流电驱动钻机无可比拟的优越性能。这种钻机的核心技术就是采用了交流变频调速技术。交流变频调速技术是一种涉及电动机理论、自动控制理论、电路拓朴理论、电力电子技术、微电子及计算机技术的综合性交叉技术。专家认为交流变频电驱动钻机是现代高新技术与石油钻井机械的有机结合，具有强大的生命力，是当代石油钻机的发展趋势。近年来，由于上述技术和可自关断全控技术、脉宽调制技术(PWM)、电机控制技术、矢量控制技术及直接力矩控制技术的飞速发展和应用，促进了交流变频调速技术的迅猛发展，交流变频调遣陛能，已完全达成石油钻井工艺对钻机驱动传动系统调速性能的规定。为了使油田电网供电的固定工频(50I--Iz)输出后成为可变频率，通常采用整流技术，把工频通过整流变为直流，再通过逆变技术，把直流变成可调的交流。本来采用不可自关断的半控器件，需要逼迫换流来实现逆变，而逼迫换流则需要辅助直流电源。用于换流的电源器件、电感及电容，导致逆变电路体积庞大、投资增大、换流损耗大、逆变效率低、可靠性差和由于半控器件开关频率低很难采用脉宽调制技术等问题。应用可关断全控技术以后，由于可关断器件不需要辅助换流电路、全控器件开关频率高、可靠性高、电压控制、驱动功率小、驱动电路容易实现等优越性能，克服了采用不可白关断半控器件导致逆变电路的一系列问题。PWM技术的应用，使电机力矩脉动减小，谐波分量减小，满足了交流电机的供电规定。此外，PWM技术在调节频率的同时，通过控制输出电压脉冲的宽度，调节输出交流电压的幅值，实现在逆变桥同时调节输出频率及电压。矢量控制技术通过对三相电机的3／2变换把三相的量，解耦成类似直流电机的励磁分量及转矩分量，并对其量独立控制，再通过2／3变换成交流供电的三相量来控制电机，保证了力矩控制的线性关系，从而达成了直流电机的控制特性。随着微电子技术及计算机技术的发展，法国AL—STON等公司已推出成熟的矢量控制型交流变频器，并成功地应用于石油钻机系统。ALSTON公司生产的交流变频石油钻机代表了当今世界交流变频钻机的一流水平。该钻机控制系统为分布式，其主控系统可以实时解决各种操作指令，监控各子系统的运营，及时解决故障，通过网络同各子系统进行数据互换，通过互联网完毕同外界的信息互换。该钻机有以下各子系统：扭矩控制系统(顶驱或转盘控制系统)、刹车控制