为了满足新型海底连续管钻机对可变高度机架的功能需求,开展了机架升降控制方案设计。首先根据海底钻井工艺和深海服役环境,设计了一套基于超长行程柱塞缸和电液比例节流调速的双层机架升降方案及作业流程,具有结构紧凑、稳定性好、油缸及高压管线安装方便、开发成本低的优点。为了减轻大跨距偏载和水下洋流扰动等因素对同步运动控制过程的影响,采用四缸主从同步闭环控制结构,并根据系统理论模型设计了一种内模鲁棒性控制算法,通过调节滤波器时间常数来改善控制器动态特性,仿真结果表明该系统具有良好的抗干扰能力,为深海环境下的准确和稳定控制提供了依据。

压力补偿器是深水液压系统的重要部件,对使用液压驱动的深海装备,压力补偿器可消除海水压力对液压系统的影响。当深海装备使用非对称液压缸作为执行元件时,非对称液压缸两个油腔的流量差会引起压力补偿器补偿压力的波动,波动幅值过大会导致补偿器损坏。以20 m海底钻机液压系统滚动膜片式压力补偿器为研究对象,介绍了滚动膜片式压力补偿器组成及原理,提出了20 m海底钻机工作时液压系统最大补偿流量的计算方法,利用AMESim分析了最大补偿流量引起补偿器补偿压力波动的规律,最后通过高压密封舱模拟了外部压力变化下压力补偿器对密闭腔体静态补偿特性。结果表明压力补偿器的性能满足20 m海底钻机液压系统的使用要求。

海底钻机是一种钻探系统完全工作于海底的钻探设备,与搭载船只需要一条具有承载能力的脐带缆即可实现远程的能量供应和通讯控制。受脐带缆承载能力的限制,有限空间、重量内存储更多钻管及可靠、快速的接卸是大钻深海底钻机设计的难点。以60 m海底钻机移摆管系统为研究对象,介绍了移摆管系统的构成、技术指标和特点,对移摆管系统中机械手回转机构进行了受力分析,推导出了海水阻力矩的方程。利用AMESim建立了机械手回转控制系统仿真模型,分析了输入的线性控制信号的斜率、海水阻力矩等因素对机械手回转机构控制性能的影响。仿真结果表明海水阻力矩对械手回转机构动作的瞬间影响较大,输入的线性控制信号的斜率较大时,会引起机械手回转角度振荡。通过对60 m海底钻机移摆管系统开展室内及海上试验,验证了该系统能够满足60 m海底钻机...

以海底钻机收放系统的收放油缸为研究对象,利用ABAQUS对收活塞杆中O型密封圈的密封性能进行分析,建立了活塞杆的O型密封圈的二维轴对称模型。在海底钻机收放系统最大工作压力为25MPa的环境下,分析了O型密封圈的不同压缩率对接触应力、剪切应力分布情况的影响;同时,进一步分析收放油缸活塞杆上行时,O型密封圈的应力分布情况。

海底钻机是海底资源勘探、海洋地质调查以及海洋科学考察不可或缺的重要技术装备,回转系统是海底钻机的核心部件,为钻头提供转速和扭矩。在定量泵供油的回转液压系统中,为减小负载的波动对回转系统输出转速的影响,回转液压系统中设置了定差溢流阀,并利用AMESim对海底钻机回转液压系统进行了建模,在阶跃负载下进行了仿真。仿真结果表明:定差溢流阀能够使得泵出口压力始终与负载相匹配,有效地提高输出转速的平稳性,同时实现系统节能。

以海底遥控取样钻机为研究背景，对设备的海底测控系统在控制液压系统压力方面存在的问题进行了深入的分析，提出将模糊控制算法应用于海底液压控制系统中，并对模糊控制器进行了设计和实现。通过相关试验数据分析证明，该算法的应用可以有效解决海底钻机在对不同硬度地层钻进时的液压系统压力控制问题，不仅提高了钻进效率而且还解决了由于给进油缸的压力大于海底钻机自重而发生的钻机倾倒事故。