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海洋修井机风洞试验测控系统设计

陈忠碧  
【摘要】: 随着科学技术的推广及其人们安全意识的加强,不同行业都对生产过程中的高效率、可靠性、安全性、经济性及其科学性等提出了越来越高的要求。石油工业也不例外,在科技化大步伐进程中,不断加强石油装备各方面的性能及其安全指标,也便提上日程上来。 海洋修井机作为海上石油钻采装备中的一部分,由于其特殊的使用环境,诸如:海上环境恶劣,水深、浪高、风大等原因,决定了海洋修井机与陆上修井机有很大的差别。为此,明确修井机的使用环境,检测其各方面的使用性能及其结构参数,对于提高工作可靠性和结构优化设计、减少成本和避免不必要的事故及经济损失等都具有十分重要的意义。此论文设计,就是利用风洞试验环境,对海洋修井机模型进行分析。 所谓风洞,是指在特殊管道内,用动力设备驱动一股速度可控的气流,用以对模型进行空气动力实验的一种设备。风洞设计及试验采用了相对性原理和相似性原理。 鉴于此,本论文在分析海洋修井机井架结构特点、海洋环境以及风洞试验模型制备和风洞实验原理、特点等基础上,设计和开发了一套专门用于海洋修井机风洞试验的测试与控制系统。 在试验过程中,为了使海洋修井机井架模型试验环境能与实际海洋环境更相似,以及便于实际操作,在考虑研究对象的结构及其特点基础之上,保持风洞中的模拟海洋风速方向恒定不变(通过变频调速系统调节电机转速,获得大小可调的风载),让海洋修井机井架模型在风洞中按设定速度旋转。 通过以上的模拟假设和相应的方案优化设计,该测控系统能对海洋修井机井架模型在风洞中的相关性能参数及其有关的风洞环境参数进行了测试;并对得到的实验数据进行处理、分析,最终达到分析海洋修井机井架性能参数的目的。 总之,在综合运用计算机控制技术、传感器技术、自动控制理论、电动机变频调速技术、动态测试技术及其空气动力学等学科理论知识的基础上,通过软件编制和最后调试,该测试与控制系统具有如下特点: 1、针对海洋修井机井架风洞试验模型而专门设计: 2、以可视化软件Visual Basic6.0作为本测控系统的开发平台,从而实现在线测试;整个测控软件人机界面好,操作方便、简单; 3、根据现代检测理论,选择合适的传感器,使各个参数的测量准确、可靠、快速,更好地满足了设计任务的要求; 4、变频调速控制系统用于海洋修井机风洞试验测控系统; 5、根据计算机测控技术的要求,选择合适的数据采集板卡完成既定的测试与 控制任务; 6、由于以VB作为测控系统软件的开发平台,设计出的测控软件具有静l动态 测试、单通道数据/曲线实时显示、多通道数据同屏显示、多曲线同屏显示、相关及 其频谱分析、误差处理、数据库管理、文件存储等功能的测试系统;该系统能完成 海洋修井机风洞试验对温度、湿度、压力、应力、应变、风速等参数的测试,同时 还可控制变频器输出,从而达到控制风速的目的。 海洋修井机风洞试验测控系统研究,不仅为海洋修井机井架结构设计和参数优 化提供了可靠的保证;而且也为改造和开发海洋石油钻采设备提供了实验依据和技 术资料。同时该测控系统还可用于现场工况在线实时监测和故障诊断。因此,具有 进一步的研究价值。随着研究的深入,该测控系统系统将会更加完善、功能会更强。


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