对钻杆矫直机电液比例方向阀液压系统设计

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1、石油机械CHINAPE。‘1。ROIEUMMACHINERY2014年第42卷第3期●钻井技术与装备钻杆矫直机电液比例方向阀液压系统设计高凯(中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院)摘要：目前的钻杆矫直方式对人员的操作技能有较高要求，不仅效率低，而且操控性能和矫直精度也不高通过对矫直技术展开研究，深入分析矫直机理，设计了矫直机伺服比例方向阀液压系统。对矫直机比例位置控制系统进行了研究，设计了矫直机液压系统回路，建立了比例方向阀、液压缸、传感器和放大器的数学模型．采用奈奎斯特判据对系统的稳定性进行了分析，并在Matlab

2、下建立PID控制器，分别调节比例参数、积分参数、微分参数、调控时间和稳态误差等指标对系统进行了矫正，矫正后系统的总体误差约为2．8X10～，满足矫直精度要求。关键词：钻杆；矫直机；比例方向阀；液压系统；比例位置控制；Matlah中图分类号：TE921文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．03．006DesignoftheHydraulicSystemforElectro-hydraulicProportionalDirectionalValveonDrillPipeStra

3、ightenerGaoKai(DrillingTechnologyResearchInstitute，SINOPECShengliPetroleumEngineeringCompany)Abstract：Curentlydrillpipestraighteningmodeimposesahighrequirementupontheoperatingskillofworkers．Itsefficiencyislowanditsoperatingperformanceandstraighteningprecisionar

4、enothigh．Therefore，re—searchOilstraighteningtechnologywasconducted．Anin—depthanalysisofthestraighteningmechanismwascarriedout．Theservoproportionaldirectionalvalvesystemofthestraightenerwasdesigned．Researchontheproportionalpositioncontrolsystemofthestraightenerw

5、asconducted．Thehydraulicsystemcircuitofthestraightenerwasde—signed．Themathematicalmodelofproportionaldirectionalvalve，hydrauliccylinder，sensorandamplifierwases—tablished．TheNyquisteriterionwasadoptedtoanalyzethestabilityofthesystemandthePIDcontrollerwasbuiltont

6、hebasisoftheMatlab，respectivelyregulatingtheindexessuchasproportionalparameter，integralparameter，dif-t~rentialparameter，regulationtimeandsteadystateerrorinordertocorrectthesystem．Theoverallerorofthecor—rettedsystemisabout2．8X10，satisfyingtherequirementofstraigh

7、teningprecision．Keywords：drillpipe；straightener；proportionaldirectionalvalve；hydraulicsystem；proportionalposilioneontrol：Matlab主要根据经验确定矫直下压行程，手动控制设备下。这种矫直方式对操作者的操作技能有较高要求，不仅矫直效率低，而且操控性能和矫直精度不钻井过程巾由于摩擦、碰撞或挤压等原【大J，钻高～。由于缺乏高性能的矫直设备，钻杆的使用杆易发生弯曲变形，在旋转钻进时产生偏移，造成质量难以保

8、障。磨损加剧和井身结构变化，影响钻井质量。目前，为此，笔者通过对矫直技术展开研究，深人分常采用压力矫直机对石油钻杆进行矫正，操作人员析矫直机理，设计了矫直机伺服比例方向阀液压系基金项日：胜~iJTPit罔钻井院科研项日“钻柱白动化处理关键技术研究与装备试制”(2012AA09A203)c、2014年第42卷第3期高凯：钻杆矫直机电液比例方向阀液