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隨著鉆井工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，叢式井設(shè)計和施工不斷增多，土地占用得到減少，鉆井的成本正在大幅度降低。為解決叢式井組設(shè)備搬遷安裝時效差、人工勞動量大、人員的安全系數(shù)低等問題，鉆機整體平移技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用。越來越多的鉆機生產(chǎn)廠家開始設(shè)計制造能夠整體縱、橫向移動的成套鉆機，并且大量的常規(guī)鉆機也開始進(jìn)行底座加固改造以滿足步進(jìn)式整體移動的需求。由于常規(guī)鉆機設(shè)計時沒考慮步進(jìn)式整體移動因素，因此，鉆機在整體步進(jìn)式平移時，結(jié)構(gòu)強度是否足夠，能否滿足現(xiàn)場安全作業(yè)需求，在滿立根工況下移動是否安全，已成為急需確定的問題。所以，對底座加固后的常規(guī)鉆機進(jìn)行步進(jìn)式平移結(jié)構(gòu)的強度分析。
鉆探工程公司一臺ZJSODBS電動鉆機，廠家設(shè)計時按常規(guī)鉆機設(shè)計，未考慮進(jìn)行前后左右步進(jìn)式整體平移。投人生產(chǎn)后，根據(jù)叢式井作業(yè)的需求，需要配套步進(jìn)式平移裝置實現(xiàn)前后左右平移4m。對鉆機底座進(jìn)行了加固改造，同時加裝步進(jìn)式平移裝置，這套裝置由3部分組成：一是由支承座、頂升液缸及滑車總成等組成的支承移動模塊；二是由導(dǎo)軌總成、平移液缸等組成的步進(jìn)平移模塊；三是由液壓站、液控閥件及輔件組成的控制模塊。如圖所示加裝該裝置，可實現(xiàn)鉆機在工作狀態(tài)下(井架、底座不下放)的整體縱向及橫向平移。該裝置最大舉升質(zhì)量為550 t，頂升液缸理論最大推力2638kN，頂升液缸行程200 mm，平移液缸理論最大推力477 kN，平移液缸行程1000 mm。
無線結(jié)構(gòu)應(yīng)變測試系統(tǒng)一套，電源線、記號筆、砂輪機、膠水、清洗丙酮、綁扎帶、應(yīng)變片。
鉆機無立根排放時進(jìn)行前后平移。
(1)確定頂升液缸將鉆機舉升時最大工作壓力，緩漫舉升。
(2)鉆機前進(jìn)緩慢平移。
(3)鉆機緩慢下放。該過程重復(fù)4次。
通過初步建模分析，鉆機在整體平移時，結(jié)受力最大部位均出現(xiàn)在鉆機底座基座主梁上，底座基座主梁及立柱三維視圖如圖所示。根據(jù)初步有限元分析結(jié)果，在底座堆座主梁n選擇12處關(guān)鍵部位(受力較大位針)如圖所示，共布置48個測點，每個關(guān)健部位測點布圖所示，應(yīng)變片沿受力方向布在鋼翼板邊緣。
試驗時，對鉆機紹個平移過程受力情況進(jìn)行實時監(jiān)測，為一次完整平移過程4測點監(jiān)測曲線經(jīng)數(shù)據(jù)處理，可得到各測點應(yīng)變俏和應(yīng)力。
由于底座與水泥地面接觸時底座基座主梁受力很小，因此，鉆機平移過程中監(jiān)測到的底座基座主梁應(yīng)變應(yīng)力變化值，為鉆機抬升時基座主梁最大應(yīng)變應(yīng)力，從而可以依據(jù)AISC《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的公式對底座基座主梁進(jìn)行計算和校核。強度校核系數(shù)(UC值)為實際應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值，當(dāng)比值小于1時結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。
底座基座主梁在鉆機平移時受到的最大軸向應(yīng)力，彎曲應(yīng)力可用公式計算。
依據(jù)鉆機結(jié)構(gòu)圖紙及現(xiàn)場測繪數(shù)據(jù)，建立鉆機結(jié)構(gòu)有限元實體模型，如圖所示。根據(jù)鉆機結(jié)構(gòu)實際受力情況，施加載分析，主要計算鉆機額定載荷，包括頂驅(qū)、游車人鉤、鉆具接失等載荷。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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