發(fā)布時(shí)間：2020-08-18 15:08

【摘要】：國(guó)產(chǎn)車載鉆機(jī)的研發(fā)處于起步階段,功能上滿足使用要求,但是存在電液控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能研究不足和鉆進(jìn)操作過于依賴鉆工經(jīng)驗(yàn)的問題。本文從電液控制系統(tǒng)和控制策略兩方面開展研究。(1)研究了回轉(zhuǎn)和給進(jìn)兩大關(guān)鍵回路在正常鉆進(jìn)、掃孔鉆進(jìn)、上卸扣、起下鉆及強(qiáng)力起拔等復(fù)雜工況負(fù)載特性,以動(dòng)態(tài)負(fù)載特性的驅(qū)動(dòng)和控制要求為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,開發(fā)了車載鉆機(jī)電液系統(tǒng)。(2)建立了回轉(zhuǎn)回路和給進(jìn)回路的動(dòng)力學(xué)分析模型,通過AMESim軟件分析了回轉(zhuǎn)回路在空載快速啟停、帶載啟停、卡鉆及在波動(dòng)負(fù)載等復(fù)雜工況下的動(dòng)態(tài)特性,得到了回轉(zhuǎn)系統(tǒng)壓力響應(yīng)時(shí)間:空載啟動(dòng)壓力響應(yīng)時(shí)間0.3s,帶載啟動(dòng)壓力響應(yīng)時(shí)間0.9s;空載停止和帶載停止壓力響應(yīng)時(shí)間0.2~0.3s;通過仿真分析,優(yōu)選了回轉(zhuǎn)馬達(dá)補(bǔ)油管路的通徑(32mm);分析了給進(jìn)回路在空載快速下放和提升、帶載提升和下放以及沖擊負(fù)載等復(fù)雜工況的動(dòng)態(tài)響應(yīng),針對(duì)快速下放工況中M7閥與管路防爆閥流量匹配的難題,提出了降低防爆閥開啟先導(dǎo)壓力的系統(tǒng)優(yōu)化方案。(3)測(cè)試了回轉(zhuǎn)回路和給進(jìn)回路啟動(dòng)、停止和階躍載荷等典型工況的動(dòng)態(tài)特性,獲取了系統(tǒng)的時(shí)域特征�；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)系統(tǒng)啟動(dòng)壓力響應(yīng)時(shí)間在0.23s~0.94s之間,正反轉(zhuǎn)穩(wěn)定壓力分別為11.77MPa和11.23MPa,穩(wěn)定后壓力波動(dòng)幅度0.12MPa,說明回轉(zhuǎn)回路的響應(yīng)快、跟隨性好、超調(diào)量小,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。測(cè)試分析了給進(jìn)回路快速下放、快速提升和慢速下放等工況的動(dòng)態(tài)特性,通過提高M(jìn)7閥先導(dǎo)控制彈簧剛度的方式降低主閥芯反應(yīng)速度,優(yōu)化了與管路防爆閥的匹配特性,使空載快速下放工況的工作壓力由28MPa下降為7MPa,提高了運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。(4)針對(duì)鉆進(jìn)過程中鉆壓和轉(zhuǎn)速控制依賴司鉆經(jīng)驗(yàn)的局限性,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提取鉆壓和轉(zhuǎn)速智能控制中工況判別特征,獲取輸入值與輸出值之間的連接矩陣,通過學(xué)習(xí)鉆進(jìn)過程7個(gè)主要監(jiān)控參數(shù)與3個(gè)與鉆壓和轉(zhuǎn)速相關(guān)的控制信號(hào)之間的映射關(guān)系,建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鉆壓和轉(zhuǎn)速控制方案。(5)型式試驗(yàn)結(jié)果顯示,ZMK5530TZJ100型全液壓車載鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求;該鉆機(jī)工業(yè)性試驗(yàn)在晉城寺河礦完成L形鉆孔一個(gè),最大孔深1675.39m,電液控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠。本文一方面通過仿真模擬和試驗(yàn)的方法,揭示車載主要回路復(fù)雜工況下動(dòng)態(tài)特性,達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的;另一方面以歷史鉆井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析,實(shí)現(xiàn)鉆壓和轉(zhuǎn)速的自適應(yīng)控制。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P634.31

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本文編號(hào)：2796375