自驱式钻杆在线检测装置的结构优化研究

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针对目前国内钻杆缺陷检测需运到检测中心或管子站检测,不能及时发现问题,耗费人力物力的现状,本课题在学习和借鉴了国内外管道外部、内部检测装置的结构,在此基础上设计优化了钻杆在役缺陷漏磁检测装置。首先设计漏磁检测的磁路包括永磁体形状尺寸和磁路各关键参数,并通过试验对磁路参数进行优化;其次,设计探头柔性结构及排列、张合机构、刮泥装置、里程结构、井口自驱式辅助小车及滑轨等,并通过三维建模、运动仿真及快速有限元分析的方式优化零部件结构,从而实现虚拟加工制造的目的。  本学位论文共分六章,各章的主要研究内容如下:  第一章绪论主要论述了课题背景、课题研究目的及理论和现实意义;国内外钻杆无损检测与漏磁检测技术研究现状及应用;总述论文工作目标及内容。  第二章主要阐述了钻杆缺陷形式及其易发部位,简述漏磁检测原理及特点、待检钻杆结构特征,提出了检测探头柔性结构、配备自驱式检测辅助小车,并相应的设计钻杆检测辅助装置的方案设计。  第三章通过实验方式来优化钻杆漏磁检测探头的主要几何尺寸,使之符合实际工况需求。简易加工制造试验装置以模拟检测探头单元,辅以数据采集装置、工控机完成参数确定实验,其中几何参数包括磁体外形尺寸、磁间距、提离值、磁化气隙等参数的选取。  第四章主要完成探头单元的结构设计,针对结构设计的两大难点提出采用柔性结构与附加侧轮结合及基于弹簧特性的磁力抵消装置,从而为后续工作奠定基础。然后利用SolidWorks建立探头实体模型,通过运动仿真模块COSMOS/Motion验证探头在钻杆表面探伤运动中的连续性及各物理量的变化,通过快速有限元分析模块COSMOS/Works对主要受力零件作静力分析以优化零部件尺寸。  第五章本章设计了钻杆在线检测仪的便携式辅助装置结构,包括张合机构结构设计、里程装置、刮泥装置、检测辅助小车、井口滑轨的设计选型,并对张合机构中拉杆作静力分析以优化其结构。  第六章通过对论文研究工作的总结,提出有待改进的地方,最后展望下一步要研究解决的难点问题。
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