概述了传统铁钻工的现状,对比分析铁钻工的特点,并针对当今传统套管钳的工作需求,设计了一种新型的液压套管钳。首先,现有的套管钳作业效率低,自动化程度也不高,容易造成工人劳动力的浪费,同时存在一定的安全隐患。其次,由于石油产业日渐需要,套管也有多种形式,一般小直径的套管在油田中的使用为广泛,而大尺寸管径一直较为空缺,所以此次设计主要针对的是大尺寸的套管。因此,设计一种新型的铁钻工套管钳意义重大。分析了传统液压套管钳结构上的缺陷和使用过程中的问题,设计出新的套管钳模块,并确定了佳的主钳机构和背钳机构,提高了适用范围。其中主钳采用坡板机构,背钳采用三液压缸直接驱动三点方式。以套管钳各个机构具体工作要求为规范,着重对机构参数进行分析及设计计算,研究机构中各参数的关键设计方法,优化了机构各零部件尺寸及设计。
主钳机构坡板曲线的设计是根据不同尺寸套管计算出该工况下曲率半径后进行曲线拟合得到的。终可以得到两条坡板曲线,一条用于套管钳上扣作业,另一条用于套管钳卸扣作业,采用这样的设计更符合套管钳实际作业需求。与之配合的鄂板也根据不同工况进行更换,鄂板采用空心结构,这样可以减少套管钳工作时不必要的负重。鄂板设计主要包括滚子直径、钳牙牙槽以及鄂板厚度,后根据不同工况优化出配合坡板曲线的鄂板。通过对动力钳的整体结构、运动过程和机构的详细分析。运用SolidWorks软件完成轨道式铁钻工套管钳模块的三维结构设计,并进行结构与零部件校核分析。并利用Simulation模块对主要零部件进行了有限元分析,同时验证了机构运行的可行性。
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运用ADAMS软件对套管钳机构改变其套管直径、滚子直径、滚子间距、钳牙夹角进行仿真,分析这几个重要参数对力的影响,发现不同尺寸套管时,套管尺寸和切径比大小成正比,和上卸扣驱动扭矩成反比；相同尺寸管柱时,钳牙角度大小和切径比大小成正比,和上卸扣驱动扭矩成反比；改变鄂板滚子间距和改变滚子直径会对设计坡板的切径比以及上卸扣驱动扭矩的提生影响,但完整影响趋势并没有规律影响。在今后的套管钳设计中可以优先考虑滚子间距和滚子直径,随后设计套管钳时可以根据正反比规律再改变其尺寸和钳牙夹角。在高压大功率场合,有源中点钳位五电平逆变器(
Active-neutral-point-clam-ed.five-levelinverter,ANPC-5L)和已经较为普及的三电平逆变器相比,开关损耗降低,电流谐波变少,所需滤波器件相应随之减小,同时共模电压幅值也降低为后者的二分之系统的安全性能相应提高,一种输出电平含多个换流路径提供了更多选择,从而让直流侧电容电压和飞跨电容电压等指标的控制变得更为轻松。
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