現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-(完整版)實(shí)用資料

現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）

現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作者:董昆明作者單位:杭州蕭山供水—水廠,浙江杭州,311200刊名:電腦知識(shí)與技術(shù)英文刊名:ComputerKnowledgeandTechnology年,卷(期:2021,07(24參考文獻(xiàn)(5條1.郁有文;常健;程繼紅傳感器原理及工業(yè)應(yīng)用20022.曾安水處理工藝過程的自動(dòng)檢測和分析儀表1995(053.劉俊供水企業(yè)的自動(dòng)控制與信息集成[學(xué)位論文]20044.安鵬洲;李秋涼模糊控制技術(shù)在發(fā)電廠給水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文]-發(fā)電設(shè)備2002(045.李德剛;宋欲曉工業(yè)控制機(jī)在供水廠自動(dòng)化改造上的應(yīng)用[期刊論文]-基礎(chǔ)自動(dòng)化1999(03第6期總第166期冶金叢刊Sum.166No.62006年12月METALLURGICALCOLLECTIONSDecember2006現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及計(jì)算鄭建華(中國冶金建設(shè)集團(tuán)包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院摘要近年來,由于軋鋼工藝趨向于采用無扭軋制等先進(jìn)技術(shù),使軋制速度迅速提高,對(duì)冷床高速上料裝置提出了更高的要求。冷床高速上料裝置是冷床設(shè)計(jì)中的難點(diǎn),也是關(guān)鍵設(shè)備,它的設(shè)計(jì)質(zhì)量與安裝精度直接決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。本文對(duì)冷床高速上料裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算,對(duì)冷床的設(shè)計(jì)、維護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞冷床;高速上料裝置;結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算中圖分類號(hào):TG33312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-3818(200606-0018-05THESTRUCTUREANALYSISANDCALCULATIONOFFEEDINGFACILITYONMODERNSMALLCOOLING2BEDZhenJianhua(ChinaMetallurgicalConstructionGroupBaotouEngineering&ResearchCorp.ofIron&SteelIndustryAbstractInrecentyears,thespeedofrollinghasbeenimprovedbecauseofthetechnicaltrendofno2twistrolling,andtherequirementofquick2speedfeedingfacilityoncooling2bedhasbeenputforward.Thequick2speedfeedingfacilityoncooling2bedisthedifficultyandkeyequipmentindesign,itsqualityandinstallationaccuracywilldirectlyinfluencethefinalqualityoftheproduct.Thispapergivesthestructureanalysisandcalculationforthisfacility,havingsomeinstructionmeaningindesignandmainte2nanceofthecooling2bed.Keywordscooling2bed;quick2speedfeedingfacility;structureanalysisandcalculation1前言冷床是中小型棒材車間不可缺少的輔助設(shè)備之一。它的功能是將軋機(jī)軋制后經(jīng)飛剪剪切成倍尺長度的棒材,輸送并卸到冷床齒條上冷卻,使其溫度由900℃降至100~300℃,然后由冷床下料裝置將其收集成組送至輸出輥道上,再由輸出輥道將其送到冷剪剪切成定尺成品。冷床的設(shè)計(jì)質(zhì)量與安裝精度直接決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。近年來,為適應(yīng)軋制制度變化繁多,產(chǎn)品規(guī)格多、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及高產(chǎn)量等要求,我院認(rèn)真消化、吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),設(shè)計(jì)了一套具有同類國際先進(jìn)水平的高速度、多品種、高質(zhì)量的小型型鋼和棒材冷床設(shè)備,年產(chǎn)棒材可達(dá)90萬噸,已達(dá)到了國外同類設(shè)備的先進(jìn)水平。2現(xiàn)代冷床上料裝置結(jié)構(gòu)2.1冷床的設(shè)備組成冷床由三大部分組成:冷床上料裝置、鋸齒型步進(jìn)式冷床本體、冷床下料裝置及輸出輥道。其中的冷床上料裝置(見圖1是冷床設(shè)計(jì)中的難點(diǎn),也是咽喉設(shè)備,本文就此設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算。1-矯直板;2-支架;3-副冷床;4-制動(dòng)裙板;5-輸入輥道;6-支座;7-連桿;8-液壓缸圖1冷床上料裝置2.2冷床上料裝置的組成及其結(jié)構(gòu)分析第6期鄭建華:現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及計(jì)算?19?上料裝置由輥入輥道、矯直板、制動(dòng)裙板及氣動(dòng)分鋼裝置組成。上料裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在120m長度方向上每12m布置一液壓缸,所有液壓缸同步運(yùn)行,通過連桿、同步軸帶動(dòng)裙板同時(shí)升降。該裝置的性能特點(diǎn)是:在同步軸上設(shè)置接近開關(guān),檢測和控制提升裙板的升降位置,保證動(dòng)作準(zhǔn)確可靠;液壓缸的控制閥采取就近配置,以最大限度地減少壓力誤差,保證動(dòng)作同步;在控制回路設(shè)置直動(dòng)溢流閥和防氣蝕閥,配合液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì),有效地解決巨大沖擊對(duì)液壓系統(tǒng)的破壞問題,保證了液壓系統(tǒng)的安全性。液壓缸側(cè)面驅(qū)動(dòng),,在各液壓缸保持同步時(shí),5塊提升裙板升降所需的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,而同步軸由于是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),幾乎不產(chǎn)生慣性力。裙板的慣性力由于分散到各個(gè)液壓缸上,機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)得到極大改善。連桿上設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu),可方便地調(diào)整裙板的上下位置。由于對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),電氣控制采用了計(jì)算控制技術(shù),液壓系統(tǒng)采取了安全措施,賦予了該裝置優(yōu)越的使用性能,全部裙板的水平度和直線度在工作時(shí)得到可靠保證。21211輸入輥道(1功能。將分段飛剪剪后的倍尺棒材運(yùn)輸?shù)嚼浯矃^(qū)并加速,使棒材產(chǎn)生一定的初拉力,保持棒材在平直狀態(tài)下運(yùn)行,也使棒材被剪斷后能夠快速升速,與其后一根仍在軋制的棒材拉開距離。(2輸入輥道參數(shù)輥?zhàn)又睆?188mm;輥身長度:175mm;輥間距:1200mm;軋件速度:4.5~18m/s;輥道線速度:4.5~20m/s;輥道輥面與水平夾角:12°(前部由0°逐漸過渡到12°。(3傳動(dòng)結(jié)構(gòu)輥?zhàn)討冶郯惭b,采用交流變頻電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。為了使棒材能夠順利滑入制動(dòng)板,輥道向冷床部傾斜,其角度由0°逐漸傾斜到12°。輥?zhàn)又苯友b在電機(jī)軸上運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)選用一種新型高效節(jié)能調(diào)速加強(qiáng)型變頻電機(jī)。該電機(jī)調(diào)速范圍寬,震動(dòng)噪音低,外形尺寸小、重量輕。(4控制要求所有輥道均為不可逆連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)末架軋機(jī)軋制速度預(yù)先設(shè)定輥道速度。為避免棒材開始制動(dòng)時(shí)尾部與后一棒材頭部干涉,同時(shí)使熱金屬檢測器可靠地檢測到棒材的尾部,輥道速度應(yīng)大于軋制速度的5%~10%。輸入輥道增速段可分為三段控制。通常第一段比末架軋機(jī)軋制速度超前5%;第二段超前10%;第三段超前5%。生產(chǎn)不同規(guī)格軋件時(shí),采用不同的超前量。(5輸入輥道的長度(見圖2輸入輥道的長度可分兩段,第一段為增速段,第二段為制動(dòng)段。圖2前段輥道長度計(jì)算圖前段輥道的長度決定棒材間拉開的距離,而此距離的大小直接影響制動(dòng)板的制動(dòng)和卸料。將脫離軋機(jī)的棒材首先在輥道速度下由軋速升至輥道速度需要用的時(shí)間設(shè)為t1;升速所走的距離為S1。則t1=(V1-V0/a(1S1=V0?t1+12a?t21(2式中V———軋制速度m/s;V1———輥道速度(第二段升速輥道速度m/s;a———加速度m/s2。由此可算出S1的距離。棒材升速完成后,鋼材先要按照勻速繼續(xù)運(yùn)行一段距離后才開始制動(dòng)。這段距離為S2,仍在軋制中的棒材以V勻速運(yùn)行的距離為S,可計(jì)算出前后兩根棒材的頭尾間距SD。SD=S1+S2+S0(3一般應(yīng)保證SD≥V1?t/2(t為制動(dòng)板由低位到高位的動(dòng)作時(shí)間。根據(jù)不同規(guī)格,不同成品速度可得出一系列滿足不同要求的卸鋼速度。21212制動(dòng)裙板2.2.2.1功能制動(dòng)裙板是位于輸入輥道一側(cè)的一條可在垂直方向上下運(yùn)動(dòng)的板。利用板與鋼材之間的磨擦阻力使鋼材制動(dòng),并通過提升運(yùn)動(dòng)把鋼材送入冷床矯直板。2.2.2.2結(jié)構(gòu)制動(dòng)裙板是由多個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)的。液壓缸推動(dòng)曲柄連桿使長軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)制動(dòng)裙板升降,通過液壓?20?冶金叢刊總第166期控制回路,可準(zhǔn)確控制制動(dòng)裙板的上升、下降及中間停位。傳動(dòng)長軸上裝有接近開關(guān),用于檢測裙板的高位和低位。這種傳動(dòng)形式結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,動(dòng)作可靠。由于不同規(guī)格產(chǎn)品的軋制速度不同,所以制動(dòng)距離也不同。在冷床前制動(dòng)段設(shè)置若干液壓離合器,當(dāng)制動(dòng)距離需要改變時(shí),只需根據(jù)計(jì)算調(diào)整各液壓離合器的離合位置,就可改變制動(dòng)裙板的制動(dòng)長度。為了增加軋制的制動(dòng)距離,減小冷床本體的寬度尺寸,在進(jìn)入冷床本體前又增加一段副冷床,既達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求,又能減輕設(shè)備的重量。2.2.2.3制動(dòng)裙板的參數(shù)軋件長度:114m;撥料塊總長:165m(冷床前45m;撥料塊寬度:130m;撥料塊與水平面夾角:35°;撥料塊升降速度:0.15~0.3m/s。2.2.2.4棒材進(jìn)入冷床前的制動(dòng)順序:(1分段剪剪切棒材,剪切的長度是按冷床寬度或根據(jù)用戶要求自動(dòng)設(shè)定的。(2棒材頭尾之間的分離是通過輥道增速和在冷床入口設(shè)置一個(gè)拔鋼裝置實(shí)現(xiàn)的。(3剪切后的棒材卸入制動(dòng)板后開始制動(dòng),靠自然磨擦制動(dòng)。(4具有三個(gè)工作位置的制動(dòng)裙板的連續(xù)動(dòng)作可預(yù)先設(shè)置。低位:從輥道上將棒材卸到制動(dòng)裙板;中位:制動(dòng)第一根棒材的同時(shí)將后一根運(yùn)行中的棒材擋在輥道低位區(qū)域;高位:將制動(dòng)后的棒材卸到冷床矯直板。2.2.2.5制動(dòng)裙板制動(dòng)距離的計(jì)算在設(shè)計(jì)中,為保證移送速度最高的軋件能夠定位于指定的冷床上的位置,必須有足夠的制動(dòng)距離,這就要求冷床前制動(dòng)板要有足夠的長度。(1軋件上冷床的制動(dòng)過程(見圖3圖3冷床上鋼裝置及副冷床結(jié)構(gòu)圖根據(jù)成品軋機(jī)軋制速度與臨界速度的關(guān)系,軋件在冷床的制動(dòng)過程可分為不同階段。精軋機(jī)軋制速度小于臨界速度時(shí),則軋件上冷床的制動(dòng)過程有以下兩個(gè)階段。第一階段:軋件在制動(dòng)裙板上表面(E面向下運(yùn)行和向前滑行;第二階段:軋件在制動(dòng)裙板上表面(E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間向前滑行。如果成品軋機(jī)軋制速度大于臨界速度,則軋件上冷床制動(dòng)過程有以下四個(gè)階段。第一階段:軋件在制動(dòng)裙板上表面(E面向下運(yùn)行和向前滑行;第二階段:軋件在制動(dòng)裙板上表面(E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間向前滑行;第三階段:軋件在副冷床內(nèi)側(cè)壁(G面向下運(yùn)行,及向前滑行;第四階段:軋件在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面和H面之間向前滑行。(2計(jì)算軋件在制動(dòng)裙板上表面(E面上的制動(dòng)距離。圖4軋件在制動(dòng)裙板表面受力分析首先確定軋件在E面向下運(yùn)行的時(shí)間。軋件在E面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力分析見圖4。軋件在E面下向運(yùn)動(dòng)的加速度a′由滾動(dòng)加速度a1′和滑動(dòng)加速度a2′兩部分組成。a′=a1′+a2′(4若軋件為非圓折面,則a1′=0根據(jù)動(dòng)量矩定理Jz?ε=ΣMe(Fe式中Jz———軋件對(duì)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,Jz=0.5mR2;ε———軋件滾動(dòng)角加速度,ε=a1′/R;ΣMe(Fe———外力對(duì)軋件中心軸力矩,ΣMe(Fe=mgfcosα?R;f———軋件與E面磨擦系數(shù);g———重力加速度;α———E面與水平面的夾角。則:軋件向下運(yùn)行滾動(dòng)加速度a1′=2fgcosα(5因mgsinα-mgfcosα=ma2′故a2′=g(sinα-fcosα(6由(5、(6式代入(4式得:第6期鄭建華:現(xiàn)代化小型冷床上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及計(jì)算?21?a′=g(fcosα+sinα(7因此,軋件在E面向下運(yùn)行的時(shí)間t1=2S′/a′即:t1=2S′/g(fcosα+sinα(8式中m———軋件質(zhì)量;S′———軋件在E面向下的運(yùn)行距離(可近似為上鋼裝置上表面寬度。軋件在E面制動(dòng)減速度計(jì)算如下:由于ma1=mgfcosα故:a1=gfcosα(9式中a1———軋件在制動(dòng)裙板上表面制動(dòng)減速度;mg———軋件重力;f———磨擦系數(shù)。軋件在E面的制動(dòng)距離S1計(jì)算如下:S1=V0t1-12a1t21(10將(8、(9式代入(10式,得:S1=V02S′/g(fcosα+sinα-fS′cosα/(fcosα+sinα(11式中S1———軋件在制動(dòng)裙板上的表面制動(dòng)距離;S′———軋件在制動(dòng)裙板上的表面向下運(yùn)行距離;V0———軋件向前運(yùn)行(軋制方向初速度;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù);α———制動(dòng)裙板上表面與水平面夾角。(3確定軋件在E面與副冷床外側(cè)壁(F面之間的制動(dòng)距離①確定軋件在E面與F面之間向前滑行的初速度將(8、(9式代入V1=V0+a1t1,得出V1=V0-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα(12式中V1———軋件在E面與F面之間向前滑行的初速度;V0———軋件向前運(yùn)行初速度;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù);S′———上鋼裝置上表面寬;α———上表面與水平面夾角。②確定軋件制動(dòng)減速度軋件在E面與F面之間的受力分析見圖5。由圖5可知,垂直、水平方向的力平衡條件為:P1cosα+P2cosβ=mg(13圖5軋件在上鋼裝置與副冷床外側(cè)壁之間的表面受力分析P1sinα=P2sinβ(14由(P1+P2f=ma2,代入(13、(14式得:a2=gf(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ(15式中P1———E面對(duì)軋件的作用力;P2———F面對(duì)軋件的作用力;α———E面與水平面夾角;β———F面與水平面夾角;m———軋件質(zhì)量;g———重力加速度;a2———軋件在制動(dòng)裙板上表面與副冷床外側(cè)壁之間的制動(dòng)減速度。③確定軋件在E面與F面之間制動(dòng)距離軋件在E面與F面之間制動(dòng)距離S2=V1t2-12a2t22,將(12、(15式代入得:S2=[V0+gfcosαg(fcosα+sinα]t2-12[gf(1+sinαsinβ/(cosα+cosαctgβ]t22(16式中V———軋件向前運(yùn)行初速度;t2———軋件在E面與F面之間向前滑行的時(shí)間(該時(shí)間與制動(dòng)裙板技術(shù)特性有關(guān)。(4計(jì)算軋件在副冷床內(nèi)側(cè)壁(G面以及軋件在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面與H面之間的制動(dòng)距離。同理軋件在副冷床側(cè)壁(G面以及其在副冷床兩內(nèi)側(cè)壁(G面與H面之間的制動(dòng)距離S3和S4分別按照上述S1、S2的計(jì)算方法可得:S3=[V0-cosα2S′/g(fcosα+sinα-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ]?2S″(fcosγ+sinγ-fS″cosγ/(fcosγ+sinγ.(17S4=(cosγ+sinγtgθ[V-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα]-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ-?22?冶金叢刊總第166期gfcosγ2S″/g(fcosγ+sinγ2/[2gf(1+sinγsinθ](18式中V———軋件向前運(yùn)行的初速度;α———E面與水平面夾角;β———F面與水平面夾角;γ———G面與水平面夾角;θ———H面與水平面夾角;S′———E面寬度;S″———G面寬度;t2———軋件在E面與F面之間向前滑行的時(shí)間;g———重力加速度;f———磨擦系數(shù)。(5確定軋件上冷床的制動(dòng)距離軋件上冷床的制動(dòng)距離S為上述4個(gè)階段制動(dòng)距離之和,即S=S1+S2+S3+S4,將(11、(16、(17和(18式代入并進(jìn)行整理可得:S=K1V20+K2V0+K3(19式中K1、K2、K3———與制動(dòng)裙板及副冷床結(jié)構(gòu)型式、材質(zhì)、技術(shù)參數(shù)等有關(guān)的常數(shù);V0———軋件向前運(yùn)行初速度。由(19式可以看出,軋件上冷床的制動(dòng)距離S與軋件向前運(yùn)行(軋制方向的初速度V呈二次函數(shù)曲線關(guān)系。21213氣動(dòng)分鋼裝置氣動(dòng)分鋼裝置安置在活動(dòng)段裙板的入口處,其作用是當(dāng)前一根定尺棒材的尾部正下滑和制動(dòng)時(shí),由氣缸將可動(dòng)撥鋼器抬起,防止下一根鋼材頭部進(jìn)入裙板。在拔鋼器抬起的同時(shí),活動(dòng)裙板升主中位,后一根鋼材沿裙板側(cè)面制動(dòng)運(yùn)行,拔鋼器的運(yùn)動(dòng)與活動(dòng)裙板的運(yùn)動(dòng)和下一根鋼的頭部位置同步。在棒材運(yùn)行速度低于10m/s時(shí),不采用氣動(dòng)分鋼裝置。氣動(dòng)分鋼裝置包括氣缸操縱擺桿機(jī)構(gòu)和插銷固定機(jī)構(gòu)。它的安裝位置是根據(jù)軋制產(chǎn)品規(guī)格品種的不同,需要制動(dòng)的時(shí)間或距離來決定的,可在冷床輸入輥道上由人工任意放置調(diào)整,操作非常靈活方便。21214矯直板矯直板位于冷床入口側(cè),由制動(dòng)裙板拔入的軋制棒材首先落到矯直板上,使棒材保持最大平直度。矯直板每塊長1.15m,寬250mm,上有10個(gè)齒形,塊與塊之間只留出動(dòng)齒條移動(dòng)間隙,安裝在定支架上。3結(jié)束語近年來,由于軋鋼工藝趨向于采用無扭軋制,采用緊湊的平立輥軋機(jī)、先進(jìn)活套、計(jì)算機(jī)控制等手段,使軋制速度迅速提高。這樣一來,就對(duì)軋線后部冷床工藝提出了新的發(fā)展課題。冷床上料裝置作為冷床的咽喉設(shè)備,如何解決新式高速軋機(jī)冷床的上料問題便迫在眉睫。上述介紹的新式冷床上料裝置則能夠滿足現(xiàn)代化小型型鋼、棒材車間高速軋機(jī)對(duì)冷床上料裝置的要求。相信隨著我國軋鋼設(shè)備的發(fā)展,這種高速度、多品種冷床上料裝置將會(huì)得到大力推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院1中小型軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)與計(jì)算1冶金工業(yè)出版社,19791(上接第14頁變量(反饋值;mv(t是控制器的輸出信號(hào),Kp為比例系數(shù),Tl和Td分別是積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù),M是積分部分的初始值。4結(jié)束語隨著連鑄機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,使得冶金行業(yè)對(duì)連鑄的高效化也有了更高的要求。連鑄是緊湊型的控制,因此引入PLC是提高產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件。PLC的使用不僅降低了人力物力資源,在很大程度上也降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了很多不安全因素,提高了鋼坯的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化控制,能安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行,各項(xiàng)指標(biāo)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。參考文獻(xiàn)[1]張萬忠.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封頭圖4橫封器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5．2切斷裝置切斷相臨兩只包裝袋有熱切和冷切兩種方法。切斷方法的選擇與封口方法工作方式及切口型式有關(guān)。針對(duì)立式包裝機(jī),一般封口方式為熱封,袋型為三邊封口袋,結(jié)構(gòu)上選用滾動(dòng)切刀方式[9]。5．2．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)切斷裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。其主要由動(dòng)刀和定刀組成,其中定刀含有電熱刀頭,電熱刀頭和定刀座之間用彈簧連接。1．動(dòng)刀2．定刀3．彈簧4．電熱刀頭圖5切斷裝置結(jié)構(gòu)5．2．2工作原理切刀的動(dòng)刀通過傳動(dòng)裝置做等速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)袋的封口下落到切刀位置時(shí),動(dòng)刀與定刀相切,完成切袋工作。定刀使用電熱刀頭輔助切袋,減小動(dòng)刀與定刀的接觸力,從而降低了刀頭磨損。為保證切袋質(zhì)量,動(dòng)刀轉(zhuǎn)速的線速度要與走袋的速度相同。5．3翻領(lǐng)式袋成型器在實(shí)際包裝過程中,要求包裝材料不能發(fā)生縱向或橫向拉伸變形,因此所設(shè)計(jì)的成型器應(yīng)適應(yīng)包裝材料的自然卷曲變形。因此,設(shè)計(jì)成型器的關(guān)鍵是如何設(shè)計(jì)出一條正確的拼接曲線。拼接線的設(shè)計(jì)方法可按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體步驟如下:設(shè)空袋寬度為a,則成型器中充填筒半徑為r=a/π成型器展成平面是邊長為L的正方形薄板,即L=2a+△+δ式中△—縱封搭接寬度,一般取10mm;δ—成型器展開平面時(shí),實(shí)際寬度比理論寬度的增值,一般取510mm。當(dāng)充填筒半徑r＜75mm時(shí),以A為圓心,2r為半徑作圓弧,然后過S點(diǎn)向圓弧做切線相接,所得曲線即為近似的拼接曲線。當(dāng)充填筒半徑r≥75mm時(shí),在X=?3/4πγ區(qū)間里以拋物線代替圓弧線,其拋物線方程式為y=16x2;然后過S點(diǎn)向拋物線作切線,在X=?3/4πγ處相接。拼接線求出后,將薄板沿拼接線剪開,再卷制和焊接成成型器。板厚一般取11．5mm,材料為黃銅板。6結(jié)論該包裝機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng);采用單片機(jī)控制,生產(chǎn)過程完全自動(dòng)化。在關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)上,應(yīng)更加注重優(yōu)化設(shè)計(jì),完善功能要求,以提高該機(jī)的整體工作性能。參考文獻(xiàn):[1]高德．包裝機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:87－109．[2]梁基照．包裝機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2021:125－147．[3]黃穎為．包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:113－138．[4]孫智慧．包裝機(jī)械概論[M]．北京:印刷工業(yè)出版社,2007:25－74．[5]劉喜生．包裝材料學(xué)[M]．長春:吉林大學(xué)出版社,1997:155－187．[5]孫鳳蘭．包裝機(jī)械概論[M]．北京:印刷工業(yè)出版社,2003:133－148．[6]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[K]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:347－385．[7]趙淮．包裝機(jī)械選用手冊(cè)[K]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001:122－157．[8]許林成．包裝機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M]．上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1988:94－126．[9]尹章偉．包裝機(jī)械[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:128－144．[10]張聰．自動(dòng)化食品包裝機(jī)[M]．廣州:廣東科技出版社,2003:25－56．TheMainStructureDesignofLiquidVerticalAutomaticPackagingMachineZhangKai,HaoJing(NantongVocationalUniversity,Nantong226007,ChinaAbstract:Atpresentourcountrypackagingmachineryconstantlydeveloping,itsmarketprospectveryimpressive,pack-agingmachinerytechnologyrequirementsareconstantlyimproved．Onthemarketnowmostlypackagingmachinerystruc-tureiscomplex,costishigh,moresuitableforlargepackingenterprise,thesmallandmedium－sizedenterprisetobear．Therefore,theliquidverticalautomaticpackagerforstructuredesignandascertainthemaintechnicalparameters．Thismachinehassmall,simplestructure,lowcost,easytogratemalfunctionetc．Keywords:automaticpackagingmachine;vertical;liquid;structuredesign中藥現(xiàn)代化研究與分析化學(xué)作者:梁逸曾作者單位:中南大學(xué),化學(xué)化工學(xué)院,中藥現(xiàn)代化研究中心,湖南,長沙,410023刊名:廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版英文刊名:JOURNALOFGUANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION年,卷(期:2003,21(z4#技術(shù)討論!連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討3王智明1,2菅志軍2李相方3賀麥紅2許朝輝2(11吉林大學(xué)機(jī)械學(xué)院21中海油田服務(wù)股份技術(shù)中心31中國石油大學(xué)?北京摘要石油鉆井過程中隨鉆測量的參數(shù)越來越多,為把這些參數(shù)快速有效地傳至地面,研制一套高速率鉆井液脈沖遙傳系統(tǒng)勢在必行。解釋了鉆井液脈沖發(fā)生器連續(xù)波發(fā)生機(jī)理,介紹了連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器及發(fā)電機(jī)短節(jié)的基本組成、設(shè)計(jì)方案、基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及信號(hào)的編碼與解碼方式等。對(duì)研制連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器具有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞隨鉆測井工具連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器編碼與解碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引言鉆井液脈沖發(fā)生器是LWD、MWD(量、測井技術(shù),率一般為015~3]。近年來國內(nèi)已經(jīng)成功研制了鉆井液正脈沖發(fā)生器,考慮到隨鉆測井包括定向參數(shù)(方位、傾角、工具面角、伽馬、電阻率、中子密度、中子孔隙度等多個(gè)參數(shù),而且資料顯示,國外已經(jīng)研制出了隨鉆聲波測井、隨鉆地震測井、隨鉆核磁共振測井及隨鉆地層測試等井下儀器[2],隨鉆測量的參數(shù)越來越多,顯然正脈沖發(fā)生器的傳輸速率已難以滿足要求。由于井下信息量越來越大,對(duì)傳輸速率的要求也越來越高,為把井下數(shù)據(jù)快速有效地傳輸?shù)降孛?滿足生產(chǎn)作業(yè)對(duì)多個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)獲取的要求,研制高速率的鉆井液脈沖井下信息遙傳系統(tǒng)勢在必行。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器比正脈沖發(fā)生器傳輸速率高得多,可以達(dá)到6~12b/s,是一項(xiàng)較有前途的技術(shù)。筆者將對(duì)脈沖發(fā)生器的原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹,對(duì)連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研制具有一定的指導(dǎo)作用。脈沖發(fā)生機(jī)理連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器汽笛部分由定子和轉(zhuǎn)子組成,轉(zhuǎn)子上部安裝與轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量相等的定子,如圖1碼,,使鉆柱內(nèi)鉆,形成連續(xù)正弦壓力波,由井下傳感器的測量數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后,通過調(diào)制系統(tǒng)加載信號(hào),在地面檢測壓力波形的變化,經(jīng)過譯碼,計(jì)算得到測量數(shù)據(jù),通過終端顯示[3]。連續(xù)波脈沖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度快;缺點(diǎn)是信號(hào)相對(duì)較弱,受噪聲干擾影響相對(duì)較大,對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)要求較高[4]。圖1連續(xù)波脈沖發(fā)生器機(jī)理脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作原理11連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)參考國外連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的技術(shù)現(xiàn)狀,確定了連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)。其主要技術(shù)指標(biāo)如下:耐壓130MPa,溫度150℃,信號(hào)傳輸井深0~4000m,數(shù)據(jù)傳輸速率≥6b/s,排量19~55L/s,試驗(yàn)井試驗(yàn)工作時(shí)間—65—石油機(jī)械CHINAPETROLEUMMACHINERY2007年第35卷第12期3基金項(xiàng)目:中海油田服務(wù)股份項(xiàng)目“高速率泥漿脈沖遙傳系統(tǒng)研究”(YFJ0504。150h;脈沖發(fā)生器鉆鋌外徑175mm,鉆鋌內(nèi)徑130mm,脈沖發(fā)生器保護(hù)筒外徑96mm,扶正器外徑130mm。21連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作原理鉆井液脈沖發(fā)生器主要由發(fā)電機(jī)、壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、電子模塊、直流電動(dòng)機(jī)及控制編碼系統(tǒng)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、鉆井液汽笛轉(zhuǎn)子和定子等組件組成。井下探管編碼后的測量數(shù)據(jù)通過調(diào)制系統(tǒng)加載到電動(dòng)機(jī);轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)子的上部安裝與轉(zhuǎn)子相等葉片數(shù)量的定子;轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)位置的變化產(chǎn)生連續(xù)的正弦壓力波;設(shè)置在地面的壓力傳感器檢測鉆井液壓力波形的變化,并通過譯碼得到井下數(shù)據(jù)。發(fā)電機(jī)短節(jié)如圖2所示,由鉆柱來的高速鉆井液流經(jīng)導(dǎo)輪組件葉輪調(diào)整流動(dòng)方向,使得鉆井液對(duì)渦輪有良好的驅(qū)動(dòng)效果,渦輪在鉆井液的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)渦輪軸經(jīng)變速箱增速后,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸外部安裝發(fā)電機(jī)線圈繞組,線圈切割磁力線而產(chǎn)生交流電。圖2渦輪發(fā)電機(jī)短節(jié)導(dǎo)輪與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖1—鉆鋌;2—渦輪隔套;3—密封圈;4—導(dǎo)輪組件;5—螺釘;6—鎖緊螺母;7—渦輪軸;8—渦輪鉆井液汽笛短節(jié)如圖3所示。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)鉆井液汽笛的轉(zhuǎn)子做給定頻率的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于汽笛轉(zhuǎn)子相對(duì)于汽笛定子做周期性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而轉(zhuǎn)子和定子設(shè)計(jì)有相同尺寸的葉片,轉(zhuǎn)子和定子的不同位置的重疊和開啟在鉆井液中形成周期性的正弦波壓力脈沖信號(hào)。圖3鉆井液汽笛短節(jié)1—密封壓蓋;2—上接筒;3—導(dǎo)流套;4—鉆鋌;5—定子;6—定子壓蓋;7—定子軸;8—轉(zhuǎn)子電子模塊短節(jié)用來支撐容納電子模塊,把交流電經(jīng)電源模塊的整流及電源管理形成穩(wěn)定電流輸出,供脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和井下其它電子器件使用。其中145~235V的直流電驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器直流電動(dòng)機(jī)工作,用以帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。為了平衡鉆井液的壓力,每個(gè)短節(jié)都配以壓力補(bǔ)償器。為了使發(fā)電機(jī)達(dá)到額定功率,需要增速機(jī)構(gòu),同時(shí)為了使汽笛轉(zhuǎn)子的速度達(dá)到要求,需要減速機(jī)構(gòu)來降低電動(dòng)機(jī)輸出的速度。在設(shè)計(jì)過程中,要考慮材料的耐腐蝕、井下鉆井液沖刷對(duì)零件的影響和無磁材料的使用等。信號(hào)編碼與解碼技術(shù)控制系統(tǒng)通過電動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),控制方式可以選擇頻移鍵控或者相移鍵控,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼的加載,從而實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。編碼技術(shù)及解碼技術(shù)是高速率鉆井液脈沖遙傳系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容,編碼技術(shù)包括相移鍵控(BPSK編碼、頻移鍵控(AM3種方式[5。圖4信號(hào)比較1—參考信號(hào);2—相移鍵控信號(hào);3—頻移鍵控信號(hào);4—脈沖調(diào)幅信號(hào)11相移鍵控基本原理正弦波在一定期間內(nèi)相位移變化180°,表現(xiàn)在動(dòng)作控制上是控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變慢后又回到正常的載波轉(zhuǎn)速,這一過程用1表示;期間之間沒有相位移的變化,用0表示。以24Hz載波頻率為例,要傳輸速率為6b/s。假設(shè)轉(zhuǎn)子4個(gè)葉片,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生4個(gè)周期的正弦波。則1bit所需時(shí)間為01167s。21頻移鍵控基本原理特定時(shí)間內(nèi)1個(gè)頻率的出現(xiàn)或缺失表示1個(gè)符號(hào);每個(gè)符號(hào)代表3個(gè)字節(jié)(3bits,如f1=000;f2=001;f3=010;f4=011;f5=100;f6=101;f7—75—2007年第35卷第12期王智明等:連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討=110;f8=111;需要8個(gè)不同的頻率。脈沖調(diào)幅這里不作介紹。解碼技術(shù)主要包括信號(hào)增強(qiáng)和接收技術(shù),濾波方法,算法的選擇,軟件編寫等內(nèi)容。流場仿真與數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)過程中,要著重考慮以下關(guān)鍵技術(shù):脈沖發(fā)生器定、轉(zhuǎn)子材料、初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程磁力定位器的設(shè)計(jì)[6];流體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與脈沖信號(hào)物理性質(zhì)的關(guān)系;結(jié)合脈沖信號(hào)編碼方式確定電動(dòng)機(jī)控制方式;旋轉(zhuǎn)機(jī)械的流動(dòng)特性仿真及定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。轉(zhuǎn)子和定子長時(shí)間在井下工作,由于鉆井液中的固相顆粒或雜質(zhì)的影響,有時(shí)會(huì)發(fā)生卡阻現(xiàn)象。為了降低轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生卡阻的幾率,在減速箱與轉(zhuǎn)子間用遠(yuǎn)程磁力定位器進(jìn)行控制。此外,需利用CFD工程軟件,對(duì)脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)子和定子進(jìn)行流場分析,需要利用滑動(dòng)網(wǎng)格理論進(jìn)行分析;同時(shí)對(duì)汽笛轉(zhuǎn)子、片形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),,發(fā)電機(jī)的發(fā)電量,素加以分析:信號(hào)傳播衰減的因素有鉆井液的塑性粘度、井深、鉆桿的內(nèi)徑、鉆井液的密度、鉆井泵的壓力、傳輸頻率等;破壞傳播信號(hào)的因素有鉆桿的振動(dòng)、鉆井液的條件、回聲及反射等;噪聲的來源電干擾、鉆井泵噪聲、鉆井液馬達(dá)的噪聲、鉆頭的噪聲、回聲及反射等。綜合考慮上面各種因素建立信號(hào)傳播的數(shù)學(xué)模型,利用數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真研究,樣機(jī)試制成功后,進(jìn)行井下試驗(yàn),比較井下試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性,進(jìn)而改進(jìn)連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。結(jié)束語預(yù)計(jì)2021年世界鉆井?dāng)?shù)量將增加到75000口,隨鉆測井市場容量價(jià)值為23億美元左右,連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研制是市場戰(zhàn)略的需要。斯倫貝謝(Schlumberger、貝克休斯(BakerHughes和哈里伯頓(Halliburton占有81%的國際測井市場[7]。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器傳輸速率較高,僅有斯倫貝謝擁有該項(xiàng)技術(shù)比較成熟的儀器,但只提供服務(wù),不出售產(chǎn)品。國內(nèi)對(duì)于連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器的研究對(duì)打破國外公司的技術(shù)壟斷具有重要意義。MWD和LWD(隨鉆測量和測井技術(shù)是完成大角度及水平井鉆井,實(shí)時(shí)井場數(shù)據(jù)采集、解釋和現(xiàn)場決策以及指導(dǎo)完成地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的關(guān)鍵技術(shù),它綜合了錄測井、鉆井、油藏描述等多種學(xué)科技術(shù),可簡化鉆井作業(yè)程序,節(jié)約成本,提高鉆井精度,調(diào)整鉆井設(shè)計(jì)和提高采收率[8]。目前國內(nèi)MWD和LWD作業(yè)量很大,已經(jīng)購置的設(shè)備不能滿足作業(yè)需求?？紤]到國內(nèi)各公司開拓海外市場的戰(zhàn)略,研制自主品牌的LWD、MWD是一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。連續(xù)波鉆井液脈沖發(fā)生器受到鉆井液的沖蝕及有較多的運(yùn)動(dòng)件,是LWD、MWD系統(tǒng)中大量的配件,且結(jié)構(gòu)形式和系統(tǒng)參數(shù)直接影響到傳輸信號(hào)的品質(zhì),在系統(tǒng)中具有重要地位,國內(nèi)應(yīng)加大研發(fā)力量。參考文獻(xiàn)1M,1CurrentStateofthelorationandDevelop214071,1986張辛耘,王敬農(nóng),郭彥軍1隨鉆測井技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢1測井技術(shù),2006,30(1:10~153HutinR,TennentRW,KashikarSV1NewMudPulseTe2lemetryTechniquesforDeepwaterApplicationsandImprovedReal-TimeDataCapabilities1SPE/IADC67762,20014蘇義腦,竇修榮1隨鉆測量、隨鉆測井與錄井工具1石油鉆采工藝,2005,27(1:74~785MonroeSP,ApplyingDigitalData-EncodingTechniquestoMudPulseTelemetry1SPE20326,19906UnitedStatesPatent1Loggingwhiledrillingtoolsutilizingmagneticpostitionerassistedphaseshifts15,237,5401August17,19937楊虹1國際測井市場環(huán)境淺析1測井技術(shù),2004,28(3:187~1908丁永浩,李舟波,馬宏宇1隨鉆測井技術(shù)的發(fā)展1世界地質(zhì),2004,23(3:270~274第一作者簡介:王智明,副教授,生于1969年,2005年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè),獲工學(xué)博士學(xué)位,現(xiàn)為中海石油研究中心博士后,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、隨鉆測井研究工作。地址:(101149北京市232信箱。電話:(01084522288轉(zhuǎn)6205。收稿日期:2007-06-19(本文編輯南麗華—85—石油機(jī)械2007年第35卷第12期sealingfunctionsafterbeingcalibrated.Itisunnecessarytocalibratetheangledifferencevaluewheninputtingthedrill2ingdata.Theone-timedirectionalsuccessrateis100%andthedifficultyofdrillingoperationisdecreasedgreatlywhenthenewnippleisused.Keywords:sidetrackwell,directionalwell,horizon2talwell,trackdirectionaldrilling,landingnipplewithoutangledifferenceZhangShengquan(LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,WangNing.Failureanalysisandimprovementschemeofthesandpumpimpelleroffracturingblendertruck.CPM,2007,35(12:51~53Inordertoimprovethelifeofimpellerandtheeffi2ciencyofsandpump,themetallographystructureandchemicalcompositionofthefailureimpellerareanalyzedandthehardnessmeasurementfordifferentlocationiscar2riedout.Theresultsshowthattheimpellermaterialisme2diummanganeseductilecastiron.Andthefailureanalysisindicatesthatthesurfacewearsoftheimpellerareerosionwearandcavitationwearwiththeerosionweardominant.Besidesthebreakagecausedbywear,theselfdrawbackre2ducestheanti-peelingabilityoftheimpeller.Thehighchromiumcastironischosenastheimpellerly.Inordertoimprovebasehardness,tbelessthan100ontimeis15~20hundertheof950~980℃,anditiscooledintheairafterbeingtakenoutofthefurnace.Thetempertechnologyof450~500℃isusedforeliminatingresidualausteniteandstress.Theinlaycastingtechniqueisselected,thustheworkinglifeisincreasedfromhalfayeartooneyear.Keywords:fracturingblendertruck,sandpump,im2peller,erosionwear,mediummanganeseductilecastiron,highchromiumcatiron,inlaycastingtechniqueZhengYongsheng(GudaoOilProductionPlant,Sheng2liOilfieldCompany,DongyingCity,ShandongProvince,HanXueliang,ShiBin,etal.Technicalimprovementoftubingpressuretester.CPM,2007,35(12:54~55Forsolvingtheproblemsexistingintheordinarytub2ingpressuretester,thepartialstructureofthetesterisim2proved.Thewaterinjectionandgasdischargedeviceisadded,theflexiblepressuretestingsubisusedandthehighandlowpressurewaterconversionvalvebodyisim2proved.Throughthesemeasures,theproblemsoftubingthreaddamage,fastpressuretestingsubconsumption,poorsealingduringthepressuretest,lowoperatingeffi2ciencyandbadsafetyhavebeensolved.Thefieldapplica2tionshowsthatthepressuretestingefficienciesoftheim2provedpressuretesterswithO.D.of73mm,89mmand114mmareincreasedby22%,25%and53%respec2tivelyandtheworkinglifeofthesubalmostdoubleswithsignificanteconomicbenefit.Furthermore,theairinsidethetubingbodyisventedoutduringthepressuretest,thusimprovingthedevicesafetyandobtaininggoodsocialbenefit.Keywords:tubingpressuretester,pressuretestingsub,gasdischargedevice,hardsealing,conversionvalvebody,technicalimprovementWangZhiming(SchoolofMachinery,JilinUniversity,Changchun,JianZhijun,LiXiangfang,etal.Discussionofstructuredesignofcontinuouswavedrillingfluidpulsegenerator.CPM,2007,35(12:56~58Theparametersoflogging-while-drillingbecomemoreandmoreduringthedrillingoperation.Itisnecessarytodevelopahighspeeddrillingfluidpulseremotetransmit2tingsystemfortransmittingtheparameterstosurfacequick2ly.Thepaperexplainsthecontinuouswavegenerationmechanismofdrillingfluidpulsegenerator,andpresentsthebasiccombination,designscheme,basicstructure,workingprincipleandsignalencodingandmethodsoftheorguidancetode2wavegenerator.--drillingtool,continuouspulsegenerator,encodinganddeco2ding,structuraldesignXianNing(CorrosionandPreventionResearchDivi2sion,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an,LiuDaoxin,BaiZhenquan,etal.DiscussionofthevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipelinesteelsbybendloading.CPM,2007,35(12:59~62Thetensilestresscharactersdistributinginthediffer2entspecimensurfacesloadedbythree-pointandfour-pointbendloadingareanalyzedbymeansofANSYSsoft2ware.ThevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipe2linesteelbythebendloadingmethodisexploredbycombi2ningtensilestresscharacterandmaterialmicrographicstructure.Thecorrespondingexperimentsarecarriedouttoprovetheresultsofsimulation.Thestudyshowsthattoe2valuatethebasemetal,theSCCtestmaybeacceleratedifthespecimenbeslottedatitscenter.However,itisinap2propriatetoevaluatetheSCCsensitivityoftheweldedjoint,andthethree-pointbendloadingmethodisunsuita2bletothisevaluation,alsoforthestressofthespecimensurfaceisuniform.Thefour-pointbendingisproposedasanexcellentmethodtotheevaluationofSCCsensitivitywhenthespecimenisnotslottedbeforeexperiment,be2causetheweldseam,theheat-affectedzoneandthepar2tialbasedmetalarelocatedintheuniformstresszonebe2tweenthetwoloadingpoints.Keywords:three-pointbendloading,four-pointbendloading,SCC,pipelinesteel3談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的分析判斷摘要:本文借助相關(guān)規(guī)范規(guī)程及資料從理論按結(jié)構(gòu)整體和局部兩方面全面理順高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果所需考慮的內(nèi)容、注意事項(xiàng)及其內(nèi)在影響聯(lián)系,以期提高對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全面準(zhǔn)確迅速的把握能力。關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)普遍應(yīng)用;計(jì)算結(jié)果;分析判斷;整體性指標(biāo);工程經(jīng)驗(yàn)性參考指標(biāo);規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標(biāo);結(jié)構(gòu)局部分析;重視概念設(shè)計(jì);安全經(jīng)濟(jì)適用合理。隨著計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用,運(yùn)算能力運(yùn)算速度的不斷提高,使高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)更安全更合理更經(jīng)濟(jì)成為可能。但是高層建筑結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜,構(gòu)件多,計(jì)算數(shù)據(jù)輸入輸出量都非常大,如果不顧計(jì)算程序軟件適用條件范圍及假定,或計(jì)算輸入失誤錯(cuò)誤,或?qū)τ?jì)算結(jié)果的合理經(jīng)濟(jì)與可靠性缺乏以可靠工程經(jīng)驗(yàn)(自己的或別人的、相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備(尤其是力學(xué)知識(shí),地震震害、科學(xué)試驗(yàn)成果、相關(guān)概念設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)的判斷力,又缺乏對(duì)計(jì)算程序及計(jì)算過程進(jìn)行盡可能地深入了解把握而輕率套用、濫用計(jì)算機(jī),那將會(huì)使計(jì)算結(jié)果有可能不準(zhǔn)確甚至可能錯(cuò)誤,用之于實(shí)際工程將可能遺留隱患甚至造成災(zāi)難性后果,因此必須對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行深入學(xué)習(xí),選用計(jì)算軟件必須是合適恰當(dāng)?shù)?計(jì)算數(shù)據(jù)輸入時(shí)必須認(rèn)真仔細(xì)反復(fù)核對(duì)確保無誤并根據(jù)計(jì)算結(jié)果反復(fù)調(diào)整直至滿足要求,對(duì)輸出計(jì)算結(jié)果的可靠性合理性經(jīng)濟(jì)性必須逐一判斷分析調(diào)整,最后才可作為可靠成果用于實(shí)際工程。實(shí)際上《抗震規(guī)范》3.6.6條《混凝土規(guī)范》5.1.6條《高規(guī)》5.1.16條均規(guī)定,對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果,應(yīng)進(jìn)行分析判斷,確認(rèn)其合理、有效后方可作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。本文試圖從理論上全面理順高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果所需考慮的主要方面及注意調(diào)整事項(xiàng),以期提高對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全面準(zhǔn)確迅速的把握能力。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者依據(jù)建筑使用要求、各種計(jì)算手冊(cè)上推薦的試算方法及各種規(guī)范手冊(cè)構(gòu)造措施要求得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初始截面尺寸和布置后通過空間三維分析或協(xié)調(diào)工作進(jìn)行計(jì)算,得出一系列相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。對(duì)這些計(jì)算結(jié)果的分析,首先從大量工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求、結(jié)構(gòu)總體受力狀態(tài)出發(fā),進(jìn)行計(jì)算結(jié)果總的判斷、調(diào)整,確認(rèn)其可靠合理,然后再對(duì)結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行詳細(xì)的檢查和分析。對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的分析一般可從結(jié)構(gòu)整體和局部兩個(gè)方面考慮。反映整體性指標(biāo)可以分為兩類:工程經(jīng)驗(yàn)性參考指標(biāo)和規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標(biāo),以下分別對(duì)這兩類指標(biāo)進(jìn)行介紹分析。工程經(jīng)驗(yàn)性參考指標(biāo),主要包括適用高度和高寬比;結(jié)構(gòu)單位面積平均重度;結(jié)構(gòu)自振周期;底部總剪力(各振型底部剪力的平方和平方根與總重量比;振型曲線、位移曲線(圖形形態(tài)六類。1.適用高度和高寬比:各種結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度,是指滿足規(guī)范限定要求的結(jié)構(gòu)體系,按現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的各項(xiàng)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)選型是合適的。若所設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)房屋高度超過規(guī)定,仍按現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì),則不完全合適。該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),采取有效的加強(qiáng)措施,并按規(guī)定報(bào)請(qǐng)有關(guān)部門審查。高寬比的規(guī)定是對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度、抗傾覆能力、整體穩(wěn)定、承載能力以及經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制指標(biāo)。實(shí)際上當(dāng)滿足高規(guī)對(duì)側(cè)向位移、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗傾覆能力、承載能力等性能的規(guī)定時(shí),高寬比的規(guī)定可不作為一個(gè)必須滿足的條件,也不作為判斷結(jié)構(gòu)規(guī)則與否及超限高層建筑抗震專項(xiàng)審查的一個(gè)指標(biāo)。2.結(jié)構(gòu)單位面積平均重度:根據(jù)其數(shù)值是否在正常數(shù)值范圍內(nèi),可判斷荷載取值是否漏算,是否合適,活荷載該折減時(shí)是否沒折減。3.結(jié)構(gòu)自振周期:按正常的設(shè)計(jì),大量單塔樓(40層以下非耦連計(jì)算地震作用時(shí),其第一周期一般在以下范圍內(nèi):框架結(jié)構(gòu)T1=0.1~0.15N;框剪結(jié)構(gòu)T1=0.08~0.12N;剪力墻結(jié)構(gòu)T1=0.04~0.08N;筒中筒結(jié)構(gòu)T1=0.06~0.10N(其中N為結(jié)構(gòu)計(jì)算層數(shù),對(duì)于40層以上的建筑,上述近似周期的范圍可能有較大差別。如果周期偏離上述數(shù)值太遠(yuǎn),應(yīng)當(dāng)考慮本工程剛度是否太大或太小,必要時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)截面尺寸。4.底部總剪力與總重量比:根據(jù)許多工程計(jì)算的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,在正常設(shè)計(jì)的條件下,對(duì)第一周期小于3.5秒的結(jié)構(gòu)底部剪力在下列范圍內(nèi)較為正常:7度II類土:Q=1.6%~2.8%W;8度II類土:Q=3.2%~5%W(其中Q為結(jié)構(gòu)底部水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;W為建筑物的重力荷載。層數(shù)多、剛度小時(shí),偏于較小值;層數(shù)少、剛度大時(shí),趨于較大值。若計(jì)算的地震作用偏離上述數(shù)值太大,必要時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)截面尺寸,借以調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度,使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較安全經(jīng)濟(jì)合理。5.振型曲線:第I振型第II振型第III振型圖一振型曲線正常計(jì)算結(jié)果,單塔樓結(jié)構(gòu)的振型曲線多為連續(xù)光滑曲線。第一振型沒有零點(diǎn);第二振型的零點(diǎn)在(0.7~0.8H的高度上;第三振型的零點(diǎn)分別位于(0.4~0.5H和(0.8~0.9H的高度上(見圖一。當(dāng)沿豎向有非常顯著的剛度和質(zhì)量突(a剪力墻(b框架(c框架-剪力墻(框架-筒體圖二位移曲線變(如帶加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層等的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)或復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu),尤其是超限高層結(jié)構(gòu)時(shí),振型曲線有可能出現(xiàn)不光滑的畸變點(diǎn)。6.位移曲線:將位移參考點(diǎn)上各層水平位移畫成曲線,一般情況下若沿豎向不發(fā)生剛度突變則不應(yīng)出現(xiàn)畸點(diǎn),曲線應(yīng)連續(xù)、光滑(見圖二。若沿豎向發(fā)生剛度突變,則層間位移曲線可能出現(xiàn)畸點(diǎn)、凹凸異形。如中國南方電力調(diào)度通訊大樓層間側(cè)移曲線(見圖三。規(guī)范明確規(guī)定的結(jié)構(gòu)量化指標(biāo),主要包括:綜合性指標(biāo)(含層間位移角、剪重比、剛重比三類、平面要求指標(biāo)(反映結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制指標(biāo),含周期比、位移比兩類、豎向要求指標(biāo)(控制豎向不規(guī)則程度的指標(biāo),剛度比、層間受剪承載力比兩類三大類。若計(jì)算結(jié)果不滿足其中任何一項(xiàng),則必須進(jìn)行調(diào)整直至滿足。1.綜合性指標(biāo):(1層間位移角(樓層層間最大位移與層高之比:它是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度控制的重要指標(biāo),其數(shù)值的大小從一個(gè)側(cè)面反映出結(jié)構(gòu)的整體剛度是否安全經(jīng)濟(jì),可引起設(shè)計(jì)者對(duì)其中的結(jié)構(gòu)體系選擇、結(jié)構(gòu)的豎向及平面布置合理性的再思考,甚至再選擇。現(xiàn)行規(guī)范對(duì)層間位移角的限值確定不僅考慮了非結(jié)構(gòu)構(gòu)圖三中國南方電力調(diào)度通訊大樓層間側(cè)移曲線構(gòu)件可能受到的破壞,還考慮控制了剪力墻、柱等重要抗側(cè)力構(gòu)件的開裂,是結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)控制中最重要的目標(biāo)之一,也是其他性能目標(biāo)控制和調(diào)整的基礎(chǔ)。理想的控制結(jié)果是層間位移角略小于規(guī)范值,且兩向側(cè)向位移值相近,當(dāng)然層間位移角限值控制是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需滿足的必要條件,而不是充分條件,還應(yīng)滿足其它控制指標(biāo)。另外高度超過150m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件,滿足舒適度要求,按規(guī)范要求限制結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度αmax。(2.剪重比(樓層地震剪力系數(shù):是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在地震作用下反應(yīng)大小的一個(gè)重要指標(biāo),是對(duì)應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力與重力荷載代表值的比值,其大小主要與結(jié)構(gòu)地震設(shè)防烈度有關(guān)。規(guī)范限制剪重比最小值是確保長周期地震作用下結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)計(jì)算剪重比與規(guī)范要求的最小剪重比出入較大時(shí),可考察地震剪力與層間位移角的大小進(jìn)行調(diào)整,或增減結(jié)構(gòu)剛度,或直接按最小剪重比調(diào)整樓層地震剪力。(3.剛重比:主要為控制結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震力的作用下整體失穩(wěn)倒塌。剛重比不滿足要求,說明結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)于重力荷載過小;但剛重比過分大,則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差,宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。另外對(duì)高層、超高層建筑,結(jié)構(gòu)整體傾覆驗(yàn)算十分重要,直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)安全度,應(yīng)按《高規(guī)》JGJ3-2002第12.1.6條進(jìn)行控制基礎(chǔ)底面零應(yīng)力區(qū)面積。2.平面要求指標(biāo):(1.周期比:它是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。規(guī)范對(duì)其限制的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理,使結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),而不是要求結(jié)構(gòu)具有足夠大的剛度。當(dāng)計(jì)算周期比與規(guī)范要求周期比出入較大時(shí),可參看層間位移角的大小進(jìn)行調(diào)整,或通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件剛度,降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度,甚至改變結(jié)構(gòu)類型,或降低結(jié)構(gòu)平動(dòng)剛度,使平動(dòng)周期加長。(2.位移比:它是控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo),以避免產(chǎn)