您當前所在位置:主頁 > 通信技術 > 通信數據 >

機電一體化在機械控制系統的應用

來源:網絡|發布時間:2021-02-22|瀏覽次數:
機電一體化在機械控制系統的應用 摘要:機電一體化技術在各行各業中的應用十分廣泛,目前已經被廣泛應用于機械制造、船舶制造、機床生產、陸地及海上鉆井系統,是我國工業科技的重要組成部分。機電一體化主要是綜合運用機械技術和計算機技術、微電子技術、信息技術、智能控制技術、軟件編程、遠程監控等技術,根據實際需要,合理布置設備及資源,實現多個模塊共同運作,進而實現生產效率的提升,優化整體系統的功能。本文就以海上平臺鉆井系統為例,首先對機電一體化的概念和發展進行了闡述,分析了其在海上鉆井系統給的具體應用,指出了未來機電一體化應用的發展趨勢,旨在突出機電一體化技術的優勢和價值,保證海上鉆井系統的正常運行。

關鍵:機電一體化;海上平臺;鉆井系統;應用策略

引言

目前,隨著陸地能源的逐漸減少,現在海域能源開發已經成為了我國有關部門的視野的轉向點。海上平臺鉆井系統是海底油氣勘探和開發的主要設備,確保海洋平臺的正常運行,對于我國能源開發至關重要。機電一體化技術是確保海洋平臺平穩運行的重要技術,目前在各領域中的應用較為廣泛。現階段海洋已經成為全球技術開發的重點區域,海洋鉆井系統是勘探能源信息,我國之前采用的控制技術都是進口自國外,不符合我國部分海域的實際情況,因此,要創新機電一體化技術在海上平臺鉆井系統的應用方式,進而確保鉆井系統的科學運行。海洋鉆井系統包括很多部分,如升降式海上鉆井平臺、海上起重系統、動力定位系統,多臺設備的運行是一個重要問題,采用機電一體化技術可以實現系統的正常運行。

1機電一體化的概念和發展

機電一體化最早是由日本人提出的,包含了機械學和電子學的內容,機電一體化是一種創新的學術思想和技術形式,強調機械與電子技術的有機結合,含義較為廣泛。1983年,日本機械振興協會經濟研究所提出了這一詞匯,機電一體化主要是指機械的動力功能、信息處理、控制上運用更先進的信息技術和微電子技術,將機械和電子軟件相結合的綜合體。機電一體化是一個復雜的概念,主要包括產品和技術兩方面,首先是指技術的結合,技術基礎較為穩固,技術理念較為先進,機電一體化還指采用綜合技術制作出的產品。機電一體化技術包括很多部分,包括計算機技術、微電子技術、信息技術、控制技術、傳感技術、電子技術、驅動技術等,是一種高新技術的集合體。

2機電一體化在海上平臺鉆井系統中的應用

2.1海上平臺液壓升降裝置動力控制系統

海上平臺鉆井系統中設置有液壓升降系統,液壓執行系統由控制系統操縱,可以實現單獨運行,也可以全部聯動,凈化工程www.schrjh.com,進而保證系統正常運行。2.1.1機電一體化技術在液壓動力系統的應用通常海上平臺鉆井系統中的升降系統需要有幾臺液壓泵,主泵向主油缸提供燃油,其他的液壓泵向換向閥和插銷油缸提供燃油,進而保證液壓系統的動力。在鉆井平臺升降系統工況比較復雜,當主油缸空載運行時,凈化工程www.schrjh.com,泵的流量自動提高,壓力逐漸降低,進而提高升系統的運行效率。主油缸處于待載時,泵中流量還會自動降低,壓力隨之升高,進而保證液壓系統的安全和穩定,這樣可以大大節約能源的消耗,可以節約部分成本。利用機電一體化技術中的PLC邏輯控制信號對電液比例進行科學控制,根據不同的通電狀態,進而實現系統中結構的協調工作,反饋檢測系統的信息和數據,進而保證升降鉆井系統的平穩運行。海上平臺鉆井系統的液壓系統和設備的回油過濾器可以使油清潔,過濾機器上裝有堵塞訊息傳遞裝置,一旦發生堵塞會自動報警,要及時更換過濾器濾芯;液壓升降系統中設置有液位溫度計,可以檢測油位和溫度,可以利用海水作為介質進行冷卻,進而避免系統設備溫度過高,還配置有空氣過濾器,保證油箱內空氣清潔。2.1.2液壓控制系統液壓控制系統主要要實現對主油缸、上插銷油缸和下插銷油缸運行的速度,控制其位置,協調各設備之間的關系,實現精準控制,精度約在1mm。利用機電技術按照科學的流程對液壓站、電磁換向閥進行操縱,并定時監測壓力、油溫、液體位值,及時發現故障及時解決實。液壓系統中主油缸通過位移傳感器監測油缸運動位移,檢測信號主要利用電纜進行傳輸,之后對傳輸的數據進行分析,控制機器會發出信號,操作液壓站和液壓控制模塊,進而實現下樁、插樁、拔樁的動作,橫向位置和縱向位置信息也是由位移傳感器傳輸信息,進而保證操作位置精確。

2.2海上鉆井系統起重機

2.2.1起重系統特點及功能海上鉆井平臺的起重裝置都是固定在海面上的,主要功能是實現人員、貨物、設備的裝卸和轉移。海上起重機類型較多,目前主要采用的是將軍柱型平臺起重機,最大載荷一般都是根據規格而定。海上平臺鉆井系統起重工作主要分為內操作和外操作,平臺內的起重作業主要是貨物或設備的搬運和轉移,作業幅度較小,載荷也較小;平臺外作業主要是在周邊海域內的起重作業,主要是指船舶的起重,作業幅度大,載荷系數較大。起重機器的起重率隨作業半徑的增加而增加,在起重機實際應用時操作人員要按照說明書的說明進行,根據起重機的載荷圖表進行作業,不得超載荷,導致出現事故,起重作業要注意內外部環境,操作是要注意其傾斜程度,作業時觀察海上風速,控制上升速度,進而保證作業的安全性。2.2.2機電調控系統海上平臺鉆井系統中的起重機器在載重操作時,需要依靠四套電驅動裝置,每套裝置配有高頻變頻電機,電控系統與之配套。起重機在工作時,四套電機同時運轉,但是這些電機是相對獨立的,小齒輪運轉時會形成合力,一起作用于一個大齒輪,一般直徑在5米左右,會產生巨大的動力。運行中要注意檢查齒輪精密度,保證有效嚙合,避免部分電機出現超負荷罷工。2.2.3機電控制系統工作原理①工作原理概述。機電控制系統主要由變頻電機、變頻器、光纖、編程控制面板、脈沖式編碼器反饋板構成,變頻器與編碼器分別位于變頻電機兩側,使用光纖連接,電機要保證功率相同,要連接相同的變頻器,凈化工程www.schrjh.com,將數據和信息傳輸到控制器,利用控制器進行編程,主要工作原理是:將1臺變頻器設為總指令機器,其他3臺就是命令的執行者,當主電機速度大于主指令速度時,執行命令的4臺電機速度會早大齒輪處結合,執行命令時的速度不超過主命令速度,進而保證電機運行速度均等。電機變頻器都是利用光線傳輸數據,3臺執行命令電機轉矩較大時,控制器要對其進行操縱,其中一臺執令電機由于機械原因轉速極大時,控制器調節后可以保證其與主命令電機轉速一致,這樣可以避免電機出現超負荷工作,進而降低電機的損耗。我國目前采用的海上鉆井平臺起重機電機系統都是這樣的,避免傳動中出現傳動鏈斷裂,并及時進行維護。②數據傳輸通道。電機控制系統中控制器數據傳輸利用光線傳輸至4臺電機中,通過變頻器接受指令,變頻機對電機工作狀態進行讀取和分析,再將數據傳輸回主控制器。機電控制系統可以對傳輸方式進行控制,保證4臺變頻器數據的精確,可以及時獲取變頻器的故障信息。

2.3海上鉆井平臺動力定位系統

2.3.1動力定位系統的實際功能動力定位系統是海上鉆井平臺的重要組成部分,在這一系統中運用機電一體化技術是必然的,有助于提升定位的精準度,提升工作效率。動力定位指的是依靠推進的方式固定航線或位置,不利用傳統的錨泊方式。主要原理是使用計算機接收衛星信號、環境參數、船舶位置信息,做好與計算機預定位置的比較,進而保證各推進裝置的運轉,控制其方向和速度,進而保證能源開發過程中船舶的合理停靠和運行。2.3.2DP系統DP系統主要包括電力系統、控制系統、推進系統三部分;電力系統又分為發電機組、配電系統、功率管理系統;控制系統分為自動控制系統、獨立操縱系統、傳感系統、位置參考系統;推進系統主要是發動機、螺旋槳、推進器。2.3.3DP電力系統配置以GM4000半潛式鉆井平臺為例,電力系統要應用6臺發電機,每臺5760kW,60Hz,6.6kV,每兩臺發電機連接在一起,配電板中間有連鎖開關,任意一臺電機出現故障,都可以使用其他配電板供電,可以并聯工作,滿足推進器需求。

3海上鉆井系統機電一體化技術發展的趨勢

3.1綠色技術

隨著經濟與科技水平的逐步提升,我國十分重視環境問題與生態問題,因此,在海上鉆井平臺開發和能源開采的過程中要重視環保,這也符合低碳經濟發展的需要,機電一體化技術也要朝著綠色環保的方向發展。機電一體化技術綠色化主要是指設備和能源的使用要盡量節約和低碳,設備材料和原材料的選用盡量選擇環保材質,降低能源消耗,鉆井平臺建設要注重環保性。

3.2光機電一體化技術

機電一體化在多種領域的應用已經十分廣泛,目前其應用優勢十分明顯,目前,在此基礎上,光機電一體化是未來技術發展的方向,機電一體化系統包含計算機系統、傳感系統、信息處理系統,主要結構是機械結構,要逐漸與金銀光學技術相結合,實現光機電一體化的發展。

3.3全信息化與智能化

隨著信息化技術與智能化技術的發展,人工智能逐漸應用于機電一體化技術中,進而需要將人工智能合理應用在機電一體化技術當中,從而實現機電一體化技術的智能化發展。信息化與智能化技術融入機電一體化是其發展的重要標志,要結合人工智能、模糊定量、模擬人類智能技術,促進機電一體化的新突破。

4結語

綜上所述,海洋資源開發已經成為了一個新的方向,我國對于海洋資源十分重視,海上鉆井平臺的建立體現了我國新時期能源開發技術的發展。機電一體化技術應用于海上平臺鉆井系統,可以實現機械系統的正常運轉,可以保證專業設備的完整性與精密性,進而促進海洋開發設備的安裝和調試工作的順利進行,促進鉆井系統的運行,保證海洋資源開發的效率。

參考文獻:

[1]張東亮.淺析機電一體化技術的應用與發展[J].橡塑技術與裝備,2015(24):83-84.

[2]代麗華,韓明良,周金山,等.鉆井平臺最高級定位設計和應用:DPS3[J].造船技術,2010(1):40-42.

[3]王定亞,丁莉萍.海洋鉆井平臺技術現狀與發展趨勢[J].石油機械,2010,38(4):69-72.

[4]李昊.海上鉆井平臺升降系統的控制方案研究[J].中國化工貿易,2014.

[5]南樹岐,王定亞,任克忍,等.海洋鉆井分流器系統技術分析與應用[J].石油機械,2011,9(3):78-81.

[6]苑思敏.自升式海洋平臺齒輪齒條升降裝置設計研究[D].東營:中國石油大學(華東),2012.

[7]王小聰.海洋工程裝備中長期規劃年底出臺[N].財新網,2011-10.

[8]李廣武.淺海坐底式鉆井平臺抗滑樁液壓升降系統分析[J].液壓與氣動,2007(9).

作者:朱振濤 單位:中海油田服務股份有限公司 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

Copyright © 2020-2028 現代應用技術網版權所有http://www.jqjgl.cn本站文章部分來自互聯網轉載,如有侵權請與管理員聯系QQ:164236394,或發電子郵件告知我們,經我們審核后會在第一時間進行確認并作刪除處理!感謝您的支持與理解!廣告服務聯系QQ164236394 Power by DedeCms