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研究方向与目标

石油钻机电气传动系统技术

1.新一代智能钻机的研制
  新一代钻机是智能控制技术与机电一体化的深度融合。以具有高度机电一体化控制的钻机子设备为基础,钻机机械部分与电气部分整体模块化设计,利用智能控制技术有序融合,使钻机具备高可靠性、高效率、高安全性、快速移动的特征。
  ① 自动钻进的模糊PID控制技术研究
   基于地层、壁阻、泵压、钻压、破碎扭矩等线性及非线性对象,研究自动钻进模糊控制技术,通过复合模糊PID控制技术提高控制精度,大幅度降低或消除非线性对象对钻进速度及精度的影响。
  ② 钻机模块的信息化
   建立石油钻机设备大数据系统。研制大数据为基础的多项新技术。
   ●自诊断维护技术
    建立以设备钻井工艺及操作工艺为基础的钻机控制自诊断系统,极大减少误操作及故障停机率。
   ●钻井工艺与设备的融合技术
    对各设备模块按钻井工艺流程划分,提高工作效率,提升安全性,避免相互干涉。
   ●钻井设备的全生命周期管理技术
    对钻井设备的全生命周期中的信息与过程的全流程管理。
2.结合石油钻机的工艺要求,研究和开发具有完全自主化知识产权的石油钻机系统高性能控制器。本控制器基于TMS320F28335 DSP,采用矢量控制技术,满足各种传动应用的需求及客户化的设计,进一步强化产品的可靠性和环境的适应性,结合硬件电路模块化设计,确保电路稳定高效运行。为了预防转盘在打钻过程中发生卡钻,设计独特的“挖土机”自适应控制特性,并对运行期间电机转矩上限自动限制。
3.研究基于矢量控制的永磁同步电机石油钻机系统,针对大功率永磁同步电机的数字延迟问题,减小对参数的依赖性,提高系统鲁棒性,根据动态矩阵控制理论,建立永磁同步电机控制系统的动态矩阵预测模型,拟研究一种动态矩阵预测控制方法,对于模型参数变化的灵敏性,系统建模误差和环境干扰等不确定性因素的适应能力,以及延迟对象的预测控制性能。
4.石油钻机下钻能量回收及利用、电能质量管理及负荷管理等综合节能技术。
  针对石油钻机供电系统的特点,结合其微网系统的能量管理问题,利用蓄电池和超级电容的互补特性,以经济性和环保性为优化目标,研究采用混合储能系统的微网多目标能量管理方法。考虑双燃料机组发电能力和负荷需求、不同调度时段、储能装置的实时荷电状态等因素,采用智能控制方法对混合储能系统进行管理。在考虑多种约束条件下,对微网系统进行经济环保优化调度,实现微网系统的经济性、环保性、可靠性。
5.预期成果
  新一代智能钻机电传动装置1套;能量管理系统1套。
  产生智能钻机生产工艺技术2项;修订及制订国家及行业标准1项以上;发表论文8篇以上;发明专利1项以上;完成科技成果及新产品鉴定2项以上。
 
 

 

 
   
   
   
   



 

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