基于VisualFoxPro的石油钻机CP-300游车的模块化设计

基于VisualFoxPro的石油钻机CP—300游车的模块化设计一、课题意义及国内外研究现状

综述

二、课题研究目标、研究内容

和拟解决的关键性问题

三、拟采用的研究方法、技术

路线、实验方案及可行性分析

四、课题的创新性一、课题意义及国内外研究现状综述随着我国经济的飞速发展，能源在经济发展中的地位原来越重要，尤其是石油资源需求，预计2020年我国的石油消费量可能要达到5.6-6亿吨以上，其中需要进口3亿吨以上。作为石油资源的开采设备，石1.1、课题意义油钻机是石油生产设备中的核心部件，直接影响着石油资源的开采，对国家的能源供应起着至关重要的作用。而提升系统又在整个石油钻机系统中占据重要位置，其提升性能直接影响整个钻机系统的性能。相对于日益增加的石油资源需求、不断提高的国际石油钻机的研发，我国的石油钻机研发速度在很大程度上已经不能满足自身资源开发的需求，其研发质量与国际上相比也有很大的差距。有资料显示虽然个别单元技术也已达到国际先进水平，但整体技术水平与欧美发达国家还有较大的差距，还不具备提供成套深海高端钻井装备的能力。而研发周期长在很大程度上成为制约我国石油钻机行业的发展的重要因素之一。

游车作为钻机提升系统（提升系统包括天车、钢索、游车、大钩）的重要组成部件，其研究开发的速度将在一定程度上影响整个钻机系统的研究开发速度。因此本课题的研究能在一定成程度上提高游车研究开发的速度，以满足整个石油钻机系统的需求，从而提高生产效率、提高国际竞争力。1.2、国内外研究现状海上钻井平台一般分为坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井船、半潜式钻井平台、索塔式钻井平台、固定平台（包括导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台等）、混凝土重力式平台、张力腿式钻井平台。

海上可移动钻井装置一般包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船四种。历经半个多世纪的发展,自升式平台已占海上主要4种可移动钻井平台的60%。目前我国海上钻井多使用自升式钻井平台。自升式钻井平台主要发展如下：1、1869年美国人SamuelLewis最先申请了自升式钻井平台专利。1950年，世界上第一座自升式钻井平台“德隆1号”问世2、1954年第一座移动自升式钻井平台“滨海51号”建成。3、1967年建的“德莱塞1号”开始具有自定位功能。4、1969年第一座自航式平台“水星号”(OffshoreMercury)下水。5、到1974年移动自升式钻井平台就能在105m的水深作业。

国内钻井平台的发展起步相对较晚。主要历程有：1、1966年12月31日，中国的第一座正式海上平台在渤海下钻。2、1984年6月中国第一座半潜式钻井平台——勘探3号建成。3、2008年6月6日全球最大的座底式钻井平台——中海油三号座底式钻井平台安全抵达冀东南堡油田。4、2010年2月26日具有中国自主知识产权的“海洋石油981”正式下海。同时自升式钻井平台也取得了历史性发展。1、1972年我国第一艘自升式钻井平台“渤海一号”投入使用。2、1983年由大连造船厂建成“渤海5号”和“渤海7号”两艘自升式钻井平台。3、1998年3月建造完成，同年11月在渤西极浅海区域打成第一口工业井的“港海一号”自升式钻井平台填补了国内外超浅吃水自升式钻井平台空白，达到了国际先进水平。4、2011年11月19日中国建成的首座具有自主知识产权的自升式钻井平台CP-300突破了国外对自升式钻井平台核心技术的封锁。二、课题研究目标、研究内容和拟解决的关键性问题（1）实现游车零件的三维设计、装配检验，创建设计过程的人机交互界面；（2）由参数化系统生成三维零件图；（3）建立石油钻机游车零件系列化数据库，建立零件的明细表；（4）对已组装完成的装配体进行2.1、

研究目标动力学分析，重要零件进行静力学分析。以模块化的思想来对游车系统进行研究，最终实现系统的设计、技术文件管理、参数化绘图为一体的综合型CAD系统。本课题对Pro/E二次开发后预期最终达到的理想效果结构如下图：计算结果系统主程序零件库用户界面输入驱动生成零件模型2.2、研究内容（1）综合分析石油钻机游车的各个部件的功能，并进行模块的合理划分，然后进行系列化。（2）用VisualFoxPro9.0语言以及Pro/Toolkit对Pro/E进行二次开发，建立基于此软件的游车零件设计对话框，并在Pro/E环境下进行装配。（3）将装配好的游车系统导入ADMAS软件中，构建虚拟样机并进行动力学分析。并应用ADMAS中的ADAMS／AutoFlex模块对导入的几何体和ADAMS/View中生成的几何体进行网格划分，建立柔性体，并进行静力学分析。

2.3、拟解决的关键性问题（1）解决VisualFoxPro与Pro/E数据接口问题。（2）Pro/E与ADAMS接口问题。利用MSC公司开发的专门用于与Pro/E传递的模块Mesh/pro，安装之后直接嵌入到Pro/E里面实现Pro/E和ADAMS无缝连接。（3）因为游车的滑轮、轴是规则零件，利用ADMAS中自带的ADAMS／AutoFlex模块对其网格划分并分析。（4）尽可能的考虑到游车设计和制造中的各种因素，完善编程，以期建立完善的游车参数化CAD系统。预期得到的程序流程图如下：游车选型设计计算主要结构尺寸受力分析校核零件设计满足设计要求驱动Pro/E绘图ADAMS仿真分析游车装配输出说明书输出工程图标准零件库YN三、拟采用的研究方法、技术路线、试验方案及可行性分析首先，查阅石油钻机游车的相关资料，了解并掌握石油钻机游车的应用范围及要求，同时清楚影响选用不同工艺石油钻机游车的准则。在Windows7操作平台上，应用VisualFoxPro语言同时应用Pro/Toolkit对Pro/E进行二次开发，应用程序控制三维软件实现三维造型，利用分析软件进行动力学分析，同时进行优化，从而得到相应的数据，从而缩短游车的研发周期。3.1、研究方法和手段3.2、技术路线（1）查阅相关资料，掌握石油钻机游车有

关材质、寿命、尺寸方面的数据信息；（2）应用VisualFoxPro9.0语言编写相关程

序；（3）创建用户界面；（4）应用程序控制Pro/Toolkit驱动Pro/E进

行三维建模；（5）在Pro/E环境下进行装配；（6）导入ADMAS软件生成虚拟样机模型，

并进行动力学分析；（7）利用ADMAS中的柔性化、有限元分

析插件对钻机滑轮、轴进行优化分

析；（8）将上述数据库导入利用Visual

FoxPro搭建的平台中，以便调用。3.3、可行性分析通过参阅相关的在不同语言下Pro/E二次开发的文献，同时参阅二次开发界面文献以及Pro/E装备体在ADMAS分析软件中的分析等文献，并根据相应、相关、类似的研究表明，经过努力完全能够实现应用程序驱动Pro/E三维软件直接生成零件，在Pro/E环境中经行装配完成，然后导入分析软件进行分析。四、课题的创新性本课题旨在借鉴前人的研究方法的基础上，选用我国最新下海的型号为CP-300自升式石油钻井平台游车为研究对象。通过对石油钻机游车进行