钻机液压盘刹自动换档调压控制技术研究

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1、北京石油化工学院学报第21卷第2期Vo1．21NO．2JournalofBeijingInstituteof2013年6月Jun．2013Petro—chemicalTechnology钻机液压盘刹自动换档调压控制技术研究马义来，林立，王中金，蒋开文，李明星(中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249)摘要：目前国内外液压盘刹设计安全冗余度较大，工作油压长期处于较低水平，造成了刹车系统效率低、低载阶段的制动性能差。而刹车阀的单一线性调压特性，也无法满足不同钻井作业工况的特殊要求。笔者提出了液压盘刹自动换挡调压控制新技术，通过AMESim建

2、模仿真，并对钻机盘刹进行了综合试验，自动换挡调压工作正常，实现了节能降耗、低载荷精细调压和多种调压特性等功能。结果表明：自动换档调压技术较好地解决当前钻机盘刹控制存在的缺点，是一项具有自主创新的盘刹控制新技术。关键词：液压盘刹；AMESim；自动换挡调压；分段线性化中图分类号：TE8文献标志码：A钻机液压盘式刹车具有刹车力矩大，制动的控制策略，对工作钳缸进行分组控制的盘刹稳定，控制操作方便，司钻劳动强度小等优控制技术E引。现有的盘刹对工作钳的控制是统点]，但是盘刹设计时一般都采用较大安全系一控制，要么全部刹紧，要么全部松刹。自动换数以应对紧急工况，由此

3、导致正常工况下的刹挡调压技术是把工作钳缸分组，对每组分别进车油压过低。刹车油压过低使刹车阀工作在起行控制，通过控制算法，自动屏蔽一定数量的工始调节盲区，加剧了低载阶段的制动力调节不作钳缸并调节油压，匹配当前所需刹车力矩。灵敏，钳缸、刹车块与液压油的长期无谓损耗等目前的盘刹基本都采用不同井深的钻机配现象。同时，现有盘刹调压特性单一，油压调节置不同数量钳缸的做法。自动换挡调压技术可增量始终固定不变，也无法满足不同作业工况以适应不同数量钳缸的盘刹，下面仅以5000m的特殊要求，如送钻作业时所需的精细微调特钻机盘刹配置的4个工作钳缸为例，说明自动性，起下钻作业

4、时所需的适中工作特性和事故换挡调压技术原理。液控原理如图1所示。处理时所需的快速响应特性等。目前，手动送钻和自动送钻都在寻找其他的辅助刹车方式对盘式刹车的不足进行补偿，还没有人尝试对现有盘刹系统进行较大改进。笔者提出的自动换毪档调压方法在不改变现有盘刹传统优势的前提下，实时调整在用工作钳缸数量，规避了比例阀==一=．、，一=_控制单元盲区，改变了刹车阀单一线性调压特性。1自动换挡调压技术原理自动换挡调压技术是在现有液压盘刹的基础上，通过改造工作钳缸的液控回路，配合适当定义1、2、3钳缸起作用为1挡，2、3钳缸起作用为2挡，3钳缸单独起作用为3收稿日期：

5、2012-12-06作者简介：马义来(1987一)，男，博士生，研究方向为机电一挡。自动换档调压的具体工作过程如下：控制体化，E—mail：chanta11314@163．corn；林立(1954)，男，教单元根据电刹把输出电压和换档点电压，通过授，博士生导师，研究方向为机电一体化及计算机辅助工程，E—mail：cmee0@163．corn。1#、2电磁换向阀切换到合适挡位上一根据当46北京石油化工学院学报2013年第21卷前分段斜率与增压系数，控制单元计算出电磁多段线性输出曲线与增压系数共同决定比例阀比例阀的输入参数一输入参数经转换电路形成的控制电压

6、，使当前刹车力矩不变，完成换挡调驱动电压，并加载到电液比例阀上一液压站压压任务。力油通过电磁比例阀的调压和电磁换向阀的切输出换施加到工作钳缸上一连续改变电刹把的转角便可实现盘刹的连续自动换档调压功能。控制单元的换档点则采用参数化处理，刹紧阶段和松刹阶段各设置2个换档点：刹紧阶段为dot3、dot4，松刹阶段为dotl、dot2。以4个换档点为基础，对电刹把输出按照分段线性的办法处理，把电刹把的单一调压特性映射成多段线性调压特性，使其在不同的刹车工况、调图2多段线性输出曲线压特性给予不同的配合。多段线性输出曲线如图2所示。4个换档2自动换挡调压原理建模与

7、仿真点和2个电刹把输出曲线的端点决定了各段线性斜率，即调压特性，斜率越大，调压增量越大，AMESim广泛地应用于液压仿真，通调压越迅速；换档点纵坐标决定了换挡电压。过AMESim建模、仿真，可模拟自动换挡调压具体换挡过程：刹紧阶段，电刹把输出电压达到技术全过程。自动换挡调压技术只涉及到液压dot3时，自动从3挡切换到2挡；达到dot4时，盘刹工作钳缸的液控回路，不影响原液压盘刹自动从2挡切换到1挡。同理，松刹阶段，电刹安全控制回路。在液控回路的建模中使用比例把输出电压达到dot2时，自动从l挡切换到2溢流阀代替比例减压阀，对自动换挡调压液压挡；达到do

8、t1时，自动从2挡切换到3挡。换系统建立AMESim仿真模型t6-7]，如图3所示。挡前后工作