機(jī)電一體化在機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用論文

【摘要】 機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、造船、機(jī)床生產(chǎn)、陸地和海上鉆井系統(tǒng)，是我國(guó)工業(yè)技術(shù)的重要組成部分。機(jī)電一體化主要是綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、軟件編程、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需要，合理安排設(shè)備和資源，實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)動(dòng)。模塊。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的功能。以海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)為例，

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；離岸平臺(tái)；鉆孔系統(tǒng)；應(yīng)用策略

介紹

目前，隨著陸地能源的逐漸減少，開(kāi)發(fā)海域能源已成為我國(guó)有關(guān)部門愿景的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)是海底油氣勘探開(kāi)發(fā)的主要裝備，保障海洋平臺(tái)的正常運(yùn)行對(duì)我國(guó)能源發(fā)展至關(guān)重要。機(jī)電一體化技術(shù)是保障海洋平臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)行的重要技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)階段，海洋已成為全球科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。海洋鉆探系統(tǒng)是為了探索能源信息。我國(guó)此前采用的控制技術(shù)是從國(guó)外引進(jìn)的，與我國(guó)部分海域的實(shí)際情況不符。所以，海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)的應(yīng)用方法需要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)電一體化技術(shù)，進(jìn)而保障鉆井系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行。海上鉆井系統(tǒng)包括升降式海上鉆井平臺(tái)、海上升降系統(tǒng)、動(dòng)力定位系統(tǒng)等多個(gè)部分。多個(gè)設(shè)備的操作是一個(gè)重要問(wèn)題。利用機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。多個(gè)設(shè)備的操作是一個(gè)重要問(wèn)題。利用機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。多個(gè)設(shè)備的操作是一個(gè)重要問(wèn)題。利用機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

一、機(jī)電一體化的概念及發(fā)展

機(jī)電一體化最早由日本人提出，包括機(jī)械學(xué)和電子學(xué)的內(nèi)容。機(jī)電一體化是一種創(chuàng)新的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)形式，強(qiáng)調(diào)機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，具有廣泛的含義。1983年，日本機(jī)械振興會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所提出這一用語(yǔ)。機(jī)電一體化主要是指在機(jī)械的動(dòng)力功能、信息處理和控制等方面采用更先進(jìn)的信息技術(shù)和微電子技術(shù)，以及機(jī)械與電子軟件的結(jié)合。復(fù)雜的。機(jī)電一體化是一個(gè)復(fù)雜的概念，主要包括產(chǎn)品和技術(shù)兩個(gè)方面。首先，它指的是技術(shù)的結(jié)合，具有比較扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和先進(jìn)的技術(shù)理念。機(jī)電一體化技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等許多部分，是高新技術(shù)的集合。

2. 機(jī)電一體化在海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 海洋平臺(tái)液壓舉升裝置動(dòng)力控制系統(tǒng)

海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)設(shè)有液壓升降系統(tǒng)，液壓執(zhí)行系統(tǒng)由控制系統(tǒng)控制，可獨(dú)立操作也可聯(lián)動(dòng)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.1.1 機(jī)電一體化技術(shù)在液壓動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用 海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)中的舉升系統(tǒng)通常需要若干臺(tái)液壓泵，主泵向主油缸供油，其他液壓泵向換向閥供油，塞油缸，從而保證了液壓系統(tǒng)的動(dòng)力。鉆井平臺(tái)升降系統(tǒng)的工況比較復(fù)雜。當(dāng)主油缸空載運(yùn)行時(shí)，泵的流量自動(dòng)增加，壓力逐漸降低，從而提高舉升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)主油缸有負(fù)載時(shí)，泵內(nèi)流量自動(dòng)減少，壓力相應(yīng)增加，從而保證液壓系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，可以大大節(jié)省能源消耗和部分成本。利用機(jī)電一體化技術(shù)中的PLC邏輯控制信號(hào)，對(duì)電液比進(jìn)行科學(xué)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的通電狀態(tài)協(xié)同工作，反饋檢測(cè)系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)，以及從而保證升降鉆井系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)和設(shè)備的回油濾清器可以清洗油液。過(guò)濾機(jī)裝有堵塞信息傳輸裝置。一旦發(fā)生堵塞，會(huì)自動(dòng)報(bào)警，必須及時(shí)更換濾芯；液壓升降系統(tǒng)配有液位溫度計(jì)，可檢測(cè)油位和溫度，并可使用海水作為介質(zhì)進(jìn)行冷卻，從而避免系統(tǒng)設(shè)備溫度過(guò)高。它還配備了空氣過(guò)濾器，以確保油箱內(nèi)的空氣清潔。

2.1.2 液壓控制系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)主油缸、上銷油缸、下銷油缸的速度，控制它們的位置，協(xié)調(diào)各設(shè)備之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)精確控制，精度約為1 毫米。采用機(jī)電技術(shù)，按科學(xué)流程操作液壓站和電磁換向閥，定期監(jiān)測(cè)壓力、油溫、液位值，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)解決。在液壓系統(tǒng)中，主油缸通過(guò)位移傳感器監(jiān)測(cè)油缸的運(yùn)動(dòng)位移。檢測(cè)信號(hào)主要通過(guò)電纜傳輸，然后對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析，控制機(jī)發(fā)出信號(hào)，操作液壓站和液壓控制模塊，實(shí)現(xiàn)裝樁、插樁。，拔樁動(dòng)作，橫向位置和縱向位置信息也由位移傳感器傳遞，從而保證作業(yè)位置的準(zhǔn)確性。

2.2 海上鉆井系統(tǒng)起重機(jī)

2.2.1 起重系統(tǒng)的特點(diǎn)和作用 海洋鉆井平臺(tái)的起重裝置全部固定在海面上，主要功能是實(shí)現(xiàn)人員、貨物和設(shè)備的裝卸和轉(zhuǎn)移。海上起重機(jī)有多種類型。目前主要采用通用立柱式平臺(tái)起重機(jī)，其最大載重量一般根據(jù)規(guī)范確定。海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)的吊裝工作主要分為內(nèi)部作業(yè)和外部作業(yè)。平臺(tái)內(nèi)的起重作業(yè)主要是貨物或設(shè)備的搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移，作業(yè)范圍小，載荷也小；平臺(tái)外作業(yè)主要在周邊海域進(jìn)行。我國(guó)的起重作業(yè)主要是指船舶起重作業(yè)，作業(yè)范圍大，載荷系數(shù)大。起重機(jī)的起升速度隨著工作半徑的增大而增大。在起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，操作人員應(yīng)按照說(shuō)明書中的說(shuō)明，按照起重機(jī)的載荷圖進(jìn)行操作。切勿超載，造成事故。注意起重作業(yè) 在外部環(huán)境中，作業(yè)要注意傾斜度，作業(yè)時(shí)觀察海上風(fēng)速，控制上升速度，確保作業(yè)安全。在起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，操作人員應(yīng)按照說(shuō)明書中的說(shuō)明，按照起重機(jī)的載荷圖進(jìn)行操作。切勿超載，造成事故。注意起重作業(yè) 在外部環(huán)境中，作業(yè)要注意傾斜度海上起重機(jī)，作業(yè)時(shí)觀察海上風(fēng)速，控制上升速度，確保作業(yè)安全。在起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，操作人員應(yīng)按照說(shuō)明書中的說(shuō)明，按照起重機(jī)的載荷圖進(jìn)行操作。切勿超載，造成事故。注意起重作業(yè) 在外部環(huán)境中，作業(yè)要注意傾斜度，作業(yè)時(shí)觀察海上風(fēng)速，控制上升速度，確保作業(yè)安全。

2.2.2 機(jī)電控制系統(tǒng) 海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)中的升降機(jī)在負(fù)載運(yùn)行時(shí)需要依靠四套電力驅(qū)動(dòng)裝置，每套配備一臺(tái)高頻變頻電機(jī)，電控系統(tǒng)與之匹配。起重機(jī)工作時(shí)，四組電機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，但這些電機(jī)相對(duì)獨(dú)立。小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)形成合力，共同作用在大齒輪上，大齒輪的直徑一般在5米左右，會(huì)產(chǎn)生巨大的動(dòng)力。運(yùn)轉(zhuǎn)中要注意檢查齒輪的精度，保證有效嚙合，避免部分電機(jī)過(guò)載沖擊。

2.2.3機(jī)電控制系統(tǒng)工作原理：

①工作原理概述。機(jī)電控制系統(tǒng)主要由變頻電機(jī)、變頻器、光纖、編程控制板、脈沖編碼器反饋板等組成。變頻器和編碼器分別位于變頻電機(jī)的兩側(cè)，通過(guò)光纖連接。電機(jī)必須保證功率相同，接法相同。逆變器向控制器傳輸數(shù)據(jù)和信息，并使用控制器進(jìn)行編程。其主要工作原理是：設(shè)置一臺(tái)變頻器為總指揮機(jī)，另外三臺(tái)為指令的執(zhí)行者。當(dāng)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于主指令轉(zhuǎn)速高時(shí)，執(zhí)行指令的四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)結(jié)合大齒輪，指令執(zhí)行時(shí)的速度不超過(guò)主指令速度，保證電機(jī)運(yùn)行速度相等。電機(jī)變頻器使用光來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)三個(gè)執(zhí)行指令電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，控制器必須對(duì)其進(jìn)行操縱。當(dāng)其中一臺(tái)指令電機(jī)因機(jī)械原因轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)海上起重機(jī)?機(jī)電一體化在機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用論文，控制器調(diào)整后可保證其轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的轉(zhuǎn)速與主指令一致，可以防止電機(jī)過(guò)載，從而減少電機(jī)的損耗。我國(guó)目前使用的海洋鉆井平臺(tái)起重機(jī)電機(jī)系統(tǒng)均采用這種方式，避免傳動(dòng)鏈條在傳動(dòng)中斷裂，及時(shí)進(jìn)行維修。

②數(shù)據(jù)傳輸通道。電機(jī)控制系統(tǒng)中控制器的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)光傳輸給四臺(tái)電機(jī)，通過(guò)變頻器接收指令。變頻器讀取并分析電機(jī)的工作狀態(tài)，然后將數(shù)據(jù)傳回主控制器。機(jī)電控制系統(tǒng)可控制傳輸方式，保證4臺(tái)變頻器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，及時(shí)獲取變頻器故障信息。

2.3 海洋鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)

2.3.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)的實(shí)際作用 動(dòng)力定位系統(tǒng)是海洋鉆井平臺(tái)的重要組成部分。本系統(tǒng)不可避免地采用了機(jī)電一體化技術(shù)，有助于提高定位精度和工作效率。動(dòng)力定位是指不采用傳統(tǒng)的錨泊方式，依靠推進(jìn)力來(lái)固定航線或位置。其主要原理是利用計(jì)算機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)、環(huán)境參數(shù)、船舶位置信息，并與計(jì)算機(jī)預(yù)定的位置進(jìn)行比較，從而保證各推進(jìn)裝置的運(yùn)行，控制其方向和速度，以及進(jìn)而保證能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中船舶的合理停靠和航速。跑。2.3. 2 DP系統(tǒng) DP系統(tǒng)主要包括動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)三部分；動(dòng)力系統(tǒng)分為發(fā)電機(jī)組、配電系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)；傳感系統(tǒng)、位置參考系統(tǒng)；推進(jìn)系統(tǒng)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、推進(jìn)器。2.3.3DP動(dòng)力系統(tǒng)配置以GM4000半潛式鉆井平臺(tái)為例，動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)采用6臺(tái)發(fā)電機(jī)，每臺(tái)5760kW，60Hz，6.6kV，每?jī)膳_(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)在一起，配電盤中間有一個(gè)鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)，任何一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以使用其他配電板供電，并可以并聯(lián)工作，滿足螺旋槳的需要。配電系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)；傳感系統(tǒng)、位置參考系統(tǒng)；推進(jìn)系統(tǒng)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、推進(jìn)器。2.3.3DP動(dòng)力系統(tǒng)配置以GM4000半潛式鉆井平臺(tái)為例，動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)采用6臺(tái)發(fā)電機(jī)，每臺(tái)5760kW，60Hz，6.6kV，每?jī)膳_(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)在一起，配電盤中間有一個(gè)鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)，任何一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以使用其他配電板供電，并可以并聯(lián)工作，滿足螺旋槳的需要。配電系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)；傳感系統(tǒng)、位置參考系統(tǒng)；推進(jìn)系統(tǒng)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、推進(jìn)器。2.3.3DP動(dòng)力系統(tǒng)配置以GM4000半潛式鉆井平臺(tái)為例，動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)采用6臺(tái)發(fā)電機(jī)，每臺(tái)5760kW，60Hz，6.6kV，每?jī)膳_(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)在一起，配電盤中間有一個(gè)鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)，任何一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以使用其他配電板供電，并可以并聯(lián)工作，滿足螺旋槳的需要。

3. 海洋鉆井系統(tǒng)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 綠色技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的逐步提高，我國(guó)非常重視環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。因此，在海上鉆井平臺(tái)開(kāi)發(fā)和能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須注重環(huán)境保護(hù)，這也符合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。機(jī)電一體化技術(shù)也應(yīng)向綠色環(huán)保方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的綠色化主要是指設(shè)備和能源的使用要盡可能經(jīng)濟(jì)低碳，設(shè)備材料和原材料的選用要采用環(huán)保材料，減少能源消耗，鉆井施工平臺(tái)要注意環(huán)保。

3.2 光機(jī)電技術(shù)

機(jī)電一體化已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，目前其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分明顯。目前，在此基礎(chǔ)上，光機(jī)電一體化是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)是機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)逐步與金銀光學(xué)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光機(jī)一體化發(fā)展。

3.3 全面信息化、智能化

隨著信息技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能逐漸應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)中，需要在機(jī)電一體化技術(shù)中合理應(yīng)用人工智能，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展。信息化、智能化技術(shù)融入機(jī)電一體化是其發(fā)展的重要標(biāo)志。需要結(jié)合人工智能、模糊量化、模擬人智能等技術(shù)，推動(dòng)機(jī)電一體化取得新突破。

4。結(jié)論

綜上所述，海洋資源開(kāi)發(fā)成為新方向。我國(guó)高度重視海洋資源。海上鉆井平臺(tái)的建立，體現(xiàn)了我國(guó)新時(shí)代能源開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證專業(yè)設(shè)備的完整性和精度，從而促進(jìn)海洋開(kāi)發(fā)設(shè)備安裝調(diào)試和作業(yè)的順利進(jìn)行。鉆井系統(tǒng)。確保海洋資源開(kāi)發(fā)效益。

參考：

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