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钻井机械手

发布时间:2021-10-27 18:25:08

1. 机械手的主要几种类型

还有赛科注塑机机械手,
赛科冲压机机械手

2. 机械手有哪几种类型

瑞达机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、专搬运物件或操作工具属的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

3. 请问机械手可以分为哪几种类型有推荐吗

机械手的主要几种类型如下:
一、油田钻柱操作机械手:主要用于钻井时的钻杆、钻铤等的装、卸工作。操作机械手设计有两个,一个坐落在一层台井口旁边2米左右处,简称为下手;一个坐落在二层台上的中心台上,简称为上手。
二、软索式机械手:具有全行程的“漂浮”功能,提升位移比气动平衡吊要小,最大只有3000mm,而且最大负载只有450Kg。配有储气罐,可在断气情况下继续使用一个循环,同时会报警,提醒操作者。配合各种非标夹具,软索式助力机械手可以实现起吊各种形状的工件。安装形式可以固定地面或悬挂固定使用,不能使用导轨式。
三、硬臂式助力机械手:在有扭矩产生的情况下无法使用气动平衡吊或是软索式助力机械手,而必须选用硬臂式助力机械手。可以实现提升最大500Kg的工件,半径最大可以达到3000mm,提升高度最大2500mm。康弗斯解答
四、多关节机械手:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件,并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作,随着生产的需要,对多关节手臂的灵活性,定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。
五、T型助力机械手:前后左右位移靠导轨来实现,更适合于操作空间狭小的场合。配有储气罐,可在断气情况下继续使用一个循环,在气压下降到一定程度,启动自锁功能,防止工件下降。并设有安全系统,在搬运过程中或是工件没有被放置在安全表面时,操作者不能释放工件。望采纳

4. 什么是机械手,它的结构是怎么样的

一、机械手的定义:
能够模仿人体上肢的部分功能,可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。
二、机械手的结构如下:
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制,来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息,形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp【英文原名叫digital signal processing,简称DSP,中文的意思:数字信号处理 】等微控制芯片构成,通过对其编程实现所要功能。
三、机械手的分类:
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力,改善热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

5. 钻井装备方案

3.5.1 对13000m科学超深井钻机的要求

(1)载荷能力

对13000m超深井钻机最基本的要求是载荷要求。采用的钻机必须能够承受钻进作业时的最大钻杆柱载荷以及固井作业时的最大套管柱载荷。

以表3.14的数据为基础,并考虑一定的余量,13000m超深井钻井施工的最大钻杆柱载荷在4000kN以内。

根据该井套管程序设计,最重的套管柱是298.5mm的技术套管,总长度为9500m,总重量约为7480 kN(壁厚按11.05mm考虑,未扣除浮力)。

根据钻机调研的结果,宝鸡石油机械厂生产的ZJ120/900DB钻机可以满足该井钻井施工的载荷要求。

(2)高效施工能力

高效施工能力主要涉及两方面问题,即快速起下钻能力和接立根钻进能力。

超深井钻机必须具有快速起下钻的能力。由于该井施工具有井深大和取心多的两个特点,起下钻次数多、时间长。根据测算,当取心钻进比率为5%时,该井的钻进施工时间总约为8.7年,其中起下钻时间2.4年,占总时间的27.6%。如果要全孔连续取心,即取心钻进比率为100%,钻进施工时间为21.4年,其中起下钻时间12年,占总时间的56.2%。13000m超深井钻井日费用相当高,约为20万元/天。这意味着,将需要巨额的费用用于该井的起下钻施工。我们在制定13000m超深井的钻机方案时必须考虑采取有效的技术措施,以提高起下钻施工效率,降低施工成本。

俄罗斯(前苏联)和德国都施工过科学超深井,他们当时遇到了同样的问题。他们主要采取了两项技术措施来解决高速起下钻的问题。第一项措施是提高钻台操作效率,在钻杆柱的卡夹、拧卸和移摆等操作环节采用高效率的施工装备,如有气动卡瓦、铁钻工、钻杆移摆机械手等。第二项措施是加高井架,以实现长立根操作,减少钻具拧卸次数,从而减少施工时间。前苏联施工科拉超深井时采用的立根长度是37m;德国施工KTB主孔时采用的立根长度是40m。

接立根钻进通过采用顶部驱动钻井装置(顶驱)来实现。顶驱不使用方钻杆,不受方钻杆长度限制,避免了钻进9m左右接单根的麻烦。取而代之的是利用立柱(长度30~40m)钻进,大大节省了接单根的时间,从而节约了钻井时间。

(3)应付井内复杂情况的能力

应付井内复杂情况的能力也通过采用顶驱来实现。采用顶驱,可实现接长立根钻进和倒划眼以及在任意位置接钻杆,这些都是有利于应付井内复杂情况的技术措施。

(4)钻机能耗

超万米科学钻井的施工时间很长,短的也需要几年,长的可达10~20年。这么长时间施工,采用低能耗钻机尤为重要,对钻机的使用成本有重大的影响作用。

(5)钻机的使用性能

钻机的使用性能涉及钻进参数的控制范围、控制精度、超载能力和操作控制的方便性等来体现。

(6)其他特殊要求

13000m超深井钻机除了满足以上要求之外,至少还须满足以下两项特殊要求:

1)配备泥浆冷却系统。13000m超深井的井底温度可能超过300℃,出口泥浆温度≥100℃。必须对返回地表的泥浆经过冷却后再投入使用,否则钻进施工会由于高温而难以为继。

2)配备连续循环钻井系统。德国人采用有限元程序对KTB主孔深井阶段温度变化进行模拟的结果:在钻井直径8.5in、钻井深度9000m、水基泥浆、泵量1500L/min的条件下,原始地层温度与动态循环温度之间的温差为65~75℃。根据这一结果,可以考虑在井底温度升高至对井底钻具内的电子器件和钻井液有严重影响时,采用连续循环钻井系统,实现钻进和起下钻过程中泥浆持续循环,从而使井底温度降低。

3.5.2 13000m科学超深井钻机方案

我国现有的最大石油钻机是宝鸡石油机械厂研制的ZJ120/9000DB 型钻机(图3.7),其最大钻井深度能力为12000m。该钻机的主要性能参数见表3.15。

图3.7 ZJ120/900DB钻机

表3.15 宝鸡石油机械有限责任公司9000m和12000m钻机技术参数

ZJ120/9000DB钻机是一台交流变频电驱动钻机,具有能耗低、操控性好、超载能力强的特点。从载荷能力说,该钻机已基本能满足13000m科学超深井钻进施工的需求。因此可以此钻机为基础,按照以上提出的对13000m科学超深井钻机的要求,对钻机进行适当的改造,最终形成13000m科学超深井钻机(参数见表3.16)。钻机的顶驱、泥浆泵、循环、固控和井控系统可采用现有12000m钻机的配套设备。

钻机改造的基本思路如下:

1)提高钻机井架高度,以实现40m的立根长度;

2)加装北京石油机械厂的DQ120BSC型交流变频顶驱(参数见表3.17);

3)配备泥浆冷却系统;

4)配备连续循环钻井系统;

5)增设钻杆、套管移摆自动系统。

表3.16 ZJ130/9750DB钻机的设计参数

表3.17 北京石油机械厂交流变频顶部驱动钻井装置主要技术参数

6. 钻井行业大钩的起下钻的操作流程

特点

随着钻孔或井眼的不断加深,起下钻需要的时间愈来愈长。特别在深孔(井)钻进中,它更是一项繁重的工作。因而必须实现起下钻操作的机械化。例如,在地质钻探中,新型钻机(如液压动力头钻机)和代替人工进行提管、抉管、移管、摆管作业的各种类型机械手的逐步推广使用,为实现起下钻具的机械化和塔上无人操作提供了可能。在油(井)井钻井中,通常采用起下钻机械化联动装置进行操作,这种装置包括电动液压或气动的大钳、电动或气动卡瓦,自动吊卡和立根自动排放装置等。 [1]

操作方法

起钻
起钻:右手控制刹把,左手控制主滚筒组合阀手柄,向上推动主滚筒组合阀手柄(该组合阀不仅能够控制滚筒离合器的分离和挂合,而且能够控制柴油机的油门。当手柄转过10º时,离合器进气,并挂合;当手柄继续向前推,柴油机油门将随着手柄旋转角度的增加而加大。组合阀手柄的位置,可以根据需要,停止在10º至终端的任何角度位置上;如果要摘开离合器,只需把手柄拉回到中间位置;若将阀的手柄从中间位置向后拉,这时只能控制油门的大小,而不能挂合离合器,这种操作只在进行上、卸扣或其他作业时才使用。油门的大小也可以根据需要进行选择,将手柄停在任何角度上,这种操作只在需要控制柴油机油门来进行其他作业时才使用),结合主滚筒离合器;逐步提高发动机转速,主滚筒开始旋转,同时右手适时放松刹把,游车大钩缓慢上升,当大钩缓冲弹簧被压缩后,加大油门,控制发动机转速到所用修井机要求的转速,大钩上升起钻;当大钩提升到上止点前,应降低上升速度,作好刹车准备;刹车时,左手控制主滚筒组合阀手柄回中位,主滚筒离合器脱离;右脚平稳抬起油门踏板,逐步降低发动机转速,同时右手适时压紧刹把,游车大钩缓慢停止。 [2]

下钻
下钻时,右手控制刹把,左手控制主滚筒组合阀手柄,主滚筒离合器脱离,同时右手适时放松刹把,游车大钩下降,当单根余3~4m时,减慢下放速度,逐步压紧刹把,使吊卡平稳座落。
滚筒不工作时,应将刹带刹死,并将刹把固定。

7. 万米超深孔与连续循环钻井技术

万米超深孔面临着孔底高温高压工况(13000m超深孔孔底温度最高可达360℃,压力最大可达200MPa),由此带来泥浆、孔底动力钻具、井壁稳定性、钻杆柱等一系列难题。连续循环钻井系统是世界钻井界近年来出现的一项新技术和新装备,该技术在接单根时,仍保持钻井液的连续循环,可显著降低钻孔中温度,大大提高上述各项技术的适用性,同时,可有效避免接单根时由于停泵和开泵引起的井底压力波动和岩屑沉降;在整个钻进期间,实现了稳定的当量循环密度和不间断钻屑排出,全面提高了井眼质量和清洁度,可大幅度减少钻井事故,提高钻井作业的安全性与经济性,对万米超深孔钻探施工具有十分重要的意义。

连续循环钻井系统是实现连续循环钻井技术的关键技术,其综合了机、电、液、控制一体化等多学科技术,主要是利用主机腔体总成闸板的开合,形成和控制主机上下密封腔室的连通与隔离,与分流管汇配合,完成密闭腔室内钻井液通道的分流切换,实现在接单根中钻井液的不间断循环;利用动力钳、平衡补偿装置和腔体背钳的协同动作,实现在密封腔室内钻杆的自动上卸扣操作。

3.1.1 国内外研究现状

1995年,Laurie Ayling首先提出了连续循环钻井(CCD)的概念,即在接单根期间保持钻井液的连续循环,并申请了第一项专利;1999年,荷兰Shell NAM公司通过定量风险分析得出结论,连续钻井液循环将使非作业钻井时间减半,每口井作业成本可节省100万美元;2000年,连续循环钻井联合工业项目开始运行,该计划由Maris公司管理,并获得了ITF的资助和由Shell、BP、Total、Statoil、BG和ENI组成的“工业技术联合组织”的支持;2001年,项目选择Varco Shaffer作为设备制造与供应商参与研制。2003年,BP公司在美国Oklahoma的陆上井对一种连续循环系统样机进行了现场测试并取得了成功,随后开始了工程样机的设计和制造。2005年,在意大利南部的Agri油田以及埃及海上的PortFouad油田,ENI公司成功实现了连续循环系统的商业化应用。2006年至2008年,Statoil公司在北海油田利用连续循环系统钻成了6口井,均取得了巨大的成功。经过近10年的发展,目前国外连续循环系统已进入推广应用阶段,在ENI和Statoil公司取得显著成功后,BP、BG和Shell等公司也正在考虑首次使用此项技术。

国内主要是中石油钻井工程研究院自2006年起跟踪这一技术,并展开研究,经过多年的技术攻关,2012年4月9日,在中石油钻井工程研究院与渤海钻探钻井技术服务公司联合建成的科学试验井上,该院研发的连续循环钻井系统样机模拟试验过程中,样机基本动作成功实现,但系统的控制精度、可靠性还存在较大问题,样机在关键技术上还需进一步攻关研究。

3.1.2 关键技术

从技术发展的成熟度和现场操作的安全性考虑,研制连续循环系统应该是根据我国万米深孔钻探技术特点,发展具有自主知识产权的连续循环钻井技术。连续循环系统是集机、电、液、控制于一体的先进钻井技术装备,要成功实现国产化目标,首先必须对系统的关键技术展开深入分析和研究。连续循环系统的关键技术及难点主要包括以下几方面。

(1)高压动密封技术

在高压高温泥浆连续循环和钻杆运动(轴向、旋转)工况下,孔口连接系统上半封闸板与钻杆之间会产生相对转动和轴向运动,因此闸板的动密封性能是一个关键问题,目前国外产品在35MPa压力下每接40~50次钻杆就必须更换闸板。

(2)钻杆精确定位与连接技术

钻柱与钻杆接头在不可直接观察的压力腔中完成接、卸操作,钻杆的位置由顶驱上下运动控制,下部钻柱的位置则由卡瓦与连接器共同确定,如何保持钻柱和钻杆的螺纹接头处在一个较为合理的位置,便于螺纹对中,是连续循环动作是否能顺利完成的关键,也是系统提高效率的关键。

(3)钻杆连接螺纹与杆体保护技术

钻杆本体保护。在上卸扣过程中,极易造成钻杆本体损伤;尤其是动力卡瓦部分,既要承受钻柱的重量,又要提供足够的上卸扣扭矩,使钻杆本体与卡瓦牙板之间的受力状态非常复杂,极易引起钻杆打滑并损伤本体,甚至导致钻柱滑脱掉入井内。

钻杆接头的对接和旋扣均在密封腔内进行,操作人员无法直接观测到腔内情况,同时腔内的高压钻井液使接头螺纹承受很大的上顶力作用,如果操作不当,极易造成螺纹损伤,因此在接头对接和旋扣时,必须利用强行起下装置平衡钻井液上顶力作用,使螺纹啮合面上的接触力保持合适值;另外螺纹润滑脂必须具有防冲刷能力,避免接头螺纹发生粘扣。

(4)泥浆切换分流技术

泥浆分流控制的关键是保证循环压力稳定、无扰动,由于立管与旁通管道之间存在压力差异,因此直接切换容易引起泥浆循环压力的不稳定,同时高压泥浆也会对阀件产生冲刷和冲击作用。因此,在切换前,必须先对低压一侧管道进行充填增压,消除立管与旁通管道之间的压力差异,这样不仅可以保持泥浆循环压力稳定,同时也消除了对阀件的不利影响,可有效提高阀件使用寿命。

3.1.3 研究内容与简单方案

实现连续循环钻井技术的主要装置是连续循环钻井系统,连续循环系统控制较为复杂,安全可靠性要求高,在研制过程中必须针对高压动密封技术、钻杆精确定位与连接技术、钻杆连接螺纹与杆体保护技术、泥浆切换分流技术等关键技术进行深入分析和研究。

课题的研究可在充分调研国内外研究现状的基础上,比较分析典型的连续循环系统的结构,确定项目需开发的连续循环钻井系统主要由泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统等部分组成。

(1)研究内容

主要研究内容如下:①国内外泥浆连续循环技术情报调研与分析;②泥浆连续循环控制流程制定;③泥浆连续循环系统实施方案(包括泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统等);④关键部件仿真分析研究;⑤样机的总体设计与各部分设计研究;⑥样机的制造与加工;⑦样机室内实验研究与现场实验研究;⑧连续循环配套钻探工艺技术与优化技术研究。

参考设计参数为:工作压力≤35MPa,钻杆外径,最大扭矩9kN· m,泥浆流量≤1200gpm(75.7L/s)。

(2)研究方案

泥浆连接器可由3个类似防喷器的结构组成,每个结构体内部各带有一个密封板,其中下结构体中的是反向密封闸板,中间的是盲板。最上部和下部的结构体中带有旁通和阀门,并连接分流管汇装置,作为接单根时充压、卸压和保持钻井液循环的通路;钻杆接卸机械手具有旋扣、紧扣及卸扣功能,同时在强行起下装置的驱动下能够上下移动,并带有动力卡瓦用于承受钻柱悬重,并提供上卸扣反扭矩;控制系统则为系统各执行部分提供动作驱动力与驱动指令,动力系统主要为液压站,提供驱动动力源。

针对泥浆联接器与分流管汇装置的研究可在三重闸板防喷器基本结构的基础上,进行技术的改造,增加泥浆分流通道,并注重局部细节设计,新材料选型等解决高压动密封技术难题,设计新型压力防冲击结构设计,解决泥浆分流切换的扰动难题。钻杆接卸机械手部分则通过优选控制元件、改进控制算法,保证钻杆与钻柱的精确定位、对中与连接;通过改善卡瓦牙板接触条件与材料,改进螺纹润滑密封,减少螺纹和杆体的伤害。动力系统采用液压驱动,模块化设计,并将手动与自动技术相结合,提高操作便利与可靠性。控制系统的逻辑控制信号主要是压力和位置检测,其中压力检测包括密封腔压力立管压力以及各执行机构工作压力等,而位置检测则是指闸板开合、泥浆阀开合、钻杆接头位置以及各执行机构动作位置等,通过冗余设计,确保逻辑控制信号的准确性和可靠性。

3.1.4 研究计划

课题研究努力争取多方面支持,特别是争取国家或行业科研立项支持,计划用5年时间完成连续循环钻井技术国内外情报调研分析、总体技术实施方案、关键技术与技术难点攻关,样机加工制造与装配、现场实验与优化等工作,通过连续攻关,开发出具有我国自主知识产权的、适应万米超深孔的连续循环钻井技术,并达到现场中试使用要求。

2013年1月~2013年6月,完成连续循环钻井系统的国内外情报调研,对比分析,提出连续循环系统开发的基本思路;

2013年7月~2013年12月,完成连循环钻井控制流程制定,连续循环钻井系统总体方案初步设计,并完成部分关键子系统设计方案初步研究;

2014年1月~2014年12月,完成连续循环钻井系统总体设计详细方案,各部分(泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统)详细设计方案(初稿),各关键问题、难点问题(高压动密封技术、钻杆精确定位与连接技术、钻杆连接螺纹与杆体保护技术、泥浆切换分流技术等)详细解决方案(初稿),完成连续循环系统总图、各部分图纸、计算等初稿;

2015年1月~2015年6月,完成连续循环钻井系统关键部分的仿真分析研究,完成连续循环钻井系统总体设计方案(实施稿),完成各分部分设计方案(实施稿),完成并通过总体方案和分部分方案相关的图纸、计算书(实施稿);

2015年6月~2015年12月,完成连续循环钻井系统样机的加工,完成连续循环系统的室内实验方案设计,完成连续循环系统现场实验方案设计。

2016年1月~2016年12月,完成连续循环钻井技术相关室内实验与现场实验研究,总结问题,提出新的优化和解决方案,完成连续循环配套钻探工艺研究;

2017年1月~2017年12月,根据优化方案进行整改,并结合多次实验,实现研究目标,撰写总结报告。

8. AGV机械手有哪几种

佳顺伟业AGV工程师为您解答:
AGV机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置,主要分以下几种类型。

油田钻柱操作机械手:主要用于钻井时的钻杆、钻铤等的装、卸工作。操作机械手设计有两个,一个坐落在一层台井口旁边2米左右处,简称为下手;一个坐落在二层台上的中心台上,简称为上手。

AGV软索式机械手:具有全行程的“漂浮”功能,提升位移比气动平衡吊要小,最大只有3000mm,而且最大负载只有450Kg。配有储气罐,可在断气情况下继续使用一个循环,同时会报警,提醒操作者。配合各种非标夹具,软索式助力机械手可以实现起吊各种形状的工件。安装形式可以固定地面或悬挂固定使用,不能使用导轨式。

AGV多关节机械手:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件,并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作,随着生产的需要,对多关节手臂的灵活性,定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。

AGVT型助力机械手:前后左右位移靠导轨来实现,更适合于操作空间狭小的场合。配有储气罐,可在断气情况下继续使用一个循环,在气压下降到一定程度,启动自锁功能,防止工件下降。并设有安全系统,在搬运过程中或是工件没有被放置在安全表面时,操作者不能释放工件。

AGV硬臂式助力机械手:在有扭矩产生的情况下无法使用气动平衡吊或是软索式助力机械手,而必须选用硬臂式助力机械手。可以实现提升最大500Kg的工件,半径最大可以达到3000mm,提升高度最大2500mm。

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