現(xiàn)代水廠自動化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計-(完整版)實用資料

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現(xiàn)代水廠自動化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)現(xiàn)代水廠自動化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計作者:董昆明作者單位:杭州蕭山供水—水廠,浙江杭州,311200刊名:電腦知識與技術(shù)英文刊名:ComputerKnowledgeandTechnology年,卷(期:2021,07(24參考文獻(5條1.郁有文;常健;程繼紅傳感器原理及工業(yè)應用20022.曾安水處理工藝過程的自動檢測和分析儀表1995(053.劉俊供水企業(yè)的自動控制與信息集成[學位論文]20044.安鵬洲;李秋涼模糊控制技術(shù)在發(fā)電廠給水自動控制系統(tǒng)中的應用[期刊論文]-發(fā)電設(shè)備2002(045.李德剛;宋欲曉工業(yè)控制機在供水廠自動化改造上的應用[期刊論文]-基礎(chǔ)自動化1999(03第6期總第166期冶金叢刊Sum.166No.62006年12月METALLURGICALCOLLECTIONSDecember2006現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及計算鄭建華(中國冶金建設(shè)集團包頭鋼鐵設(shè)計研究總院摘要近年來,由于軋鋼工藝趨向于采用無扭軋制等先進技術(shù),使軋制速度迅速提高,對冷床高速上料裝置提出了更高的要求。冷床高速上料裝置是冷床設(shè)計中的難點,也是關(guān)鍵設(shè)備,它的設(shè)計質(zhì)量與安裝精度直接決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。本文對冷床高速上料裝置進行了結(jié)構(gòu)分析與計算,對冷床的設(shè)計、維護有一定的指導意義。關(guān)鍵詞冷床;高速上料裝置;結(jié)構(gòu)分析與計算中圖分類號:TG33312文獻標識碼:A文章編號:1671-3818(200606-0018-05THESTRUCTUREANALYSISANDCALCULATIONOFFEEDINGFACILITYONMODERNSMALLCOOLING2BEDZhenJianhua(ChinaMetallurgicalConstructionGroupBaotouEngineering&ResearchCorp.ofIron&SteelIndustryAbstractInrecentyears,thespeedofrollinghasbeenimprovedbecauseofthetechnicaltrendofno2twistrolling,andtherequirementofquick2speedfeedingfacilityoncooling2bedhasbeenputforward.Thequick2speedfeedingfacilityoncooling2bedisthedifficultyandkeyequipmentindesign,itsqualityandinstallationaccuracywilldirectlyinfluencethefinalqualityoftheproduct.Thispapergivesthestructureanalysisandcalculationforthisfacility,havingsomeinstructionmeaningindesignandmainte2nanceofthecooling2bed.Keywordscooling2bed;quick2speedfeedingfacility;structureanalysisandcalculation1前言冷床是中小型棒材車間不可缺少的輔助設(shè)備之一。它的功能是將軋機軋制后經(jīng)飛剪剪切成倍尺長度的棒材,輸送并卸到冷床齒條上冷卻,使其溫度由900℃降至100~300℃,然后由冷床下料裝置將其收集成組送至輸出輥道上,再由輸出輥道將其送到冷剪剪切成定尺成品。冷床的設(shè)計質(zhì)量與安裝精度直接決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。近年來,為適應軋制制度變化繁多,產(chǎn)品規(guī)格多、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及高產(chǎn)量等要求,我院認真消化、吸收國內(nèi)外先進技術(shù),設(shè)計了一套具有同類國際先進水平的高速度、多品種、高質(zhì)量的小型型鋼和棒材冷床設(shè)備,年產(chǎn)棒材可達90萬噸,已達到了國外同類設(shè)備的先進水平。2現(xiàn)代冷床上料裝置結(jié)構(gòu)2.1冷床的設(shè)備組成冷床由三大部分組成:冷床上料裝置、鋸齒型步進式冷床本體、冷床下料裝置及輸出輥道。其中的冷床上料裝置(見圖1是冷床設(shè)計中的難點,也是咽喉設(shè)備,本文就此設(shè)備進行結(jié)構(gòu)分析與計算。1-矯直板;2-支架;3-副冷床;4-制動裙板;5-輸入輥道;6-支座;7-連桿;8-液壓缸圖1冷床上料裝置2.2冷床上料裝置的組成及其結(jié)構(gòu)分析第6期鄭建華:現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及計算?19?上料裝置由輥入輥道、矯直板、制動裙板及氣動分鋼裝置組成。上料裝置的結(jié)構(gòu)特點是在120m長度方向上每12m布置一液壓缸,所有液壓缸同步運行,通過連桿、同步軸帶動裙板同時升降。該裝置的性能特點是:在同步軸上設(shè)置接近開關(guān),檢測和控制提升裙板的升降位置,保證動作準確可靠;液壓缸的控制閥采取就近配置,以最大限度地減少壓力誤差,保證動作同步;在控制回路設(shè)置直動溢流閥和防氣蝕閥,配合液壓缸的優(yōu)化設(shè)計,有效地解決巨大沖擊對液壓系統(tǒng)的破壞問題,保證了液壓系統(tǒng)的安全性。液壓缸側(cè)面驅(qū)動,,在各液壓缸保持同步時,5塊提升裙板升降所需的扭轉(zhuǎn)應力,而同步軸由于是旋轉(zhuǎn)運動,幾乎不產(chǎn)生慣性力。裙板的慣性力由于分散到各個液壓缸上,機構(gòu)受力狀態(tài)得到極大改善。連桿上設(shè)有調(diào)整機構(gòu),可方便地調(diào)整裙板的上下位置。由于對機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計,電氣控制采用了計算控制技術(shù),液壓系統(tǒng)采取了安全措施,賦予了該裝置優(yōu)越的使用性能,全部裙板的水平度和直線度在工作時得到可靠保證。21211輸入輥道(1功能。將分段飛剪剪后的倍尺棒材運輸?shù)嚼浯矃^(qū)并加速,使棒材產(chǎn)生一定的初拉力,保持棒材在平直狀態(tài)下運行,也使棒材被剪斷后能夠快速升速,與其后一根仍在軋制的棒材拉開距離。(2輸入輥道參數(shù)輥子直徑:188mm;輥身長度:175mm;輥間距:1200mm;軋件速度:4.5~18m/s;輥道線速度:4.5~20m/s;輥道輥面與水平夾角:12°(前部由0°逐漸過渡到12°。(3傳動結(jié)構(gòu)輥子懸臂安裝,采用交流變頻電機單獨傳動。為了使棒材能夠順利滑入制動板,輥道向冷床部傾斜,其角度由0°逐漸傾斜到12°。輥子直接裝在電機軸上運轉(zhuǎn),電機選用一種新型高效節(jié)能調(diào)速加強型變頻電機。該電機調(diào)速范圍寬,震動噪音低,外形尺寸小、重量輕。(4控制要求所有輥道均為不可逆連續(xù)運轉(zhuǎn)。根據(jù)末架軋機軋制速度預先設(shè)定輥道速度。為避免棒材開始制動時尾部與后一棒材頭部干涉,同時使熱金屬檢測器可靠地檢測到棒材的尾部,輥道速度應大于軋制速度的5%~10%。輸入輥道增速段可分為三段控制。通常第一段比末架軋機軋制速度超前5%;第二段超前10%;第三段超前5%。生產(chǎn)不同規(guī)格軋件時,采用不同的超前量。(5輸入輥道的長度(見圖2輸入輥道的長度可分兩段,第一段為增速段,第二段為制動段。圖2前段輥道長度計算圖前段輥道的長度決定棒材間拉開的距離,而此距離的大小直接影響制動板的制動和卸料。將脫離軋機的棒材首先在輥道速度下由軋速升至輥道速度需要用的時間設(shè)為t1;升速所走的距離為S1。則t1=(V1-V0/a(1S1=V0?t1+12a?t21(2式中V———軋制速度m/s;V1———輥道速度(第二段升速輥道速度m/s;a———加速度m/s2。由此可算出S1的距離。棒材升速完成后,鋼材先要按照勻速繼續(xù)運行一段距離后才開始制動。這段距離為S2,仍在軋制中的棒材以V勻速運行的距離為S,可計算出前后兩根棒材的頭尾間距SD。SD=S1+S2+S0(3一般應保證SD≥V1?t/2(t為制動板由低位到高位的動作時間。根據(jù)不同規(guī)格,不同成品速度可得出一系列滿足不同要求的卸鋼速度。21212制動裙板2.2.2.1功能制動裙板是位于輸入輥道一側(cè)的一條可在垂直方向上下運動的板。利用板與鋼材之間的磨擦阻力使鋼材制動,并通過提升運動把鋼材送入冷床矯直板。2.2.2.2結(jié)構(gòu)制動裙板是由多個液壓缸驅(qū)動的。液壓缸推動曲柄連桿使長軸旋轉(zhuǎn)帶動制動裙板升降,通過液壓?20?冶金叢刊總第166期控制回路,可準確控制制動裙板的上升、下降及中間停位。傳動長軸上裝有接近開關(guān),用于檢測裙板的高位和低位。這種傳動形式結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,動作可靠。由于不同規(guī)格產(chǎn)品的軋制速度不同,所以制動距離也不同。在冷床前制動段設(shè)置若干液壓離合器,當制動距離需要改變時,只需根據(jù)計算調(diào)整各液壓離合器的離合位置,就可改變制動裙板的制動長度。為了增加軋制的制動距離,減小冷床本體的寬度尺寸,在進入冷床本體前又增加一段副冷床,既達到生產(chǎn)工藝的要求,又能減輕設(shè)備的重量。2.2.2.3制動裙板的參數(shù)軋件長度:114m;撥料塊總長:165m(冷床前45m;撥料塊寬度:130m;撥料塊與水平面夾角:35°;撥料塊升降速度:0.15~0.3m/s。2.2.2.4棒材進入冷床前的制動順序:(1分段剪剪切棒材,剪切的長度是按冷床寬度或根據(jù)用戶要求自動設(shè)定的。(2棒材頭尾之間的分離是通過輥道增速和在冷床入口設(shè)置一個拔鋼裝置實現(xiàn)的。(3剪切后的棒材卸入制動板后開始制動,靠自然磨擦制動。(4具有三個工作位置的制動裙板的連續(xù)動作可預先設(shè)置。低位:從輥道上將棒材卸到制動裙板;中位:制動第一根棒材的同時將后一根運行中的棒材擋在輥道低位區(qū)域;高位:將制動后的棒材卸到冷床矯直板。2.2.2.5制動裙板制動距離的計算在設(shè)計中,為保證移送速度最高的軋件能夠定位于指定的冷床上的位置,必須有足夠的制動距離,這就要求冷床前制動板要有足夠的長度。(1軋件上冷床的制動過程(見圖3圖3冷床上鋼裝置及副冷床結(jié)構(gòu)圖根據(jù)成品軋機軋制速度與臨界速度的關(guān)系,軋件在冷床的制動過程可分為不同階段。精軋機軋制速度小于臨界速度時,則軋件上冷床的制動過程有以下兩個階段。第一階段:軋件在制動裙板上表面(E面向下運行和向前滑行;第二階段:軋件在制動裙板上表面(E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間向前滑行。如果成品軋機軋制速度大于臨界速度,則軋件上冷床制動過程有以下四個階段。第一階段:軋件在制動裙板上表面(E面向下運行和向前滑行;第二階段:軋件在制動裙板上表面(E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間向前滑行;第三階段:軋件在副冷床內(nèi)側(cè)壁(G面向下運行,及向前滑行;第四階段:軋件在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面和H面之間向前滑行。(2計算軋件在制動裙板上表面(E面上的制動距離。圖4軋件在制動裙板表面受力分析首先確定軋件在E面向下運行的時間。軋件在E面向下運動時的受力分析見圖4。軋件在E面下向運動的加速度a′由滾動加速度a1′和滑動加速度a2′兩部分組成。a′=a1′+a2′(4若軋件為非圓折面,則a1′=0根據(jù)動量矩定理Jz?ε=ΣMe(Fe式中Jz———軋件對中心軸的轉(zhuǎn)動慣量,Jz=0.5mR2;ε———軋件滾動角加速度,ε=a1′/R;ΣMe(Fe———外力對軋件中心軸力矩,ΣMe(Fe=mgfcosα?R;f———軋件與E面磨擦系數(shù);g———重力加速度;α———E面與水平面的夾角。則:軋件向下運行滾動加速度a1′=2fgcosα(5因mgsinα-mgfcosα=ma2′故a2′=g(sinα-fcosα(6由(5、(6式代入(4式得:第6期鄭建華:現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及計算?21?a′=g(fcosα+sinα(7因此,軋件在E面向下運行的時間t1=2S′/a′即:t1=2S′/g(fcosα+sinα(8式中m———軋件質(zhì)量;S′———軋件在E面向下的運行距離(可近似為上鋼裝置上表面寬度。軋件在E面制動減速度計算如下:由于ma1=mgfcosα故:a1=gfcosα(9式中a1———軋件在制動裙板上表面制動減速度;mg———軋件重力;f———磨擦系數(shù)。軋件在E面的制動距離S1計算如下:S1=V0t1-12a1t21(10將(8、(9式代入(10式,得:S1=V02S′/g(fcosα+sinα-fS′cosα/(fcosα+sinα(11式中S1———軋件在制動裙板上的表面制動距離;S′———軋件在制動裙板上的表面向下運行距離;V0———軋件向前運行(軋制方向初速度;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù);α———制動裙板上表面與水平面夾角。(3確定軋件在E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間的制動距離①確定軋件在E面與F面之間向前滑行的初速度將(8、(9式代入V1=V0+a1t1,得出V1=V0-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα(12式中V1———軋件在E面與F面之間向前滑行的初速度;V0———軋件向前運行初速度;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù);S′———上鋼裝置上表面寬;α———上表面與水平面夾角。②確定軋件制動減速度軋件在E面與F面之間的受力分析見圖5。由圖5可知,垂直、水平方向的力平衡條件為:P1cosα+P2cosβ=mg(13圖5軋件在上鋼裝置與副冷床外側(cè)壁之間的表面受力分析P1sinα=P2sinβ(14由(P1+P2f=ma2,代入(13、(14式得:a2=gf(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ(15式中P1———E面對軋件的作用力;P2———F面對軋件的作用力;α———E面與水平面夾角;β———F面與水平面夾角;m———軋件質(zhì)量;g———重力加速度;a2———軋件在制動裙板上表面與副冷床外側(cè)壁之間的制動減速度。③確定軋件在E面與F面之間制動距離軋件在E面與F面之間制動距離S2=V1t2-12a2t22,將(12、(15式代入得:S2=[V0+gfcosαg(fcosα+sinα]t2-12[gf(1+sinαsinβ/(cosα+cosαctgβ]t22(16式中V———軋件向前運行初速度;t2———軋件在E面與F面之間向前滑行的時間(該時間與制動裙板技術(shù)特性有關(guān)。(4計算軋件在副冷床內(nèi)側(cè)壁(G面以及軋件在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面與H面之間的制動距離。同理軋件在副冷床側(cè)壁(G面以及其在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面與H面之間的制動距離S3和S4分別按照上述S1、S2的計算方法可得:S3=[V0-cosα2S′/g(fcosα+sinα-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ]?2S″(fcosγ+sinγ-fS″cosγ/(fcosγ+sinγ.(17S4=(cosγ+sinγtgθ[V-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα]-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ-?22?冶金叢刊總第166期gfcosγ2S″/g(fcosγ+sinγ2/[2gf(1+sinγsinθ](18式中V———軋件向前運行的初速度;α———E面與水平面夾角;β———F面與水平面夾角;γ———G面與水平面夾角;θ———H面與水平面夾角;S′———E面寬度;S″———G面寬度;t2———軋件在E面與F面之間向前滑行的時間;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù)。(5確定軋件上冷床的制動距離軋件上冷床的制動距離S為上述4個階段制動距離之和,即S=S1+S2+S3+S4,將(11、(16、(17和(18式代入并進行整理可得:S=K1V20+K2V0+K3(19式中K1、K2、K3———與制動裙板及副冷床結(jié)構(gòu)型式、材質(zhì)、技術(shù)參數(shù)等有關(guān)的常數(shù);V0———軋件向前運行初速度。由(19式可以看出,軋件上冷床的制動距離S與軋件向前運行(軋制方向的初速度V呈二次函數(shù)曲線關(guān)系。21213氣動分鋼裝置氣動分鋼裝置安置在活動段裙板的入口處,其作用是當前一根定尺棒材的尾部正下滑和制動時,由氣缸將可動撥鋼器抬起,防止下一根鋼材頭部進入裙板。在拔鋼器抬起的同時,活動裙板升主中位,后一根鋼材沿裙板側(cè)面制動運行,拔鋼器的運動與活動裙板的運動和下一根鋼的頭部位置同步。在棒材運行速度低于10m/s時,不采用氣動分鋼裝置。氣動分鋼裝置包括氣缸操縱擺桿機構(gòu)和插銷固定機構(gòu)。它的安裝位置是根據(jù)軋制產(chǎn)品規(guī)格品種的不同,需要制動的時間或距離來決定的,可在冷床輸入輥道上由人工任意放置調(diào)整,操作非常靈活方便。21214矯直板矯直板位于冷床入口側(cè),由制動裙板拔入的軋制棒材首先落到矯直板上,使棒材保持最大平直度。矯直板每塊長1.15m,寬250mm,上有10個齒形,塊與塊之間只留出動齒條移動間隙,安裝在定支架上。3結(jié)束語近年來,由于軋鋼工藝趨向于采用無扭軋制,采用緊湊的平立輥軋機、先進活套、計算機控制等手段,使軋制速度迅速提高。這樣一來,就對軋線后部冷床工藝提出了新的發(fā)展課題。冷床上料裝置作為冷床的咽喉設(shè)備,如何解決新式高速軋機冷床的上料問題便迫在眉睫。上述介紹的新式冷床上料裝置則能夠滿足現(xiàn)代化小型型鋼、棒材車間高速軋機對冷床上料裝置的要求。相信隨著我國軋鋼設(shè)備的發(fā)展,這種高速度、多品種冷床上料裝置將會得到大力推廣應用。參考文獻[1]馬鞍山鋼鐵設(shè)計院1中小型軋鋼機械設(shè)計與計算1冶金工業(yè)出版社,19791(上接第14頁變量(反饋值;mv(t是控制器的輸出信號,Kp為比例系數(shù),Tl和Td分別是積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù),M是積分部分的初始值。4結(jié)束語隨著連鑄機技術(shù)的不斷進步,使得冶金行業(yè)對連鑄的高效化也有了更高的要求。連鑄是緊湊型的控制,因此引入PLC是提高產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件。PLC的使用不僅降低了人力物力資源,在很大程度上也降低了工作人員的勞動強度,減少了很多不安全因素,提高了鋼坯的質(zhì)量。實現(xiàn)了全面自動化控制,能安全、穩(wěn)定、高效運行,各項指標基本上達到了設(shè)計要求。參考文獻[1]張萬忠.可編程控制器應用技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社.[2]廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.[3]廖常初.S7-300/400PLC應用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社.[4]馮聚和.煉鋼設(shè)計原理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.[5]何建平.可編程序控制器及其應用[M].重慶:重慶大學出版社.液體立式自動包裝機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計張凱,郝靜(南通職業(yè)大學,江蘇南通226007摘要:目前,我國包裝機械不斷發(fā)展壯大,其市場前景非?？捎^,包裝機械的技術(shù)要求也在不斷的提高?，F(xiàn)在市場上大多包裝機械結(jié)構(gòu)復雜、造價高,多適用于大型的包裝企業(yè),一般中小型企業(yè)難以承受。為此,對液體立式自動包裝機進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計并確定了主要技術(shù)參數(shù)。該機具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、出現(xiàn)故障易排查等特點。關(guān)鍵詞:自動包裝機;立式;液體;結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號:TS103．9文獻標識碼:A文章編號:1003－188X(202111－0118－040引言隨著食品行業(yè)的快速發(fā)展,對食品的包裝質(zhì)量要求也越來越高。優(yōu)質(zhì)高效的包裝設(shè)備不僅提升行業(yè)的自動化程度,還能提高生產(chǎn)效率,大幅度降低成本。包裝機械在技術(shù)發(fā)展上將會朝著以下4個方向努力:①結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化;②結(jié)構(gòu)運動高精度化;③控制智能化;④機械功能多元化[4－10]。據(jù)中國機械工業(yè)聯(lián)合會預計,從2021年到2021年,食品與包裝機械業(yè)總產(chǎn)值有望突破6000億元,每年平均增速約維持在16%的水平。目前,食品包裝機械競爭日趨激烈,未來應配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢,促進包裝設(shè)備總體水平提高,尤其針對中小型企業(yè),發(fā)展多功能、高效率、低消耗的食品包裝設(shè)備,具有非常重要的意義。1主要組成部分及主要技術(shù)參數(shù)包裝機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要參數(shù):生產(chǎn)能力/袋·min－1:2050包裝質(zhì)量/g·袋－1:500包裝計量精度/%:－22薄膜最佳材質(zhì):聚丙烯薄膜寬度/mm:260供料壓力/MPa:1電源電壓/V:380收稿日期:2021－02－24作者簡介:張凱(1966－,男,哈爾濱人,副教授,(E－mailzhang-kaiabc@sina．com。通訊作者:郝靜(1968－,女,哈爾濱人,副教授,(E－mailhao-jing200@sina．com。整機功率/kW:0．75外型尺寸/mm:600?600?12101．電動機2．減速器3．卷筒4．牽引輥輪5．翻領(lǐng)式袋成型器6．供料箱7．進料筒8．縱封器9．橫封器10．包裝材料11．切斷裝置圖1包裝機2工作工藝流程包裝機的工藝流程如圖2所示。3工作原理液體物料自供料箱經(jīng)包裝機的頂部后,經(jīng)計量后送入進料筒。卷筒上的包裝材料(如聚丙烯薄膜經(jīng)三道牽引輥輪引導入進料筒外壁的同時,被翻領(lǐng)式袋成形器逐漸卷繞成對接筒狀,縱封器上的一對連續(xù)逆向回轉(zhuǎn)的縱封滾輪在對接處加熱加壓將其縱向熱封牢固?？v封輥輪除起熱封作用外,同時還對薄膜進行拉送。被包裝物料由下料槽與成型器內(nèi)壁組成的充填筒導入塑料袋內(nèi)[5]。由橫封器進行橫向熱封形成橫向封口,切斷裝置上的旋轉(zhuǎn)切刀與固定切刀相接觸時將橫向封口沿中線切斷分開,完成包裝袋的頂封和下一個袋子的底封。底封后的包裝袋又可直接向袋內(nèi)下料,隨之移動一個工位完成頂封封口,再經(jīng)過切斷裝置切斷,完成包裝工序,產(chǎn)品由運輸裝置運走。整個包裝過程是全自動連續(xù)的。圖2包裝機的工藝流程4傳動系統(tǒng)方案的總體設(shè)計[6－7]1帶式輸送機的傳動系統(tǒng)。采用兩級圓柱齒輪減速器的齒輪傳動。2原始數(shù)據(jù)。輸送帶的有效拉力F=2000N,輸送帶的工作速度v=0．065m/s,輸送帶的滾桶直徑d=140mm。3工作條件。兩班制工作,空載啟動;載荷平穩(wěn),常溫下連續(xù)(單向運轉(zhuǎn),工作環(huán)境較好;三相交流電源,電壓為380/220V。4電動機的選擇。(1電動機容量選擇。據(jù)已知條件由計算得知工作機所需有效功率為Pw=pv1000=0．13kW設(shè)η軸為滾動軸承效率,η軸=0．99;η01為齒式聯(lián)軸器效率,η01=0．99;η齒為8級齒輪傳動效率,η齒=0．97;η筒為輸送機滾筒效率,η筒=0．96。估算傳動系統(tǒng)總效率為η=η201?η4軸?η2齒?η筒=0．86工作機所需的電動機功率為pr=pwη=0．15kWY系列三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)中應滿pm≥pr,因此綜合應選電動機額定功率pm=0．75kW。(2電動機的轉(zhuǎn)速選擇。據(jù)已知條件由計算得知輸送機滾筒工作轉(zhuǎn)速,則nw=60vDπ≈8．92r/min選定Y90S－6型三相異步電動機額定功率為0．75kW,滿載轉(zhuǎn)速為910r/min．電動機中心高H=90mm,軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器,軸段的直徑和長度分別為D=24mm,E=50mm。5傳動比的分配。帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比為i=nmnw=102．1i∑=i12?i23=ii01?i34?i45=17．02i12=1．3槡i=4．703i23=ii12=4．178傳動系統(tǒng)各傳動比為i01=1,i12=4．703,i23=4．178,i4=66傳動系統(tǒng)的運動和動力學參數(shù)設(shè)計。傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算如下:(10軸—電動機軸。n=910r/minp=0．173kWT=9550pn=1．815N·m(21軸—減速器中間軸。n1=ni01=910r/minp1=pη01=0．171kWT1=Ti01η01=1．797N·m(32軸—減速器中間軸。n2=n1i12=193．49r/minp2=p1η12=0．1642kWT2=T1i12η12=8．116N·m(43軸—減速器低速軸。n3=n2i23=46．31r/minp3=p2η23=0．158kWT3=T2i23η23=32．562N·m(54軸—工作機。n4=n3=46．31p4=p3η34=0．155kWT4=T3i34η34=31．91N·m5關(guān)鍵部件設(shè)計5．1封口器5．1．1封口器的分類封口器械是指在充填工序之后,對包裝袋進行密封封口的裝置。封口器按照封口方式的不同可以分為熱壓式、熔焊式、卷邊式、滾壓式、旋合式、結(jié)扎式等幾種型式。其中,熱壓封口器主要用于各種塑料袋的封口,結(jié)構(gòu)比較簡單,性能也比較穩(wěn)定。熱壓式封口根據(jù)加熱原理和熱封裝置的結(jié)構(gòu)不同,又可分為熱板式、熱輥式、環(huán)帶式、電熱絲熔斷式、脈沖加熱式、高頻加熱式、熱刀加壓熔斷式和預熱壓紋式等多種型式。液體立式自動包裝機中的縱封器和橫封器多采用熱輥加壓式封合。5．1．2縱封器5．1．2．1結(jié)構(gòu)設(shè)計縱封器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。其主要由縱封輥、加熱線圈和隔熱座組成?？v封輥選用材料為鑄鋁,其特點是導熱快,受熱均勻,能夠維持在一定溫度范圍內(nèi)且價格較低。根據(jù)成袋要求,縱封輥寬度一般為10cm,加熱方式為帶狀加熱器,即電阻絲(銅絲包云母片,外加鐵殼。其特點是加熱時間短,能在較短的時間內(nèi)提供給縱封輥所需要的溫度;冷卻快,只要斷電便可在較短的時間內(nèi)冷卻,便于溫度的控制。由于設(shè)計的需要,兩縱封輥除加壓封合作用之外還是包裝材料(如聚丙烯薄膜拉送力的主要來源。根據(jù)聚丙烯材料的性能特點,兩縱封輥之間應保持14N左右的力。1．縱封輥2．加熱線圈3．隔熱座圖3縱封器結(jié)構(gòu)圖5．1．2．2工作原理兩個縱封輥經(jīng)過加熱線圈的預熱做連續(xù)的相對滾動,將要封合的薄膜向下輸送的過程中對薄膜加熱同時加壓,從而完成輸送封口過程。5．1．3橫封器5．1．3．1工作原理橫封輥底座在齒輪的帶動下轉(zhuǎn)動,同時帶動熱合電極作圓周運動,當兩個熱合電極相接觸時開始對塑料加熱,同時在彈簧的作用下兩熱封頭對塑料進行加壓對袋進行橫封,當兩個熱合電極分開時橫封結(jié)束。整個橫封長度一般為20mm,時間為0．19s。其中,橫封長度中的第一個10mm是下一袋的下封口,另10mm是上一袋上封口。5．1．3．2結(jié)構(gòu)設(shè)計[3－8]此橫封裝置主要設(shè)計部分在熱封頭處,為了保證熱封長度和質(zhì)量,要求兩熱封頭接觸時必須運動同步。解決這個問題,假設(shè)整個熱封頭是以軸心為圓心的兩個外切圓,其中保留它們20mm相互接觸的弧長,其它部分去掉。由弧長公式l=θr可得θ=l/r=0．4,即θ=23?,如圖4所示。1．橫封電極2．彈簧3．熱封頭圖4橫封器結(jié)構(gòu)設(shè)計5．2切斷裝置切斷相臨兩只包裝袋有熱切和冷切兩種方法。切斷方法的選擇與封口方法工作方式及切口型式有關(guān)。針對立式包裝機,一般封口方式為熱封,袋型為三邊封口袋,結(jié)構(gòu)上選用滾動切刀方式[9]。5．2．1結(jié)構(gòu)設(shè)計切斷裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5所示。其主要由動刀和定刀組成,其中定刀含有電熱刀頭,電熱刀頭和定刀座之間用彈簧連接。1．動刀2．定刀3．彈簧4．電熱刀頭圖5切斷裝置結(jié)構(gòu)5．2．2工作原理切刀的動刀通過傳動裝置做等速圓周運動,當袋的封口下落到切刀位置時,動刀與定刀相切,完成切袋工作。定刀使用電熱刀頭輔助切袋,減小動刀與定刀的接觸力,從而降低了刀頭磨損。為保證切袋質(zhì)量,動刀轉(zhuǎn)速的線速度要與走袋的速度相同。5．3翻領(lǐng)式袋成型器在實際包裝過程中,要求包裝材料不能發(fā)生縱向或橫向拉伸變形,因此所設(shè)計的成型器應適應包裝材料的自然卷曲變形。因此,設(shè)計成型器的關(guān)鍵是如何設(shè)計出一條正確的拼接曲線。拼接線的設(shè)計方法可按經(jīng)驗設(shè)計法進行設(shè)計。具體步驟如下:設(shè)空袋寬度為a,則成型器中充填筒半徑為r=a/π成型器展成平面是邊長為L的正方形薄板,即L=2a+△+δ式中△—縱封搭接寬度,一般取10mm;δ—成型器展開平面時,實際寬度比理論寬度的增值,一般取510mm。當充填筒半徑r＜75mm時,以A為圓心,2r為半徑作圓弧,然后過S點向圓弧做切線相接,所得曲線即為近似的拼接曲線。當充填筒半徑r≥75mm時,在X=?3/4πγ區(qū)間里以拋物線代替圓弧線,其拋物線方程式為y=16x2;然后過S點向拋物線作切線,在X=?3/4πγ處相接。拼接線求出后,將薄板沿拼接線剪開,再卷制和焊接成成型器。板厚一般取11．5mm,材料為黃銅板。6結(jié)論該包裝機體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適應性強;采用單片機控制,生產(chǎn)過程完全自動化。在關(guān)鍵部件設(shè)計上,應更加注重優(yōu)化設(shè)計,完善功能要求,以提高該機的整體工作性能。參考文獻:[1]高德．包裝機械設(shè)計[M]．北京:化學工業(yè)出版社,2005:87－109．[2]梁基照．包裝機械優(yōu)化設(shè)計[M]．北京:化學工業(yè)出版社,2021:125－147．[3]黃穎為．包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M]．北京:化學工業(yè)出版社,2007:113－138．[4]孫智慧．包裝機械概論[M]．北京:印刷工業(yè)出版社,2007:25－74．[5]劉喜生．包裝材料學[M]．長春:吉林大學出版社,1997:155－187．[5]孫鳳蘭．包裝機械概論[M]．北京:印刷工業(yè)出版社,2003:133－148．[6]成大先．機械設(shè)計手冊[K]．北京:化學工業(yè)出版社,2003:347－385．[7]趙淮．包裝機械選用手冊[K]．北京:化學工業(yè)出版社,2001:122－157．[8]許林成．包裝機械原理與設(shè)計[M]．上海:上?？茖W技術(shù)出版社,1988:94－126．[9]尹章偉．包裝機械[M]．北京:化學工業(yè)出版社,2006:128－144．[10]張聰．自動化食品包裝機[M]．廣州:廣東科技出版社,2003:25－56．TheMainStructureDesignofLiquidVerticalAutomaticPackagingMachineZhangKai,HaoJing(NantongVocationalUniversity,Nantong226007,ChinaAbstract:Atpresentourcountrypackagingmachineryconstantlydeveloping,itsmarketprospectveryimpressive,pack-agingmachinerytechnologyrequirementsareconstantlyimproved．Onthemarketnowmostlypackagingmachinerystruc-tureiscomplex,costishigh,moresuitableforlargepackingenterprise,thesmallandmedium－sizedenterprisetobear．Therefore,theliquidverticalautomaticpackagerforstructuredesignandascertainthemaintechnicalparameters．Thismachinehassmall,simplestructure,lowcost,easytogratemalfunctionetc．Keywords:automaticpackagingmachine;vertical;liquid;structuredesign中藥現(xiàn)代化研究與分析化學作者:梁逸曾作者單位:中南大學,化學化工學院,中藥現(xiàn)代化研究中心,湖南,長沙,410023刊名:廣西師范大學學報(自然科學版英文刊名:JOURNALOFGUANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION年,卷(期:2003,21(z4#技術(shù)討論!連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計探討3王智明1,2菅志軍2李相方3賀麥紅2許朝輝2(11吉林大學機械學院21中海油田服務股份技術(shù)中心31中國石油大學?北京摘要石油鉆井過程中隨鉆測量的參數(shù)越來越多,為把這些參數(shù)快速有效地傳至地面,研制一套高速率鉆井液脈沖遙傳系統(tǒng)勢在必行。解釋了鉆井液脈沖發(fā)生器連續(xù)波發(fā)生機理,介紹了連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器及發(fā)電機短節(jié)的基本組成、設(shè)計方案、基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及信號的編碼與解碼方式等。對研制連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器具有一定的指導作用。關(guān)鍵詞隨鉆測井工具連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器編碼與解碼結(jié)構(gòu)設(shè)計引言鉆井液脈沖發(fā)生器是LWD、MWD(量、測井技術(shù),率一般為015~3]。近年來國內(nèi)已經(jīng)成功研制了鉆井液正脈沖發(fā)生器,考慮到隨鉆測井包括定向參數(shù)(方位、傾角、工具面角、伽馬、電阻率、中子密度、中子孔隙度等多個參數(shù),而且資料顯示,國外已經(jīng)研制出了隨鉆聲波測井、隨鉆地震測井、隨鉆核磁共振測井及隨鉆地層測試等井下儀器[2],隨鉆測量的參數(shù)越來越多,顯然正脈沖發(fā)生器的傳輸速率已難以滿足要求。由于井下信息量越來越大,對傳輸速率的要求也越來越高,為把井下數(shù)據(jù)快速有效地傳輸?shù)降孛?滿足生產(chǎn)作業(yè)對多個參數(shù)實時獲取的要求,研制高速率的鉆井液脈沖井下信息遙傳系統(tǒng)勢在必行。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器比正脈沖發(fā)生器傳輸速率高得多,可以達到6~12b/s,是一項較有前途的技術(shù)。筆者將對脈沖發(fā)生器的原理及結(jié)構(gòu)進行介紹,對連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研制具有一定的指導作用。脈沖發(fā)生機理連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器汽笛部分由定子和轉(zhuǎn)子組成,轉(zhuǎn)子上部安裝與轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量相等的定子,如圖1碼,,使鉆柱內(nèi)鉆,形成連續(xù)正弦壓力波,由井下傳感器的測量數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后,通過調(diào)制系統(tǒng)加載信號,在地面檢測壓力波形的變化,經(jīng)過譯碼,計算得到測量數(shù)據(jù),通過終端顯示[3]。連續(xù)波脈沖技術(shù)的優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸速度快;缺點是信號相對較弱,受噪聲干擾影響相對較大,對信號處理系統(tǒng)要求較高[4]。圖1連續(xù)波脈沖發(fā)生器機理脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作原理11連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器技術(shù)指標參考國外連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的技術(shù)現(xiàn)狀,確定了連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的技術(shù)指標。其主要技術(shù)指標如下:耐壓130MPa,溫度150℃,信號傳輸井深0~4000m,數(shù)據(jù)傳輸速率≥6b/s,排量19~55L/s,試驗井試驗工作時間—65—石油機械CHINAPETROLEUMMACHINERY2007年第35卷第12期3基金項目:中海油田服務股份項目“高速率泥漿脈沖遙傳系統(tǒng)研究”(YFJ0504。150h;脈沖發(fā)生器鉆鋌外徑175mm,鉆鋌內(nèi)徑130mm,脈沖發(fā)生器保護筒外徑96mm,扶正器外徑130mm。21連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作原理鉆井液脈沖發(fā)生器主要由發(fā)電機、壓力補償機構(gòu)、電子模塊、直流電動機及控制編碼系統(tǒng)、齒輪減速機構(gòu)、鉆井液汽笛轉(zhuǎn)子和定子等組件組成。井下探管編碼后的測量數(shù)據(jù)通過調(diào)制系統(tǒng)加載到電動機;轉(zhuǎn)子在電動機驅(qū)動作用下旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)子的上部安裝與轉(zhuǎn)子相等葉片數(shù)量的定子;轉(zhuǎn)子與定子相對位置的變化產(chǎn)生連續(xù)的正弦壓力波;設(shè)置在地面的壓力傳感器檢測鉆井液壓力波形的變化,并通過譯碼得到井下數(shù)據(jù)。發(fā)電機短節(jié)如圖2所示,由鉆柱來的高速鉆井液流經(jīng)導輪組件葉輪調(diào)整流動方向,使得鉆井液對渦輪有良好的驅(qū)動效果,渦輪在鉆井液的驅(qū)動下產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運動,帶動渦輪軸經(jīng)變速箱增速后,帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在發(fā)電機旋轉(zhuǎn)軸外部安裝發(fā)電機線圈繞組,線圈切割磁力線而產(chǎn)生交流電。圖2渦輪發(fā)電機短節(jié)導輪與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖1—鉆鋌;2—渦輪隔套;3—密封圈;4—導輪組件;5—螺釘;6—鎖緊螺母;7—渦輪軸;8—渦輪鉆井液汽笛短節(jié)如圖3所示。直流電動機轉(zhuǎn)子軸經(jīng)減速器減速后驅(qū)動鉆井液汽笛的轉(zhuǎn)子做給定頻率的旋轉(zhuǎn)運動。由于汽笛轉(zhuǎn)子相對于汽笛定子做周期性的旋轉(zhuǎn)運動,而轉(zhuǎn)子和定子設(shè)計有相同尺寸的葉片,轉(zhuǎn)子和定子的不同位置的重疊和開啟在鉆井液中形成周期性的正弦波壓力脈沖信號。圖3鉆井液汽笛短節(jié)1—密封壓蓋;2—上接筒;3—導流套;4—鉆鋌;5—定子;6—定子壓蓋;7—定子軸;8—轉(zhuǎn)子電子模塊短節(jié)用來支撐容納電子模塊,把交流電經(jīng)電源模塊的整流及電源管理形成穩(wěn)定電流輸出,供脈沖發(fā)生器驅(qū)動電動機和井下其它電子器件使用。其中145~235V的直流電驅(qū)動脈沖發(fā)生器直流電動機工作,用以帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。為了平衡鉆井液的壓力,每個短節(jié)都配以壓力補償器。為了使發(fā)電機達到額定功率,需要增速機構(gòu),同時為了使汽笛轉(zhuǎn)子的速度達到要求,需要減速機構(gòu)來降低電動機輸出的速度。在設(shè)計過程中,要考慮材料的耐腐蝕、井下鉆井液沖刷對零件的影響和無磁材料的使用等。信號編碼與解碼技術(shù)控制系統(tǒng)通過電動機控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,控制方式可以選擇頻移鍵控或者相移鍵控,實現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼的加載,從而實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的實時上傳。編碼技術(shù)及解碼技術(shù)是高速率鉆井液脈沖遙傳系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵內(nèi)容,編碼技術(shù)包括相移鍵控(BPSK編碼、頻移鍵控(AM3種方式[5。圖4信號比較1—參考信號;2—相移鍵控信號;3—頻移鍵控信號;4—脈沖調(diào)幅信號11相移鍵控基本原理正弦波在一定期間內(nèi)相位移變化180°,表現(xiàn)在動作控制上是控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變慢后又回到正常的載波轉(zhuǎn)速,這一過程用1表示;期間之間沒有相位移的變化,用0表示。以24Hz載波頻率為例,要傳輸速率為6b/s。假設(shè)轉(zhuǎn)子4個葉片,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生4個周期的正弦波。則1bit所需時間為01167s。21頻移鍵控基本原理特定時間內(nèi)1個頻率的出現(xiàn)或缺失表示1個符號;每個符號代表3個字節(jié)(3bits,如f1=000;f2=001;f3=010;f4=011;f5=100;f6=101;f7—75—2007年第35卷第12期王智明等:連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計探討=110;f8=111;需要8個不同的頻率。脈沖調(diào)幅這里不作介紹。解碼技術(shù)主要包括信號增強和接收技術(shù),濾波方法,算法的選擇,軟件編寫等內(nèi)容。流場仿真與數(shù)值模擬技術(shù)的應用連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器設(shè)計過程中,要著重考慮以下關(guān)鍵技術(shù):脈沖發(fā)生器定、轉(zhuǎn)子材料、初始結(jié)構(gòu)設(shè)計、遠程磁力定位器的設(shè)計[6];流體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與脈沖信號物理性質(zhì)的關(guān)系;結(jié)合脈沖信號編碼方式確定電動機控制方式;旋轉(zhuǎn)機械的流動特性仿真及定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等。轉(zhuǎn)子和定子長時間在井下工作,由于鉆井液中的固相顆?；螂s質(zhì)的影響,有時會發(fā)生卡阻現(xiàn)象。為了降低轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生卡阻的幾率,在減速箱與轉(zhuǎn)子間用遠程磁力定位器進行控制。此外,需利用CFD工程軟件,對脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)子和定子進行流場分析,需要利用滑動網(wǎng)格理論進行分析;同時對汽笛轉(zhuǎn)子、片形狀進行優(yōu)化設(shè)計,,發(fā)電機的發(fā)電量,素加以分析:信號傳播衰減的因素有鉆井液的塑性粘度、井深、鉆桿的內(nèi)徑、鉆井液的密度、鉆井泵的壓力、傳輸頻率等;破壞傳播信號的因素有鉆桿的振動、鉆井液的條件、回聲及反射等;噪聲的來源電干擾、鉆井泵噪聲、鉆井液馬達的噪聲、鉆頭的噪聲、回聲及反射等。綜合考慮上面各種因素建立信號傳播的數(shù)學模型,利用數(shù)值仿真技術(shù)對數(shù)學模型進行仿真研究,樣機試制成功后,進行井下試驗,比較井下試驗數(shù)據(jù),驗證數(shù)學模型的正確性,進而改進連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。結(jié)束語預計2021年世界鉆井數(shù)量將增加到75000口,隨鉆測井市場容量價值為23億美元左右,連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研制是市場戰(zhàn)略的需要。斯倫貝謝(Schlumberger、貝克休斯(BakerHughes和哈里伯頓(Halliburton占有81%的國際測井市場[7]。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器傳輸速率較高,僅有斯倫貝謝擁有該項技術(shù)比較成熟的儀器,但只提供服務,不出售產(chǎn)品。國內(nèi)對于連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研究對打破國外公司的技術(shù)壟斷具有重要意義。MWD和LWD(隨鉆測量和測井技術(shù)是完成大角度及水平井鉆井,實時井場數(shù)據(jù)采集、解釋和現(xiàn)場決策以及指導完成地質(zhì)導向鉆井的關(guān)鍵技術(shù),它綜合了錄測井、鉆井、油藏描述等多種學科技術(shù),可簡化鉆井作業(yè)程序,節(jié)約成本,提高鉆井精度,調(diào)整鉆井設(shè)計和提高采收率[8]。目前國內(nèi)MWD和LWD作業(yè)量很大,已經(jīng)購置的設(shè)備不能滿足作業(yè)需求?？紤]到國內(nèi)各公司開拓海外市場的戰(zhàn)略,研制自主品牌的LWD、MWD是一項十分迫切的任務。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器受到鉆井液的沖蝕及有較多的運動件,是LWD、MWD系統(tǒng)中大量的配件,且結(jié)構(gòu)形式和系統(tǒng)參數(shù)直接影響到傳輸信號的品質(zhì),在系統(tǒng)中具有重要地位,國內(nèi)應加大研發(fā)力量。參考文獻1M,1CurrentStateofthelorationandDevelop214071,1986張辛耘,王敬農(nóng),郭彥軍1隨鉆測井技術(shù)進展和發(fā)展趨勢1測井技術(shù),2006,30(1:10~153HutinR,TennentRW,KashikarSV1NewMudPulseTe2lemetryTechniquesforDeepwaterApplicationsandImprovedReal-TimeDataCapabilities1SPE/IADC67762,20014蘇義腦,竇修榮1隨鉆測量、隨鉆測井與錄井工具1石油鉆采工藝,2005,27(1:74~785MonroeSP,ApplyingDigitalData-EncodingTechniquestoMudPulseTelemetry1SPE20326,19906UnitedStatesPatent1Loggingwhiledrillingtoolsutilizingmagneticpostitionerassistedphaseshifts15,237,5401August17,19937楊虹1國際測井市場環(huán)境淺析1測井技術(shù),2004,28(3:187~1908丁永浩,李舟波,馬宏宇1隨鉆測井技術(shù)的發(fā)展1世界地質(zhì),2004,23(3:270~274第一作者簡介:王智明,副教授,生于1969年,2005年畢業(yè)于吉林大學地質(zhì)工程專業(yè),獲工學博士學位,現(xiàn)為中海石油研究中心博士后,主要從事機械設(shè)計及理論、隨鉆測井研究工作。地址:(101149北京市232信箱。電話:(01084522288轉(zhuǎn)6205。收稿日期:2007-06-19(本文編輯南麗華—85—石油機械2007年第35卷第12期sealingfunctionsafterbeingcalibrated.Itisunnecessarytocalibratetheangledifferencevaluewheninputtingthedrill2ingdata.Theone-timedirectionalsuccessrateis100%andthedifficultyofdrillingoperationisdecreasedgreatlywhenthenewnippleisused.Keywords:sidetrackwell,directionalwell,horizon2talwell,trackdirectionaldrilling,landingnipplewithoutangledifferenceZhangShengquan(LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,WangNing.Failureanalysisandimprovementschemeofthesandpumpimpelleroffracturingblendertruck.CPM,2007,35(12:51~53Inordertoimprovethelifeofimpellerandtheeffi2ciencyofsandpump,themetallographystructureandchemicalcompositionofthefailureimpellerareanalyzedandthehardnessmeasurementfordifferentlocationiscar2riedout.Theresultsshowthattheimpellermaterialisme2diummanganeseductilecastiron.Andthefailureanalysisindicatesthatthesurfacewearsoftheimpellerareerosionwearandcavitationwearwiththeerosionweardominant.Besidesthebreakagecausedbywear,theselfdrawbackre2ducestheanti-peelingabilityoftheimpeller.Thehighchromiumcastironischosenastheimpellerly.Inordertoimprovebasehardness,tbelessthan100ontimeis15~20hundertheof950~980℃,anditiscooledintheairafterbeingtakenoutofthefurnace.Thetempertechnologyof450~500℃isusedforeliminatingresidualausteniteandstress.Theinlaycastingtechniqueisselected,thustheworkinglifeisincreasedfromhalfayeartooneyear.Keywords:fracturingblendertruck,sandpump,im2peller,erosionwear,mediummanganeseductilecastiron,highchromiumcatiron,inlaycastingtechniqueZhengYongsheng(GudaoOilProductionPlant,Sheng2liOilfieldCompany,DongyingCity,ShandongProvince,HanXueliang,ShiBin,etal.Technicalimprovementoftubingpressuretester.CPM,2007,35(12:54~55Forsolvingtheproblemsexistingintheordinarytub2ingpressuretester,thepartialstructureofthetesterisim2proved.Thewaterinjectionandgasdischargedeviceisadded,theflexiblepressuretestingsubisusedandthehighandlowpressurewaterconversionvalvebodyisim2proved.Throughthesemeasures,theproblemsoftubingthreaddamage,fastpressuretestingsubconsumption,poorsealingduringthepressuretest,lowoperatingeffi2ciencyandbadsafetyhavebeensolved.Thefieldapplica2tionshowsthatthepressuretestingefficienciesoftheim2provedpressuretesterswithO.D.of73mm,89mmand114mmareincreasedby22%,25%and53%respec2tivelyandtheworkinglifeofthesubalmostdoubleswithsignificanteconomicbenefit.Furthermore,theairinsidethetubingbodyisventedoutduringthepressuretest,thusimprovingthedevicesafetyandobtaininggoodsocialbenefit.Keywords:tubingpressuretester,pressuretestingsub,gasdischargedevice,hardsealing,conversionvalvebody,technicalimprovementWangZhiming(SchoolofMachinery,JilinUniversity,Changchun,JianZhijun,LiXiangfang,etal.Discussionofstructuredesignofcontinuouswavedrillingfluidpulsegenerator.CPM,2007,35(12:56~58Theparametersoflogging-while-drillingbecomemoreandmoreduringthedrillingoperation.Itisnecessarytodevelopahighspeeddrillingfluidpulseremotetransmit2tingsystemfortransmittingtheparameterstosurfacequick2ly.Thepaperexplainsthecontinuouswavegenerationmechanismofdrillingfluidpulsegenerator,andpresentsthebasiccombination,designscheme,basicstructure,workingprincipleandsignalencodingandmethodsoftheorguidancetode2wavegenerator.--drillingtool,continuouspulsegenerator,encodinganddeco2ding,structuraldesignXianNing(CorrosionandPreventionResearchDivi2sion,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an,LiuDaoxin,BaiZhenquan,etal.DiscussionofthevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipelinesteelsbybendloading.CPM,2007,35(12:59~62Thetensilestresscharactersdistributinginthediffer2entspecimensurfacesloadedbythree-pointandfour-pointbendloadingareanalyzedbymeansofANSYSsoft2ware.ThevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipe2linesteelbythebendloadingmethodisexploredbycombi2ningtensilestresscharacterandmaterialmicrographicstructure.Thecorrespondingexperimentsarecarriedouttoprovetheresultsofsimulation.Thestudyshowsthattoe2valuatethebasemetal,theSCCtestmaybeacceleratedifthespecimenbeslottedatitscenter.However,itisinap2propriatetoevaluatetheSCCsensitivityoftheweldedjoint,andthethree-pointbendloadingmethodisunsuita2bletothisevaluation,alsoforthestressofthespecimensurfaceisuniform.Thefour-pointbendingisproposedasanexcellentmethodtotheevaluationofSCCsensitivitywhenthespecimenisnotslottedbeforeexperiment,be2causetheweldseam,theheat-affectedzoneandthepar2tialbasedmetalarelocatedintheuniformstresszonebe2tweenthetwoloadingpoints.Keywords:three-pointbendloading,four-pointbendloading,SCC,pipelinesteel3談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果的分析判斷摘要:本文借助相關(guān)規(guī)范規(guī)程及資料從理論按結(jié)構(gòu)整體和局部兩方面全面理順高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果所需考慮的內(nèi)容、注意事項及其內(nèi)在影響聯(lián)系,以期提高對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計全面準確迅速的把握能力。關(guān)鍵詞:計算機普遍應用;計算結(jié)果;分析判斷;整體性指標;工程經(jīng)驗性參考指標;規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標;結(jié)構(gòu)局部分析;重視概念設(shè)計;安全經(jīng)濟適用合理。隨著計算機的普遍應用,運算能力運算速度的不斷提高,使高層建筑結(jié)構(gòu)計算設(shè)計更安全更合理更經(jīng)濟成為可能。但是高層建筑結(jié)構(gòu)布置復雜,構(gòu)件多,計算數(shù)據(jù)輸入輸出量都非常大,如果不顧計算程序軟件適用條件范圍及假定,或計算輸入失誤錯誤,或?qū)τ嬎憬Y(jié)果的合理經(jīng)濟與可靠性缺乏以可靠工程經(jīng)驗(自己的或別人的、相關(guān)知識儲備(尤其是力學知識,地震震害、科學試驗成果、相關(guān)概念設(shè)計知識為基礎(chǔ)的判斷力,又缺乏對計算程序及計算過程進行盡可能地深入了解把握而輕率套用、濫用計算機,那將會使計算結(jié)果有可能不準確甚至可能錯誤,用之于實際工程將可能遺留隱患甚至造成災難性后果,因此必須對計算機應用程序進行深入學習,選用計算軟件必須是合適恰當?shù)?計算數(shù)據(jù)輸入時必須認真仔細反復核對確保無誤并根據(jù)計算結(jié)果反復調(diào)整直至滿足要求,對輸出計算結(jié)果的可靠性合理性經(jīng)濟性必須逐一判斷分析調(diào)整,最后才可作為可靠成果用于實際工程。實際上《抗震規(guī)范》3.6.6條《混凝土規(guī)范》5.1.6條《高規(guī)》5.1.16條均規(guī)定,對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果,應進行分析判斷,確認其合理、有效后方可作為工程設(shè)計的依據(jù)。本文試圖從理論上全面理順高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果所需考慮的主要方面及注意調(diào)整事項,以期提高對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計全面準確迅速的把握能力。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者依據(jù)建筑使用要求、各種計算手冊上推薦的試算方法及各種規(guī)范手冊構(gòu)造措施要求得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初始截面尺寸和布置后通過空間三維分析或協(xié)調(diào)工作進行計算,得出一系列相應的計算結(jié)果。對這些計算結(jié)果的分析,首先從大量工程的設(shè)計經(jīng)驗、相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求、結(jié)構(gòu)總體受力狀態(tài)出發(fā),進行計算結(jié)果總的判斷、調(diào)整,確認其可靠合理,然后再對結(jié)構(gòu)局部進行詳細的檢查和分析。對高層建筑結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的分析一般可從結(jié)構(gòu)整體和局部兩個方面考慮。反映整體性指標可以分為兩類:工程經(jīng)驗性參考指標和規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標,以下分別對這兩類指標進行介紹分析。工程經(jīng)驗性參考指標,主要包括適用高度和高寬比;結(jié)構(gòu)單位面積平均重度;結(jié)構(gòu)自振周期;底部總剪力(各振型底部剪力的平方和平方根與總重量比;振型曲線、位移曲線(圖形形態(tài)六類。1.適用高度和高寬比:各種結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度,是指滿足規(guī)范限定要求的結(jié)構(gòu)體系,按現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的各項規(guī)定進行設(shè)計時,結(jié)構(gòu)選型是合適的。若所設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)房屋高度超過規(guī)定,仍按現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定設(shè)計,則不完全合適。該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計應有可靠依據(jù),采取有效的加強措施,并按規(guī)定報請有關(guān)部門審查。高寬比的規(guī)定是對結(jié)構(gòu)整體剛度、抗傾覆能力、整體穩(wěn)定、承載能力以及經(jīng)濟合理性的宏觀控制指標。實際上當滿足高規(guī)對側(cè)向位移、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗傾覆能力、承載能力等性能的規(guī)定時,高寬比的規(guī)定可不作為一個必須滿足的條件,也不作為判斷結(jié)構(gòu)規(guī)則與否及超限高層建筑抗震專項審查的一個指標。2.結(jié)構(gòu)單位面積平均重度:根據(jù)其數(shù)值是否在正常數(shù)值范圍內(nèi),可判斷荷載取值是否漏算,是否合適,活荷載該折減時是否沒折減。3.結(jié)構(gòu)自振周期:按正常的設(shè)計,大量單塔樓(40層以下非耦連計算地震作用時,其第一周期一般在以下范圍內(nèi):框架結(jié)構(gòu)T1=0.1~0.15N;框剪結(jié)構(gòu)T1=0.08~0.12N;剪力墻結(jié)構(gòu)T1=0.04~0.08N;筒中筒結(jié)構(gòu)T1=0.06~0.10N(其中N為結(jié)構(gòu)計算層數(shù),對于40層以上的建筑,上述近似周期的范圍可能有較大差別。如果周期偏離上述數(shù)值太遠,應當考慮本工程剛度是否太大或太小,必要時調(diào)整結(jié)構(gòu)截面尺寸。4.底部總剪力與總重量比:根據(jù)許多工程計算的統(tǒng)計結(jié)果,在正常設(shè)計的條件下,對第一周期小于3.5秒的結(jié)構(gòu)底部剪力在下列范圍內(nèi)較為正常:7度II類土:Q=1.6%~2.8%W;8度II類土:Q=3.2%~5%W(其中Q為結(jié)構(gòu)底部水平地震作用標準值;W為建筑物的重力荷載。層數(shù)多、剛度小時,偏于較小值;層數(shù)少、剛度大時,趨于較大值。若計算的地震作用偏離上述數(shù)值太大,必要時調(diào)整結(jié)構(gòu)截面尺寸,借以調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度,使得結(jié)構(gòu)設(shè)計比較安全經(jīng)濟合理。5.振型曲線:第I振型第II振型第III振型圖一振型曲線正常計算結(jié)果,單塔樓結(jié)構(gòu)的振型曲線多為連續(xù)光滑曲線。第一振型沒有零點;第二振型的零點在(0.7~0.8H的高度上;第三振型的零點分別位于(0.4~0.5H和(0.8~0.9H的高度上(見圖一。當沿豎向有非常顯著的剛度和質(zhì)量突(a剪力墻(b框架(c框架-剪力墻(框架-筒體圖二位移曲線變(如帶加強層或轉(zhuǎn)換層等的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)或復雜高層建筑結(jié)構(gòu),尤其是超限高層結(jié)構(gòu)時,振型曲線有可能出現(xiàn)不光滑的畸變點。6.位移曲線:將位移參考點上各層水平位移畫成曲線,一般情況下若沿豎向不發(fā)生剛度突變則不應出現(xiàn)畸點,曲線應連續(xù)、光滑(見圖二。若沿豎向發(fā)生剛度突變,則層間位移曲線可能出現(xiàn)畸點、凹凸異形。如中國南方電力調(diào)度通訊大樓層間側(cè)移曲線(見圖三。規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標,主要包括:綜合性指標(含層間位移角、剪重比、剛重比三類、平面要求指標(反映結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)效應控制指標,含周期比、位移比兩類、豎向要求指標(控制豎向不規(guī)則程度的指標,剛度比、層間受剪承載力比兩類三大類。若計算結(jié)果不滿足其中任何一項,則必須進行調(diào)整直至滿足。1.綜合性指標:(1層間位移角(樓層層間最大位移與層高之比:它是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計剛度控制的重要指標,其數(shù)值的大小從一個側(cè)面反映出結(jié)構(gòu)的整體剛度是否安全經(jīng)濟,可引起設(shè)計者對其中的結(jié)構(gòu)體系選擇、結(jié)構(gòu)的豎向及平面布置合理性的再思考,甚至再選擇。現(xiàn)行規(guī)范對層間位移角的限值確定不僅考慮了非結(jié)構(gòu)構(gòu)圖三中國南方電力調(diào)度通訊大樓層間側(cè)移曲線構(gòu)件可能受到的破壞,還考慮控制了剪力墻、柱等重要抗側(cè)力構(gòu)件的開裂,是結(jié)構(gòu)性能目標控制中最重要的目標之一,也是其他性能目標控制和調(diào)整的基礎(chǔ)。理想的控制結(jié)果是層間位移角略小于規(guī)范值,且兩向側(cè)向位移值相近,當然層間位移角限值控制是結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足的必要條件,而不是充分條件,還應滿足其它控制指標。另外高度超過150m的高層建筑結(jié)構(gòu)應具有良好的使用條件,滿足舒適度要求,按規(guī)范要求限制結(jié)構(gòu)頂點最大加速度αmax。(2.剪重比(樓層地震剪力系數(shù):是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在地震作用下反應大小的一個重要指標,是對應于水平地震作用標準值的剪力與重力荷載代表值的比值,其大小主要與結(jié)構(gòu)地震設(shè)防烈度有關(guān)。規(guī)范限制剪重比最小值是確保長周期地震作用下結(jié)構(gòu)安全。當計算剪重比與規(guī)范要求的最小剪重比出入較大時,可考察地震剪力與層間位移角的大小進行調(diào)整,或增減結(jié)構(gòu)剛度,或直接按最小剪重比調(diào)整樓層地震剪力。(3.剛重比:主要為控制結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,避免結(jié)構(gòu)在風荷載或地震力的作用下整體失穩(wěn)倒塌。剛重比不滿足要求,說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于重力荷載過小;但剛重比過分大,則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差,宜適當減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。另外對高層、超高層建筑,結(jié)構(gòu)整體傾覆驗算十分重要,直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)安全度,應按《高規(guī)》JGJ3-2002第12.1.6條進行控制基礎(chǔ)底面零應力區(qū)面積。2.平面要求指標:(1.周期比:它是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應的重要指標。規(guī)范對其限制的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理,使結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應,而不是要求結(jié)構(gòu)具有足夠大的剛度。當計算周期比與規(guī)范要求周期比出入較大時,可參看層間位移角的大小進行調(diào)整,或通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件剛度,降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度,甚至改變結(jié)構(gòu)類型,或降低結(jié)構(gòu)平動剛度,使平動周期加長。(2.位移比:它是控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下扭轉(zhuǎn)效應的重要指標,以避免產(chǎn)