基于VisualFoxPro的石油鉆機(jī)CP-300游車的模塊化設(shè)計(jì)

基于VisualFoxPro的石油鉆機(jī)CP—300游車的模塊化設(shè)計(jì)一、課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

綜述

二、課題研究目標(biāo)、研究內(nèi)容

和擬解決的關(guān)鍵性問題

三、擬采用的研究方法、技術(shù)

路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析

四、課題的創(chuàng)新性一、課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位原來越重要，尤其是石油資源需求，預(yù)計(jì)2020年我國的石油消費(fèi)量可能要達(dá)到5.6-6億噸以上，其中需要進(jìn)口3億噸以上。作為石油資源的開采設(shè)備，石1.1、課題意義油鉆機(jī)是石油生產(chǎn)設(shè)備中的核心部件，直接影響著石油資源的開采，對(duì)國家的能源供應(yīng)起著至關(guān)重要的作用。而提升系統(tǒng)又在整個(gè)石油鉆機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)重要位置，其提升性能直接影響整個(gè)鉆機(jī)系統(tǒng)的性能。相對(duì)于日益增加的石油資源需求、不斷提高的國際石油鉆機(jī)的研發(fā)，我國的石油鉆機(jī)研發(fā)速度在很大程度上已經(jīng)不能滿足自身資源開發(fā)的需求，其研發(fā)質(zhì)量與國際上相比也有很大的差距。有資料顯示雖然個(gè)別單元技術(shù)也已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但整體技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國家還有較大的差距，還不具備提供成套深海高端鉆井裝備的能力。而研發(fā)周期長在很大程度上成為制約我國石油鉆機(jī)行業(yè)的發(fā)展的重要因素之一。

游車作為鉆機(jī)提升系統(tǒng)（提升系統(tǒng)包括天車、鋼索、游車、大鉤）的重要組成部件，其研究開發(fā)的速度將在一定程度上影響整個(gè)鉆機(jī)系統(tǒng)的研究開發(fā)速度。因此本課題的研究能在一定成程度上提高游車研究開發(fā)的速度，以滿足整個(gè)石油鉆機(jī)系統(tǒng)的需求，從而提高生產(chǎn)效率、提高國際競爭力。1.2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀海上鉆井平臺(tái)一般分為坐底式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)、鉆井船、半潛式鉆井平臺(tái)、索塔式鉆井平臺(tái)、固定平臺(tái)（包括導(dǎo)管架式平臺(tái)、混凝土重力式平臺(tái)、深水順應(yīng)塔式平臺(tái)等）、混凝土重力式平臺(tái)、張力腿式鉆井平臺(tái)。

海上可移動(dòng)鉆井裝置一般包括坐底式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、鉆井船四種。歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,自升式平臺(tái)已占海上主要4種可移動(dòng)鉆井平臺(tái)的60%。目前我國海上鉆井多使用自升式鉆井平臺(tái)。自升式鉆井平臺(tái)主要發(fā)展如下：1、1869年美國人SamuelLewis最先申請(qǐng)了自升式鉆井平臺(tái)專利。1950年，世界上第一座自升式鉆井平臺(tái)“德隆1號(hào)”問世2、1954年第一座移動(dòng)自升式鉆井平臺(tái)“濱海51號(hào)”建成。3、1967年建的“德萊塞1號(hào)”開始具有自定位功能。4、1969年第一座自航式平臺(tái)“水星號(hào)”(OffshoreMercury)下水。5、到1974年移動(dòng)自升式鉆井平臺(tái)就能在105m的水深作業(yè)。

國內(nèi)鉆井平臺(tái)的發(fā)展起步相對(duì)較晚。主要?dú)v程有：1、1966年12月31日，中國的第一座正式海上平臺(tái)在渤海下鉆。2、1984年6月中國第一座半潛式鉆井平臺(tái)——勘探3號(hào)建成。3、2008年6月6日全球最大的座底式鉆井平臺(tái)——中海油三號(hào)座底式鉆井平臺(tái)安全抵達(dá)冀東南堡油田。4、2010年2月26日具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“海洋石油981”正式下海。同時(shí)自升式鉆井平臺(tái)也取得了歷史性發(fā)展。1、1972年我國第一艘自升式鉆井平臺(tái)“渤海一號(hào)”投入使用。2、1983年由大連造船廠建成“渤海5號(hào)”和“渤海7號(hào)”兩艘自升式鉆井平臺(tái)。3、1998年3月建造完成，同年11月在渤西極淺海區(qū)域打成第一口工業(yè)井的“港海一號(hào)”自升式鉆井平臺(tái)填補(bǔ)了國內(nèi)外超淺吃水自升式鉆井平臺(tái)空白，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。4、2011年11月19日中國建成的首座具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自升式鉆井平臺(tái)CP-300突破了國外對(duì)自升式鉆井平臺(tái)核心技術(shù)的封鎖。二、課題研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵性問題（1）實(shí)現(xiàn)游車零件的三維設(shè)計(jì)、裝配檢驗(yàn)，創(chuàng)建設(shè)計(jì)過程的人機(jī)交互界面；（2）由參數(shù)化系統(tǒng)生成三維零件圖；（3）建立石油鉆機(jī)游車零件系列化數(shù)據(jù)庫，建立零件的明細(xì)表；（4）對(duì)已組裝完成的裝配體進(jìn)行2.1、

研究目標(biāo)動(dòng)力學(xué)分析，重要零件進(jìn)行靜力學(xué)分析。以模塊化的思想來對(duì)游車系統(tǒng)進(jìn)行研究，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、技術(shù)文件管理、參數(shù)化繪圖為一體的綜合型CAD系統(tǒng)。本課題對(duì)Pro/E二次開發(fā)后預(yù)期最終達(dá)到的理想效果結(jié)構(gòu)如下圖：計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)主程序零件庫用戶界面輸入驅(qū)動(dòng)生成零件模型2.2、研究內(nèi)容（1）綜合分析石油鉆機(jī)游車的各個(gè)部件的功能，并進(jìn)行模塊的合理劃分，然后進(jìn)行系列化。（2）用VisualFoxPro9.0語言以及Pro/Toolkit對(duì)Pro/E進(jìn)行二次開發(fā)，建立基于此軟件的游車零件設(shè)計(jì)對(duì)話框，并在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行裝配。（3）將裝配好的游車系統(tǒng)導(dǎo)入ADMAS軟件中，構(gòu)建虛擬樣機(jī)并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。并應(yīng)用ADMAS中的ADAMS／AutoFlex模塊對(duì)導(dǎo)入的幾何體和ADAMS/View中生成的幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立柔性體，并進(jìn)行靜力學(xué)分析。

2.3、擬解決的關(guān)鍵性問題（1）解決VisualFoxPro與Pro/E數(shù)據(jù)接口問題。（2）Pro/E與ADAMS接口問題。利用MSC公司開發(fā)的專門用于與Pro/E傳遞的模塊Mesh/pro，安裝之后直接嵌入到Pro/E里面實(shí)現(xiàn)Pro/E和ADAMS無縫連接。（3）因?yàn)橛诬嚨幕啞⑤S是規(guī)則零件，利用ADMAS中自帶的ADAMS／AutoFlex模塊對(duì)其網(wǎng)格劃分并分析。（4）盡可能的考慮到游車設(shè)計(jì)和制造中的各種因素，完善編程，以期建立完善的游車參數(shù)化CAD系統(tǒng)。預(yù)期得到的程序流程圖如下：游車選型設(shè)計(jì)計(jì)算主要結(jié)構(gòu)尺寸受力分析校核零件設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)Pro/E繪圖ADAMS仿真分析游車裝配輸出說明書輸出工程圖標(biāo)準(zhǔn)零件庫YN三、擬采用的研究方法、技術(shù)路線、試驗(yàn)方案及可行性分析首先，查閱石油鉆機(jī)游車的相關(guān)資料，了解并掌握石油鉆機(jī)游車的應(yīng)用范圍及要求，同時(shí)清楚影響選用不同工藝石油鉆機(jī)游車的準(zhǔn)則。在Windows7操作平臺(tái)上，應(yīng)用VisualFoxPro語言同時(shí)應(yīng)用Pro/Toolkit對(duì)Pro/E進(jìn)行二次開發(fā)，應(yīng)用程序控制三維軟件實(shí)現(xiàn)三維造型，利用分析軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，從而得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而縮短游車的研發(fā)周期。3.1、研究方法和手段3.2、技術(shù)路線（1）查閱相關(guān)資料，掌握石油鉆機(jī)游車有

關(guān)材質(zhì)、壽命、尺寸方面的數(shù)據(jù)信息；（2）應(yīng)用VisualFoxPro9.0語言編寫相關(guān)程

序；（3）創(chuàng)建用戶界面；（4）應(yīng)用程序控制Pro/Toolkit驅(qū)動(dòng)Pro/E進(jìn)

行三維建模；（5）在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行裝配；（6）導(dǎo)入ADMAS軟件生成虛擬樣機(jī)模型，

并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析；（7）利用ADMAS中的柔性化、有限元分

析插件對(duì)鉆機(jī)滑輪、軸進(jìn)行優(yōu)化分

析；（8）將上述數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入利用Visual

FoxPro搭建的平臺(tái)中，以便調(diào)用。3.3、可行性分析通過參閱相關(guān)的在不同語言下Pro/E二次開發(fā)的文獻(xiàn)，同時(shí)參閱二次開發(fā)界面文獻(xiàn)以及Pro/E裝備體在ADMAS分析軟件中的分析等文獻(xiàn)，并根據(jù)相應(yīng)、相關(guān)、類似的研究表明，經(jīng)過努力完全能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)Pro/E三維軟件直接生成零件，在Pro/E環(huán)境中經(jīng)行裝配完成，然后導(dǎo)入分析軟件進(jìn)行分析。四、課題的創(chuàng)新性本課題旨在借鑒前人的研究方法的基礎(chǔ)上，選用我國最新下海的型號(hào)為CP-300自升式石油鉆井平臺(tái)游車為研究對(duì)象。通過對(duì)石油鉆機(jī)游車進(jìn)行