Математичні аспекти створення бібліотеки для моделювання талевих механізмів

Автор(и)

  • О. О. Слабий ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
  • І. В. Цідило ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-1(48)-93-102

Ключові слова:

імітаційна модель, трос, блок, талева система, компоненто-орієнтоване моделювання, Modelica

Анотація

Розглянуто питання підходів до моделювання просторових та плоских блочних механізмів в середовищах компоненто-орієнтованого ієрархічного моделювання для вивчення усталених і перехідних режимів їх-ньої роботи в часовій області. Для цього проведено аналіз створених моделей талевих систем в існуючих роботах та обґрунтовано неможливість застосування описаних в них підходів до моделювання при синтезі моделей талевих систем довільних конструкцій в середовищах компоненто-орієнтованого ієрархічного моделювання. Зважаючи на це, в роботі запропоновано альтернативний підхід до створення моделей талевих систем, що базується на принципах вільної, декларативної компоненто-орієнтованої мови моделювання Modelica. На прикладі типової конструкції просторового блочного механізму розглянуто порядок його де-композиції на окремі складові компоненти та подальшої агрегації із даних компонетів імітаційної моделі. Окремо розглянуто основні структурні компоненти, що використовуються для побудови моделей талевих механізмів бурових систем: ділянки троса, блок, вилку та лебідку та здійснено побудову математичних мо-делей їхньої роботи. Описано закони поєднання даних компонентів між собою та порядок синтезу із них імітаційних моделей роботи блочних механізмів довільної конструкції. Розглянуто окремі питання, щодо визначення довжини ділянки троса, яка поєднує два просторово розташовані блоки, а також перевірки адекватності синтезованої імітаційної моделі. На основі запропонованих підходів і математичних моделей створено бібліотеку моделювання Wire в мові Modelica, що може бути використана при побудові імітацій-них моделей роботи талевих механізмів бурових систем та наведено приклад її використання при створенні імітаційної моделі одинарного натяжного пристрою водовіддільної колони тросового типу.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Modelica Association.Modelica Libra-ries. – URL: https://www.modelica.org/libraries.

Rashed G., Ghajar R., Hashemi S. J. An analytical model for drillstring axial vibration. 14th international Congress of Sound and Vi-bration. Cairns, Australia, 9-12 July 2007.

Hrydzhuk Ya. S. Modeliuvannia pov-zdovzhnikh kolyvan burylnoi kolony v seredovyshchi Maplesim. Avtomatyzatsiia vy-robnychykh protsesiv u mashynobuduvanni ta pryladobuduvanni. 2011. Vol. 45. P. 31–37.

Kreisle L. F., Vance J. M. Mathematical Analysis of the Effect of a Shock Sub on the Longitudinal Vibrations of an Oilwell Drill String. Society of Petroleum Engineers Journal. 1970. Vol. 10. No 04. C. 349–356. DOI: 10.2118/2778-PA.

Wang N., Cheng Z., Lu Y., Jiang W., Zhou J., He B., Ren G. A multibody dynamics model of contact between the drillstring and the wellbore and the rock penetration process. Ad-vances in Mechanical Engineering. 2015. Vol. 7. No 5. DOI: 10.1177/1687814015582117.

Hatleskog J. T., Dunnigan M. W. Passive compensator load variation for deep-water drill-ing. IEEE Journal of Oceanic Engineering. 2007. Vol. 32. No 3. C. 593–602.

Hatleskog J. T., Dunnigan M. W. Heave Compensation Simulation for Non-Contact Op-erations in Deep Water. SPE Gas Technology Symposium. Calgary, Alberta, Canada: Society of Petroleum Engineers, 15-17 May 2006. P. 1–6.

Hatleskog J. T., Dunnigan M. W. Active Heave Crown Compensation Sub-System. Rocky Mountain Oil & Gas Technology Sympo-sium. Denver, Colorado, U.S.A.: Society of Pe-troleum Engineers, 16-18 April 2007. P. 1–6.

Haao J., Vangen S., Tyapin I., Choux M., Hovland G., Hansen M. R. The Effect of Friction in Passive and Active Heave Compen-sation of Crown Block Mounted Compensators. 2012 IFAC Workshop on Automatic Control in Offshore Oil and Gas Production. Norwegian University of Science and Technology, Trond-heim, Norway: International Federation of Au-tomatic Control, May 31 - June 1, 2012. C. 316–320.

Walid A. A., Gu P., Iskandarani Y., Karimi H. R. Modeling and Simulation of an Active Heave Compensated Draw-works. Re-cent Advances in Manufacturing Engineering. 2005.

Guimarães P. R., Edward R. F., Franciss R., Bruno Ellwanger G. Marine riser emergency disconnection analysis using scalar elements for tensioner modelling. Applied Ocean Research. 2016. Vol. 59. P. 83–92. DOI: 10.1016/j.apor.2016.05.004.

HaziriServet, OysteinDyngvold Devel-opment of simulation model for virtual testing and design of a riser tensioner system: Master Thesis. University of Arder, 2011, 107p.

Janschek K., Richmond K. Mechatronic systems design. Heidelberg: Springer, 2012. 805p.

AmBrSoft Tangent lines between two circles calculator. 2019. URL: http://www.ambrsoft.com/ TrigoCalc/Circles2/Circles2Tangent_.htm.

Eric W. Weisstein Point-Line Distance 3-Dimensional. URL: http://mathworld.wolfram.com/ Point-LineDistance3-Dimensional.html.

Vekeryk V. I. Vplyv parametriv burovoi ustanovky na dynamiku roboty burylnoho instrumentu. Naftova i hazova promyslovist. 1992. No 2. P. 31–35. (in Ukrainian)

Vekeryk V. I. Sovershenstvovanie tekhnolohii uhlublenija skvazhyn izmeneniem dinamyki raboty burilnoho instrumenta: dys. ...

d-ra tekhn. nauk. Ivano-Frankovskyi instytut nefti i haza. Ivano-Frankovsk, 1991. 749 р. (in Russian)

Slabyi O. O. Pobudova matematychnoi modeli mekhanizmiv ziednannia vodoviddilnoi kolony z plavuchoiu burovoiu ustanovkoiu. 11-y Mizhnarodnyi sympozium ukrainskykh inzheneriv-mekhanikiv u Lvovi. Lviv, Ukraina: KINPATRI LTD, 15-17 travnia. Р. 85–86. (in Ukrainian)

Slabyi O. O. Doslidzhennia roboty kompensatora vertykalnykh peremishchen burylnoi kolony iz aktyvnoiu pidsystemoiu zamknenoho tsyklu. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. 2015. No 4(57). P. 27–35. (in Ukrainian)

##submission.downloads##

Опубліковано

29.06.2020

Як цитувати

Слабий, О. О., & Цідило , І. В. . (2020). Математичні аспекти створення бібліотеки для моделювання талевих механізмів. Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, (1(48), 93–102. https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-1(48)-93-102

Номер

Розділ

ІНФОРМАЦІЙНІ ПРОГРАМИ ТА КОМПЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ