【摘要】：LK500型頂驅(qū)上卸扣裝置是典型的機(jī)電液一體化復(fù)雜系統(tǒng),包括機(jī)械、液壓、控制器等元件,控制器控制液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)傾斜裝置、背鉗、防噴器完成取送鉆桿、接立根、防止泥漿噴涌等操作,其突出優(yōu)勢(shì)是顯著提高鉆井作業(yè)效率。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)是研究復(fù)雜系統(tǒng)中各學(xué)科相互作用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)分析理論。MDO通過集成不同學(xué)科建模理論、分析及計(jì)算方法,采取有效的優(yōu)化策略,獲得整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的最優(yōu)解。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性是評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的重要指標(biāo),復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性包括機(jī)械、液壓、控制等多個(gè)方面。本文通過以下幾個(gè)方面對(duì)LK500型頂驅(qū)上卸扣裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析及優(yōu)化研究:(1)建立上卸扣傾斜裝置機(jī)械、液壓、控制數(shù)學(xué)模型,并采用PID控制方法對(duì)傾斜裝置并聯(lián)液壓缸進(jìn)行同步控制。選取MDO中的多學(xué)科可行法(Multidisciplinary Feasible,MDF)及協(xié)同優(yōu)化法(Collaborative Optimization Approaches,CO),建立優(yōu)化框架,選取多目標(biāo)遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)中的三種算法及Pareto Explorer(PE)算法中的兩種算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明CO優(yōu)化框架下采用PE算法得到結(jié)果更優(yōu);(2)搭建基于i SIGHT軟件的MDF框架下機(jī)電液復(fù)雜系統(tǒng)聯(lián)合仿真優(yōu)化平臺(tái),采用PE優(yōu)化算法對(duì)已建立的仿真模型進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明PID控制方法可有效提高并聯(lián)液壓缸同步率。通過與數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,在保證強(qiáng)度剛度的同時(shí)系統(tǒng)總體質(zhì)量下降,液壓系統(tǒng)功率下降,控制精度提高,優(yōu)化仿真平臺(tái)搭建合理;(3)針對(duì)優(yōu)化后的上卸扣裝置進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng),液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析,得到各關(guān)鍵部件運(yùn)行過程中的載荷、壓力、流量特性,結(jié)果表明上卸扣裝置運(yùn)行平穩(wěn),驗(yàn)證了優(yōu)化方案的合理性,結(jié)合PLC編寫關(guān)鍵部件液壓控制程序段,最終得到性能可靠的頂驅(qū)上卸扣裝置。本論文的研究方法及成果可為頂驅(qū)上卸扣裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)與技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P634.4

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本文編號(hào)：2682817