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机械化吊卡转运装置的设计与分析

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:86      更新时间:2018-10-23

                                                    王〓倩1,高广启2
                                   (1.青岛科技大学机电工程学院,山东 青岛〓266061)
                      (2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东 东营〓257000)
摘要:为实现吊卡的机械化操作,解决修井作业中人力占用多、劳动强度大以及工作效率低等缺点,设计了机械化吊卡转运装置。在完成总体结构以及尺寸设计的基础上,应用ANSYS软件对转运平台面及连接板处所受应力、应变和变形情况进行了分析,结果表明新设计转运平台的强度和变形满足要求,设计合理,可以实现吊卡转运的机械化。
关键词:吊卡;机械化;结构设计;ANSYS
中图分类号:TE935〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)06-0053-03

   随着人类对能源的需求越来越大,石油在人类的生活中扮演着越来越重要的角色。目前国内大部分油田已经进入“三高”时期,修井作业已成为油田稳产、增产的重要措施,但国内油田的修井作业总体还是采用传统的方式,井口操作的机械化程度很低、安全性差。在进行修井作业时,提升和下放油管都必须用到油管吊卡。多年来我国油田修井一直沿用传统的作业方式,用月牙吊卡来实现管柱的提升和下放。管柱在提升和下放过程中,需要人工倒换吊卡、摘挂吊环、推拉液压钳、推放小滑车、辅助油管定位,工序复杂,自动化程度低,劳动强度大,需要人员多,工作效率低,作业危险性大,因此提高吊卡的自动化程度,对提高修井作业效率、降低修井作业成本显得尤为重要。本文针对油田修井作业中自动化程度低的问题,设计并分析了机械化吊卡转运装置,该装置旨在实现吊卡的自动化,以期提高修井作业效率。

1〓吊卡转运技术研究
1.1〓吊卡转运装置三维运动轨迹设计
吊卡转运装置转运吊卡时,转运装置既能转运吊卡又不能影响正常的施工作业,这就要求空吊卡需要转运至远离井口位置,同时在井口有悬吊吊卡时,还需要空吊卡能与吊环实现连接,即吊卡转运〖CM(21*2〗装置的运动轨迹为满足吊卡旋转以及升降的三维〖运动轨迹。该装置中,采用一个举升液压缸实现举升吊卡的运动,一个旋转液压缸实现吊卡转运装置携带吊卡进行旋转的运动。起油管时,一个吊卡转运装置将吊卡转运至井口悬挂油管,另一个吊卡转运装置上升后旋转至井口上方,承接另一个空载吊卡,当空载吊卡放于吊卡转运装置上时,吊卡转运装置携带空载吊卡旋离井口,从而实现吊卡的转运。下油管时,工作步骤与起油管相反。吊卡转运装置搬运吊卡示意图如图1所示。

图1〓吊卡转运装置搬运吊卡示意图

1.2〓吊卡转运装置结构设计吊卡转运装置的运动是三维的,包含旋转运动与升降运动,因此吊卡转运装置设计有旋转机构和升降机构,其结构示意图如图2所示。吊卡转运装置主要由吊卡转运平台、连接板、升降轨道、升降小车、推力轴承、支撑外管、旋转内管、旋转液压缸、升〖CM(21*2〗降液压缸等组成。升降轨道、升降小车、升降液压〖CM)〗

.....


基金项目:中石化科技攻关项目(312053)
作者简介:王倩(1990—),女,山东莱西人,青岛科技大学硕士研究生,主要研究方向为机械传动设计理论与方法.

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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