联合仿真在折臂吊设计中的应用

李悦江，卞勋杰，罗 燕

（1. 兰州兰石石油装备工程股份有限公司，山东青岛 266520；2. 北京世冠金洋科技发展有限公司，北京 100193）

随着世界范围内油气资源开采向海洋扩展，适用于深海钻井作业的钻采设备研发显得尤为重要。而在深海油气开采的进程中，海洋钻井平台承担着至关重要的角色[1]。海洋钻机是大型的复杂系统，涉及到的设备较多，工艺流程复杂[2-3]，整体试制成本较高，并且大部分设备在设计过程中只是单独完成了机械部分的动力学仿真分析、液压部分的流体仿真分析以及电气控制程序的模拟调试分析，在整个研发过程中很少能够完成机电液系统的联合仿真调试，这使得设计出来的产品能否实现既定的设计目标成为了疑问。

在海洋钻井平台中，折臂吊的主要功能是抓取移运井场管具，能够在接、甩立根的过程中来回抓取移运钻杆，高效率地完成立根的接、甩工作，在海洋平台的管具处理系统中占有重要地位。图1为我司自主研发的折臂吊设备。折臂吊以常规的电控液系统为主，控制过程针对电磁阀、多路阀等多种类型的被控对象进行控制，同时涵盖了位移传感器、接近开关等常用的电气元件，本文以折臂吊作为研究对象，分析在折臂吊设计过程中引入机、电和液的联合仿真的作用，不失其一般性。

图 1 折臂吊结构Fig. 1 knuckle boom crane structure

1 常规仿真方案

目前，各公司在新设备的研发阶段也经常会使用到仿真技术来对系统的设计进行验证，但是仿真思路基本都是将机电液各系统分开进行仿真，来验证各自系统的参数设计是否达到要求。……