Projektiranje vanjskog sustava prigušenja torzijskih vibracija bušaćeg vretena za istosmjerni serijski motor reguliran po brzini vrtnje

Plavac, Filip (2018) Projektiranje vanjskog sustava prigušenja torzijskih vibracija bušaćeg vretena za istosmjerni serijski motor reguliran po brzini vrtnje. = Design of an external drill-string drive torsional vibration damping system for a speed-controlled series-excitation direct current motor. Undergraduate thesis , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Pavković, Danijel.

[img]
Preview
Text
Plavac_2018_zavrsni_preddiplomski.pdf - Published Version Jezik dokumenta:Croatian

Download (4MB) | Preview
[img] Text
Plavac_Filip_autorska_izjava_završni rad_2018.pdf - Published Version
Restricted to Repository staff only Jezik dokumenta:Croatian

Download (486kB)

Abstract (Croatian)

Živimo u svijetu u kojem proizvodnja energije na račun eksploatacije fosilnih goriva još uvijek nema dovoljno isplativu niti obećavajuću alternativu. Oko fosilnih goriva sagrađena je enormna industrija o kojoj nije potrebno puno govoriti, te se poput ostalih grana industrije odlikuje obiljem inženjerskih izazova. Jedan od takvih izazova je modernizacija zrelih bušaćih garnitura novim upravljačkim algoritmima koji svojim niskim troškovima i jednostavnošću primjene prevladavaju nad hardverskim rješenjima. Pametna strategija upravljanja značajno produljuje životni vijek takvih postrojenja, a ujedno rezultira i manjom potrošnjom energije u odnosu na slučaj pod-optimalnog upravljanja. Štetne pojave koje se ovakvom strategijom nastoje spriječiti su: „stick-slip“ efekt koji nastaje uslijed prirode fenomena trenja, takozvani „back-spinning“ efekt, te pojava torzijskih vibracija unutar bušaćih cijevi, na primjer uslijed nagle promjene reference brzine vrtnje. U ovom radu opisan je elektromotorni pogon naftnog bušaćeg vretena, te je prikazan i detaljno objašnjen dizajn sustava regulacije struje i brzine vrtnje istosmjernog serijskog motora. Određeni su parametri regulatora za slučaj pogona s „krutom“ vezom. Na kraju je predstavljen vanjski sustav za prigušenje torzijskih vibracija temeljen na estimaciji momenta bušaćeg vretena i korekciji reference brzine vrtnje. Sustav je spojen na istosmjerni serijski motor tvrtke General Electric GE752 AUT reguliran po brzini vrtnje, čije su karakteristike također dane u radu. Navedeni sustav ispitan je za različite dubine bušenja, te različita podešenja.

Abstract

We live in a world in which energy production based on fossil fuel exploitation still neither has a sufficinetly efficient nor a promising alternative. An enormous industry has been built around fossil fuels, which requires no further introduction, and is abundant with engineering challenges as other branches of industry. One of those challenges is retrofitting of mature drilling rigs with new control algorithms characterized by low capital costs and ease-of-use, which prevail over expensive hardware-based solutions. Life span of such plants can be significantly extended using a well-thought control strategy, which in turn results in mitigated energy consumption, as opposed to the case of sub-optimal control. This control strategy is used to prevent undesirable phenomena such as: stick-slip motion, which appears due to the nature of the friction phenomenon, back-spinning effect and poorly-damped drill-pipe torsional vibrations due to the sudden changes of motor speed reference. An electrical top-drive is described in this paper, followed by the design of current and speed control systems of a series-excitation DC motor being depicted herein. Controller parameters for the case of „stiff“ coupling have been calculated. Finally, a torque estimation and speed reference correction based external torsional vibration damping system is presented herein. The system is coupled with a speed controlled series-excitation DC motor from the General Electric GE752 AUT series, whose characteristics are also given in this work. The aformentioned system has been tested for different drilling depths, as well as for different tunning of the control system.

Item Type: Thesis (Undergraduate thesis)
Uncontrolled Keywords: modernizacija; bušaćih garnitura; životni vijek; istosmjerni serijski motor; torzijskih vibracija; prigušenje
Keywords (Croatian): retrofitting; drilling rigs; life span; series-excitation DC motor; torsional vibrations; damping
Subjects: TECHNICAL SCIENCE > Mechanical Engineering
Divisions: 900 Department of Robotics and Production System Automation > 910 Chair of Engineering Automation
Date Deposited: 18 Jul 2018 08:07
Last Modified: 01 Oct 2020 04:37
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/8682

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year