自升式钻井平台悬臂梁齿轮齿条驱动系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com自升式钻井平台悬臂梁齿轮齿条驱动系统设计术口王龙庭口徐兴平口徐长航口刘广斗口张辛中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580摘要：以某自升式钻井平台为例，采用“电机+变速箱+小传动轮+齿务”方式驱动悬臂梁移动。通过悬臂梁的结构及悬臂梁上的设备质心确定移动悬臂梁所需的推力。计算悬臂梁齿轮齿条几何参数。并设计悬臂梁与齿轮齿条的连接结构及悬臂梁驱动控制系统，合理配置驱动系统电机功率和减速器传动比。通过采用闲环交流变频控制方式，对悬臂梁速度进行反馈和控制．实现左右两侧悬臂梁的同步移动。关键词：自升式钻井平台悬臂梁齿轮齿条结构设计驱动控制中图分类号

2、：THt22文献标识码：A文章编号：1000—4998f2015)03—0018—05Abstract：Ittakesaself—elevatingdrillingplatformasthesampletomovethecantileverbeambythemodeof“motor+gearbox+smalldrivewheel+rack”．Therequiredpushforcetomovethecantileverbeamisdeterminedbythecantileverstructureandthecentreofgravityoftheinstallationweigh

3、tonthecantilever．Thegeometricparametersofthegearrackofthecantileverbeamshouldbecalculatedwhendesigningthelinkagestructurebetweenthecantileverbeamandthegearrackandthedrivingcontrolsystemofcantileverbeamwiththerationalallocationofthemotorpowerofthedrivingsystemandthetransmissionratioofthespeedre

4、ducer．Aclosed—loopAC~equencycontrolmodeisintroducedtoconduct~edbackandcontrolofthespeedofthecantileverbeaminanattempttoachievesynchronizedmovementsatleftandrightsidesofthecantileverbeam．KeyWords：Self-elevatingDrillingPlatformCantileverBeamGearRackStructuralDesignDriveControl悬臂梁自升式钻井平台是目前海洋石油勘探

5、开发的油井进行钻井作业。悬臂梁是支撑井架并可在平台的主要装备]．它可通过钻井模块的纵横向移动实现内外自由伸缩的钢结构．由两个完全相同的箱形梁组打丛式井的目的。根据悬臂梁的移动方式可以把悬臂成。箱形梁上部通过两根横梁连接。井架随钻台在横梁梁分为三种：传统型、—y型和旋转型]。其中，传统型上可左右移动。这种类型的悬臂梁平台可以进行勘探悬臂梁(即悬臂梁沿平台基座纵向滑移，钻台及井架模作业。也可以进行钻井作业．还能进行修井。悬臂梁的块沿悬臂梁上的横向轨道横向滑移)由于技术成熟和造使用扩大了井架的活动空间，每次平台就位后，平台所价相对低廉而受到平台设计制造公司的青睐。钻丛式井数量增多，工作效

6、率显著提高。传统悬臂梁的移动目前一般采用液压驱动方式，悬臂梁系统为平台钻、修井系统的纵向移动机构，即“液压油缸+棘爪”推移方式，技术上相对成熟可靠，它主要由悬臂梁、驱动系统、悬臂梁基座、悬臂梁锁紧可以实现悬臂梁步进式的滑移。由于依靠液压油缸的机构等组成。往复运动间断地推动悬臂梁移动．移动速度缓慢，而且悬臂梁系统的主要设计参数：钻台最大组合载荷需要人为扳动压重块，工作效率较低，液压油缸容易漏为5400kN，最大纵向移动距离为1．2ru，钻台横向移油，液压系统维护较困难，结构复杂，用钢量大，移动系动最大移动距离为±3．6rl1．井架支座间距为9．144mx统制造和安装精度要求高，因此生

7、产制造困难。而齿轮9．144In。齿条滑移方式能实现连续平稳滑移，并且可根据需要设计的悬臂梁截面为箱形结构，即“Ⅱ”形结构，梁调整滑移速度。研究开发移动迅速、便捷，以及制作方长度为30nl，高4．7ITI。梁上下翼板宽度均为950mln，便的齿轮齿条式悬臂梁系统，可以提高海洋钻井、修井上下翼板厚度为50mill。腹板有4种厚度：26mm、28平台的工作效率C6-7]mm、32mm和36mm。梁的腹板高度很高。因此必须在两端设有扶强材．防止腹板失稳．扶强材截面为T形结1