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抽油機(jī)

(一)項(xiàng)目建設(shè)的必要性

近年來(lái),我國(guó)大部分油田已進(jìn)入注水開發(fā)的中后期,開發(fā)深度和難度與日俱增,油田供液能力明顯不足,雖然對(duì)采油設(shè)備采取了多種技術(shù)措施,但機(jī)械采油設(shè)備仍占據(jù)主導(dǎo)地位.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前機(jī)械采油井的數(shù)量占油井總數(shù)的90%以上,其中由抽油機(jī)組成的抽油設(shè)備的抽油井占80%左右,采油量占總產(chǎn)量的75%以上.

為了提高稠油井的產(chǎn)量和油藏的開采效率,需要采用"小泵探抽"和"大泵提液"采油工藝,這樣就要求采油設(shè)備必須具有長(zhǎng)沖程和大載荷的特點(diǎn).實(shí)踐表明,游梁式抽油機(jī)盡管是使用制造經(jīng)驗(yàn)較為成熟的機(jī)型,是現(xiàn)有有桿抽油設(shè)備的主力,但是把其發(fā)展成為長(zhǎng)沖程大載荷抽油機(jī)的困難較大,而無(wú)游梁抽油機(jī)在這方面具有較大的優(yōu)越性.在無(wú)游梁式抽油機(jī)中,液壓抽油機(jī)具有傳能密集可使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,適應(yīng)井況范圍廣,沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)的調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn).因此,液壓抽油機(jī)在我國(guó)可望會(huì)得到較快發(fā)展,并會(huì)在今后幾年內(nèi)出現(xiàn)幾種不同形式的液壓抽油機(jī)用于油田的采油作業(yè).針對(duì)我國(guó)海洋油田及陸地油田的開發(fā)實(shí)際,尤其針對(duì)我國(guó)西部油田開發(fā)前景,液壓抽油機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用前景是相當(dāng)廣闊的,也是勢(shì)在必行的.

(二)資源現(xiàn)狀,問(wèn)題與需求分析

1,國(guó)際現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前,石油鉆采裝備制造業(yè)處在發(fā)展的黃金時(shí)期.主要是全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)刺激能源的巨大需求,高油價(jià)的到來(lái)促使石油設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展.近年來(lái),我國(guó)通過(guò)貿(mào)易銷售和施工隊(duì)伍帶到國(guó)外的石油石化設(shè)備逐年增加,"中國(guó)制造"有了一定信譽(yù).

世界上生產(chǎn)原油的國(guó)家特別是石油輸出國(guó),大多數(shù)不具有石油裝備的制造能力.如中東,南美等一些產(chǎn)油國(guó),一直從國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu).同時(shí),盡管美國(guó)一直是石油裝備國(guó)際市場(chǎng)的主要占有者,但西方國(guó)家的石油裝備價(jià)格很高,一些發(fā)展中的產(chǎn)油國(guó)在尋找替代的貨源,一些西方的石油公司為了降低成本也在尋找替代的貨源.在總體質(zhì)量,技術(shù)水平與國(guó)際水平基本相當(dāng)?shù)那闆r下,我國(guó)的石油裝備則在價(jià)格上具有優(yōu)勢(shì),一些用量較大的設(shè)備如井口裝置,抽油機(jī),石油管材等,國(guó)際市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大.

①現(xiàn)狀

A,產(chǎn)品

抽油機(jī)至今是采油設(shè)備中最常用的設(shè)備,在世界上約占機(jī)械采油的80%以上.美國(guó)Lufkin公司是最有名的抽油機(jī)制造公司,世界上最大載荷的抽油機(jī)是該公司生產(chǎn)的A系列前置式氣平衡抽油機(jī),最大載荷為194kN.抽油機(jī)一般壽命在15年以上.Lufkin公司早期曾生產(chǎn)過(guò)一臺(tái)配有2(1/2)〃渦輪渦桿減速器的小型抽油機(jī),自從1921年安裝使用直到1996年已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)75年之久,累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為470000小時(shí),目前還可使用,是世界上最長(zhǎng)壽命的抽油機(jī).法國(guó)Mape公司生產(chǎn)的H系列液壓驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大載荷為199kN.

B,生產(chǎn)工藝

在國(guó)外,抽油機(jī)的生產(chǎn)已經(jīng)基本上被幾家大的機(jī)械制造公司所壟斷,如美國(guó)最早,最大的抽油機(jī)制造公司拉夫金(Lufkin)公司,原蘇聯(lián)最大的抽油機(jī)生產(chǎn)基地阿塞拜疆石油機(jī)械制造集團(tuán).這些企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大,采用先進(jìn)的部件優(yōu)化技術(shù),將抽油機(jī)系統(tǒng)按功能分解成若干模塊,按照標(biāo)準(zhǔn)化,通用化,系列化的方式組織生產(chǎn),企業(yè)的設(shè)計(jì),制造及管理水平較高.以較少的生產(chǎn)模塊,最大限度地滿足不同用戶多種類型,規(guī)格抽油機(jī)的需要,給企業(yè)帶來(lái)了較高的經(jīng)濟(jì)效益.根據(jù)美國(guó)拉夫金公司的產(chǎn)品樣本,他們所生產(chǎn)的79種型號(hào)的抽油機(jī)由十類近100種模塊組合而成,其生產(chǎn)的零部件具有高度的通用性,也較徹底地解決了零部件的通用和互換問(wèn)題.由于采用模塊化設(shè)計(jì)方法,既滿足了多品種,小批量的市場(chǎng)需求,又解決了企業(yè)規(guī)?；瘑?wèn)題,產(chǎn)品質(zhì)量也有了保證.

②發(fā)展趨勢(shì)

近年國(guó)外采油(氣)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是向大排量,大功率,耐高溫,耐高壓方向發(fā)展;向自動(dòng)化,智能化和遙控監(jiān)測(cè)方向發(fā)展;向具有保護(hù),報(bào)警,優(yōu)化記錄及顯示功能方向發(fā)展;向采油工藝多適應(yīng)性發(fā)展,即能適應(yīng)含水,含氣,含沙,含石臘,稠油和低滲透油藏的采油需要,又能滿足定向井,水平井和深井采油工藝的需要.

陸地的機(jī)械采油系統(tǒng),將著重發(fā)展游梁式抽油機(jī),以適應(yīng)長(zhǎng)沖程,低沖次,低成本,節(jié)約能源,維修次數(shù)少,占地面積小,長(zhǎng)壽命等的需要.無(wú)游梁式抽油機(jī),儲(chǔ)能型液壓抽油機(jī)將得到發(fā)展.適應(yīng)采稠油的,深油井的螺桿式抽油機(jī),數(shù)控,自動(dòng)化,智能型抽油機(jī)也將得到發(fā)展.

2,國(guó)內(nèi)資源的數(shù)量,質(zhì)量與分布情況

液壓傳動(dòng)是現(xiàn)代工業(yè)必不可少的能量密集型傳動(dòng)方式,它可以最大限度地減小設(shè)備體積和重量,以液壓傳動(dòng)技術(shù)為特征的液壓抽油機(jī)可以最大限度地發(fā)揮油井產(chǎn)能和延長(zhǎng)地面及井下設(shè)備的使用壽命,具有很好的采油經(jīng)濟(jì)性,尤其是針對(duì)稠油開采和油田的后期開發(fā)液壓抽油機(jī)則更具魅力.目前,在國(guó)外液壓抽油機(jī)已發(fā)展到了一個(gè)較高的技術(shù)水平,形成一系列性能優(yōu)良的抽油機(jī)產(chǎn)品,并得到了油田生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用;在國(guó)內(nèi)由于液壓元件制造水平的制約,液壓抽油機(jī)的發(fā)展比較遲緩,但隨著我國(guó)液壓技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展,相信在今后一個(gè)時(shí)期以機(jī)電液一體化技術(shù)為特征的液壓抽油機(jī)會(huì)得到較快的發(fā)展.

我國(guó)盡管液壓抽油機(jī)的研究起步較晚,但其發(fā)展卻是非常迅速的,至目前不僅出現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)性能均具特色的液壓抽油機(jī)結(jié)構(gòu)方案,而且也出現(xiàn)了少量液壓抽油機(jī)產(chǎn)品樣機(jī).針對(duì)我國(guó)液壓抽油機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r.

①吉林工業(yè)大學(xué)研制的YCJ-II型液壓抽油機(jī).YCJ-II型液壓抽油機(jī)是典型的"液壓泵—液壓缸"結(jié)構(gòu)方案,它主要由提升裝置,傳力裝置,導(dǎo)向裝置,換向裝置及機(jī)架組成它的提升裝置主要由一個(gè)主油缸和兩個(gè)平衡油缸所組成;它的傳力裝置主要由傳力板,調(diào)節(jié)輪及懸繩器所組成;它的導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)軌和導(dǎo)向輪所組成;它的換向裝置主要由無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān)和電液換向閥等組成該機(jī)工作參數(shù)為:懸點(diǎn)載荷157KN,最大沖程長(zhǎng)度5m,總程次數(shù)3—5/min,配備電機(jī)功率45KW.該機(jī)在1987年11月完成了廠內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn),1989年12月末開始在遼河油田進(jìn)行了油田應(yīng)性試驗(yàn);試驗(yàn)表明,該機(jī)的液壓和電氣了系統(tǒng)是可行的,在北方冬季野外可連續(xù)運(yùn)行,與常規(guī)抽油機(jī)相比可節(jié)能25%—33%,并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),但是該機(jī)在工業(yè)性試驗(yàn)中也暴露出了一些問(wèn)題,還有待作進(jìn)一步的改進(jìn)同時(shí),與國(guó)外抽油機(jī)相比,還具有以下不足之處:首先該機(jī)所采取的安全保護(hù)措施還有欠缺,達(dá)不到油田對(duì)抽油機(jī)高可靠性的要求;其次先進(jìn)的機(jī)電液一體化技術(shù)的應(yīng)用還很不夠等等.

②蘭州石油機(jī)械研究所研制的YCJ12—10—250(I型液壓抽油機(jī)),YCJ12—10—2500型滾筒式液壓抽油機(jī)是典型的"液壓泵—液壓馬達(dá)"結(jié)構(gòu)方案.該機(jī)采有組塊拼裝式結(jié)構(gòu),全機(jī)分成液壓組塊,絞車組塊和支架組塊.整機(jī)工用效能參數(shù)為:懸點(diǎn)載荷1200KN,最大沖程長(zhǎng)度10m,額定扭矩2500N·m,最大扭矩4000N·m,最高沖次5min-1,整機(jī)重量26t.該機(jī)于1993年通過(guò)部級(jí)鑒定驗(yàn)收,它的液壓系統(tǒng)由主油路,輔助油路和安全保護(hù)油路三部分組成它的主油路采用了效率較高的液壓閉式回路.為了避免主泵零排量(即換向)時(shí)的發(fā)熱和保護(hù)潤(rùn)滑,其溢流部分全部經(jīng)主泵回流至油箱.該機(jī)的基本工作原理為:利用主泵提供的流量和流向均變化的壓力油驅(qū)動(dòng)液馬達(dá)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn),然后通過(guò)液馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾筒的正反轉(zhuǎn);在滾筒上有正反向纏繞的兩根鋼絲繩,這兩根鋼絲繩的其中一端分別固定在滋筒上,另一端分別與抽油桿和平衡重相連,通過(guò)滾筒的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)懸點(diǎn)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),該機(jī)采用了機(jī)械平衡方式.

此外,在該機(jī)制液壓系統(tǒng)中設(shè)置了安全保護(hù)裝置可以保證不出大的事故.試驗(yàn)表明,該機(jī)具有沖程長(zhǎng),重量輕,沖程長(zhǎng)度和速度可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),井口占地面積很小,整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),節(jié)能和換向沖擊小等優(yōu)點(diǎn),是一種很有發(fā)展前途的新機(jī)型.

③功率回收型液壓抽油機(jī),該液壓抽油機(jī)是針對(duì)遭受抽油機(jī)中下沖程作業(yè)動(dòng)力機(jī)付出的能量,抽油桿下落及換向制動(dòng)的釋放能不能全部回收和平衡效果不完善等缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的,該液壓抽油機(jī)中利用了"變量泵—馬達(dá)"這—關(guān)鍵性元件,它既可作泵也可作為馬達(dá),它的設(shè)計(jì)原理是將平衡問(wèn)題歸人功率回收問(wèn)題來(lái)考慮,通過(guò)能量的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換使功率回收最完全,平衡最完美.該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,耗能少,成本低,可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程,低沖次,大載荷的特點(diǎn);此外該機(jī)還具有安全保護(hù)功能.

此外,近幾年我國(guó)石油科技工作者還提出了許多很具特點(diǎn)的新型液壓抽油機(jī)結(jié)構(gòu)方案,如齒輪齒條長(zhǎng)沖程液壓抽油機(jī)等等.

3,存在問(wèn)題分析

(1)減速器的質(zhì)量和壽命問(wèn)題

由于鋼材價(jià)格上漲,為了降低成本,抽油機(jī)用的減速器材質(zhì)由鑄鋼變?yōu)殍T鐵,質(zhì)量嚴(yán)重下降,易出現(xiàn)打齒,減速器故障造成采油停止的經(jīng)濟(jì)損失巨大.

(2)傳統(tǒng)抽油機(jī)采用重量平衡,天長(zhǎng)日久,無(wú)用耗能巨大.

4,需求分析

隨著油田抽油設(shè)備研究水平的提高,抽油機(jī)采油井的數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì).據(jù)介紹,全國(guó)目前有7.5萬(wàn)多口機(jī)械采油井,年耗電量高達(dá)105億千瓦時(shí),同時(shí)全國(guó)每年新增機(jī)械采油井大約5000口以上,每年需新增和更換抽油機(jī)7000—8000臺(tái),需新增和補(bǔ)充抽油桿幾百萬(wàn)米和抽油泵上萬(wàn)臺(tái)套.

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),大慶油田有約3萬(wàn)臺(tái)傳統(tǒng)抽油機(jī)工作,遼河油田大約有7000—8000臺(tái)傳統(tǒng)抽油機(jī)工作,大港油田有5000—7000臺(tái)傳統(tǒng)抽油機(jī)在工作,這些抽油機(jī)每年需要按一定比例進(jìn)行更新.

中國(guó)制造的傳統(tǒng)型抽油機(jī)在世界具有良好的聲譽(yù),每年有上萬(wàn)臺(tái)抽油機(jī)出口需求.

遼河油田總機(jī)廠抽油機(jī)2005年產(chǎn)量為800臺(tái),2006年預(yù)計(jì)1000臺(tái).大港油田總機(jī)廠抽油機(jī)2005年產(chǎn)量為1000臺(tái),2006年預(yù)計(jì)1200臺(tái),并且供不應(yīng)求.

無(wú)論是自產(chǎn)液壓抽油機(jī),還是為石油機(jī)械企業(yè)配套液壓驅(qū)動(dòng)部分,都有廣闊的市場(chǎng).

5,工作基礎(chǔ)和共建部門的資源優(yōu)勢(shì)

(1)天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系簡(jiǎn)介

機(jī)械工程學(xué)科是國(guó)家一級(jí)博士點(diǎn)學(xué)科,涵蓋機(jī)械制造及其自動(dòng)化,機(jī)械電子工程,機(jī)械設(shè)計(jì)及理論3個(gè)二級(jí)博士點(diǎn)學(xué)科,車輛工程和工業(yè)設(shè)計(jì)碩士點(diǎn),博士后流動(dòng)站,機(jī)械工程領(lǐng)域碩士點(diǎn),以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和工業(yè)設(shè)計(jì)兩個(gè)本科專業(yè);國(guó)家工科機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)基地;教育部先進(jìn)陶瓷及加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市先進(jìn)制造技術(shù)與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也設(shè)在本學(xué)科.學(xué)科現(xiàn)有一個(gè)教學(xué)中心和七個(gè)各具特色的研究所.本學(xué)科現(xiàn)有國(guó)家杰出青年1名,長(zhǎng)江學(xué)者2名,教授19名,副教授和講師64名,工程技術(shù)人員80余名.近五年來(lái)承擔(dān)國(guó)家杰出青年基金,國(guó)家863,國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作,以及國(guó)家,部委和企業(yè)委托課題百余項(xiàng),獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng),天津市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng),以及各種部委科技和人才獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng).

數(shù)控與液壓技術(shù)研究所隸屬于機(jī)械電子工程二級(jí)學(xué)科,主要從事機(jī),電,液一體化方面的教學(xué)與研究.所內(nèi)擁有教授2人(博士生導(dǎo)師1人),副教授5人(碩士生導(dǎo)師3人).在校博士及碩士研究生30余人.為本科生及研究生開設(shè)的課程有:機(jī)器人動(dòng)力學(xué),數(shù)控技術(shù),傳感器技術(shù),液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng),工控機(jī)等.近年來(lái)先后承擔(dān)國(guó)家863高技術(shù)(5項(xiàng)),國(guó)家自然科學(xué)基金(1項(xiàng)),教育部博士點(diǎn)基金(1項(xiàng)),天津市自然科學(xué)基金(2項(xiàng)),及各大企業(yè)科研項(xiàng)目.40余篇,其中被SCI/EI/ISTP收錄10余篇,獲得省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng).

天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主要研究成果介紹

①并聯(lián)構(gòu)型裝備

完成人:黃田等人.

1997年在國(guó)內(nèi)率先開展并聯(lián)構(gòu)型裝備(ParallelKinematicMachines)設(shè)計(jì)理論,關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)建造工作.承擔(dān)國(guó)際合作,國(guó)家,部委和橫向課題多項(xiàng),研制成功多種機(jī)床和機(jī)器人,并實(shí)現(xiàn)小批試制.在并聯(lián)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì),工作空間分析與綜合,精度設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定,靜,動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì),軌跡規(guī)劃,開放式數(shù)控系統(tǒng)建造,以及裝備的可重構(gòu)布局等方面取得一批成果.獲部委科技獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng),在ASME,IEEE,CIRP,MMT等學(xué)術(shù)刊物上100余篇,被SCI/EI收錄60余篇次,申請(qǐng)或授權(quán)國(guó)際和國(guó)家專利11項(xiàng),在國(guó)際上有一定的學(xué)術(shù)聲譽(yù).

nA,三自由度并聯(lián)機(jī)床

3-HSS是在天津市科技攻關(guān)和天津大學(xué)211工程項(xiàng)目資助下研制成功的我國(guó)首臺(tái)商品化三自由度并聯(lián)機(jī)床,后得到天津市重點(diǎn)和重大科技攻關(guān)項(xiàng)目支持,開發(fā)出臥式5坐標(biāo)加工中心.

n

nB,Diamond機(jī)構(gòu)

Diamond機(jī)構(gòu)是天津大學(xué)發(fā)明的2平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),得到國(guó)家"863",國(guó)家自然科學(xué)基金,英國(guó)皇家學(xué)會(huì)英中國(guó)際合作項(xiàng)目資助.該機(jī)構(gòu)是著名的Delta機(jī)構(gòu)的一種2維形式,適于電子,輕工,食品和醫(yī)藥行業(yè)中的高速抓取操作.開發(fā)樣機(jī)出口英國(guó),創(chuàng)我國(guó)機(jī)器人整機(jī)出口首例,并在工業(yè)界得到應(yīng)用.

C,

TriVariant機(jī)械手

TriVariant是天津大學(xué)發(fā)明的5坐標(biāo)混聯(lián)機(jī)械手,得到海外青年學(xué)者合作研究基金,國(guó)家自然基金重大國(guó)際合作,天津市制造業(yè)現(xiàn)代化專項(xiàng)和工業(yè)界資助.該機(jī)械手突破了著名Tricept機(jī)械手的知識(shí)產(chǎn)權(quán),可廣泛用于汽車,航空,建筑等行業(yè)的焊接,切割,噴涂,高速加工和裝配操作.

②基于網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)監(jiān)控的嵌入式層次化開放結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)與裝備

完成人:王太勇等人

該項(xiàng)目受國(guó)家自然基金項(xiàng)目,天津市重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目,天津市重點(diǎn)基金項(xiàng)目

核心技術(shù)成果:

嵌入式開放結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)(具備網(wǎng)絡(luò)功能,狀態(tài)監(jiān)控,故障診斷,層次化結(jié)構(gòu)和二次開發(fā)平臺(tái))

網(wǎng)絡(luò)化制造:遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸,異地加工,車間群控網(wǎng)絡(luò),企業(yè)網(wǎng)絡(luò)

嵌入式平臺(tái):32位MCU+DSP+實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)=高精度高可靠性高性價(jià)比

層次化結(jié)構(gòu):經(jīng)濟(jì)型,中檔型和高檔型數(shù)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和系列化產(chǎn)品格局

智能化開放結(jié)構(gòu):第三方軟硬件模塊的兼容與廣泛集成

引導(dǎo)型的二次開發(fā)平臺(tái):集成化的功能拓展和性能優(yōu)化環(huán)境

智能化系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù):從底層算法到上層交互的系統(tǒng)配置和功能自定義

在線功能仿真和性能校驗(yàn)評(píng)估,保證二次開發(fā)結(jié)果的安全性與穩(wěn)定性.

該項(xiàng)目已經(jīng)在天津天大精益數(shù)控技術(shù)有限公司產(chǎn)業(yè)化

③智能機(jī)器人

水下機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制

完成人:王樹新

A,小型海洋監(jiān)測(cè)與探測(cè)自航行器

在國(guó)家863計(jì)劃資助下,研制成功具有原創(chuàng)性,可實(shí)現(xiàn)自主航行,注水下沉,座底長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),分離上浮形式的小型海洋監(jiān)測(cè)與探測(cè)自航行器.

B,水下滑翔器

研制成功國(guó)內(nèi)首臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的溫差能驅(qū)動(dòng)水下滑翔器,具有工作時(shí)間長(zhǎng),工作深度深,噪聲小等特點(diǎn),該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)水平滑翔與垂直升降運(yùn)動(dòng),在海洋監(jiān)測(cè)與軍事領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景.

以外科手術(shù)機(jī)器人,水下自航行器為典型對(duì)象,開展智能機(jī)器人設(shè)計(jì)理論,控制與導(dǎo)航技術(shù)研究,以及樣機(jī)建造與工程應(yīng)用等.承擔(dān)完成國(guó)家863計(jì)劃,中法國(guó)際合作項(xiàng)目,國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和天津市科技攻關(guān)項(xiàng)目等課題,研制成功"妙手"外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)等多種樣機(jī)和產(chǎn)品,獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng),在高水平學(xué)術(shù)刊物與會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇,申請(qǐng)或授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng).

C,"妙手"顯微外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)

"妙手"系統(tǒng)采用主從遙控操作方式,包括主操作手(左手和右手),從操作手(左手和右手),圖象系統(tǒng),控制系統(tǒng),各種手術(shù)器械和其他輔助器械,從操作臂(從手)具有力檢測(cè)功能,主操作臂(主手)具有力感覺(jué)功能.系統(tǒng)可完成切割,夾持,縫合與打結(jié),特別是微細(xì)血管縫合等復(fù)雜手術(shù)操作.

④陶瓷精密加工

完成人:任成祖

以先進(jìn)陶瓷,單晶硅,人工晶體為代表的硬脆材料在現(xiàn)代人類生活中正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用.本方向從20世紀(jì)80年代開始從事陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作,先后承擔(dān)國(guó)家級(jí)研究課題12項(xiàng),省部級(jí)課題15項(xiàng),在硬脆材料加工理論,磨削理論,硬脆材料高效率加工技術(shù),精密及超精密加工技術(shù),硬脆材料制品開發(fā)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)等方面形成研究特色.獲部委級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng),200余篇,被SCI/EI收錄50余篇次.陶瓷球生產(chǎn)工藝已具備產(chǎn)業(yè)化能力.

(2)朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司技術(shù)力量簡(jiǎn)介

朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司始建于2002年11月份,座落于朝陽(yáng)市友誼大街1段59號(hào),注冊(cè)資金50萬(wàn)元,總資產(chǎn)1000萬(wàn)元,占地面積4002㎡,建筑面積1700㎡.

公司現(xiàn)有高級(jí)職稱人員3人,中級(jí)職稱人員7人,初級(jí)職稱人員5人,技師5人.其中:韓景寬高級(jí)工程師是從中國(guó)石油部招聘的,該同志70年代,80年代先后從事過(guò)322型軍用雷達(dá)中的六種裝置設(shè)計(jì);數(shù)控機(jī)床,鉆床,鏜銑床,加工中心,千噸油壓機(jī)的設(shè)計(jì),90年代從事專利研發(fā)工作,曾設(shè)計(jì)出:農(nóng)用五聯(lián)機(jī),農(nóng)家六用機(jī),微型煙塵凈化四等產(chǎn)品,目前正在研發(fā)高節(jié)能節(jié)油設(shè)備和農(nóng)用多聯(lián)機(jī)等.該同志既有理論基礎(chǔ)又有充足實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)我企業(yè)的技術(shù)工作起到了保駕護(hù)航的作用.

(三)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

1,目標(biāo)

(1)總目標(biāo)

項(xiàng)目在2008年形成的年產(chǎn)2000臺(tái)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)能力.

(2)階段目標(biāo)

①在2006年8月31日前完成技術(shù)方案可行性分析和技術(shù)方案仿真.

②在2006年12月31日前完成3臺(tái)樣機(jī)試制.

③在2007年內(nèi)完成500臺(tái)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)的批量生產(chǎn).

④在2008年形成2000臺(tái)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)能力.

2,主要工作任務(wù)分工和技術(shù)方案

(1)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)主要是委托天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系對(duì)HY系列液壓抽油機(jī)液壓部分進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì).

進(jìn)度安排

①2006年5月15日—2006年6月30日技術(shù)方案的可行性分析.

②2006年7月1日—2006年8月31日技術(shù)方案的仿真.

③2006年9月1日—2006年10月31日在樣機(jī)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中提供對(duì)液壓抽油機(jī)液壓部分技術(shù)咨詢服務(wù).

④2006年11月1日—2006年12月31日樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)液壓抽油機(jī)液壓部分進(jìn)行技術(shù)咨詢.

(2)新產(chǎn)品試制

朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司在天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系專家的指導(dǎo)下,于2006年9月—2006年12月進(jìn)行HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)3臺(tái)樣機(jī)試制.

(3)技術(shù)方案

①液壓抽油機(jī)工作原理

液壓抽油機(jī)主要由電動(dòng)機(jī),液壓泵和蓄能器,液壓缸和控制器等組成.液壓抽油機(jī)的工作過(guò)程如下:

首次開機(jī)或長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后開機(jī)起動(dòng)時(shí),控制器發(fā)出指令液壓泵啟動(dòng).

系統(tǒng)的周性工作過(guò)程:

上沖程:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同軸的液壓泵工作,輸出的油液進(jìn)入液壓缸推動(dòng)缸桿向下運(yùn)動(dòng),拉動(dòng)抽油桿上沖程.其運(yùn)動(dòng)速度可以通過(guò)液壓泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn).

下沖程:當(dāng)液壓缸向下運(yùn)動(dòng)碰到行程開關(guān)7時(shí),液壓缸在抽油桿和地下泵重力勢(shì)能的作用下向下運(yùn)動(dòng),使液壓缸中的油液向油箱排出.下降過(guò)程中抽油桿的速度,能根據(jù)抽油桿上的負(fù)載和油液的粘度來(lái)調(diào)節(jié)優(yōu)化,可以確保地下泵能在最佳工況下工作.速度調(diào)節(jié)是通過(guò)液壓缸卸載的排量來(lái)實(shí)現(xiàn).

②液壓抽油機(jī)的工作特點(diǎn)

這種液壓抽油機(jī)具有節(jié)能效果顯著,生產(chǎn)效率高,安全性好的特點(diǎn).在技術(shù)性能上與機(jī)械式抽油機(jī)比較具有以下優(yōu)勢(shì):

A,這種抽油機(jī)對(duì)下降勢(shì)能(位能)可充分地進(jìn)行功率回收.因此,電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率可大幅度減少,與同等機(jī)械式抽油機(jī)比較,電動(dòng)機(jī)的功率是機(jī)械式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的一半.同時(shí),抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài).

B,與機(jī)械式抽油機(jī)相比具有優(yōu)良的工況適應(yīng)性,使原油泵具有較高的填充率,避免井下原油泵出現(xiàn)吸空現(xiàn)象.

C,在井下發(fā)生卡泵現(xiàn)象時(shí),能自動(dòng)地對(duì)井上及井下采油設(shè)備給以安全保護(hù).當(dāng)液壓缸未能在規(guī)定時(shí)間到達(dá)時(shí),控制器發(fā)出訊號(hào),停止泵的工作,使系統(tǒng)關(guān)閉.

D,本方案的抽油機(jī)可在-50—50℃環(huán)境溫度下正常運(yùn)行.

E,調(diào)節(jié)方便,過(guò)渡平滑.

③項(xiàng)目產(chǎn)品的先進(jìn)性,成熟性,節(jié)能性,環(huán)保性

國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓抽油機(jī)的研究和生產(chǎn)廠家很多,但我們可以看到液壓抽油機(jī)在我國(guó)還沒(méi)有廣泛采用.原因是有的抽油機(jī)設(shè)計(jì)太復(fù)雜,油路太復(fù)雜,工作中,液壓件易出故障,難維修,價(jià)格高.

提出的HY系列液壓抽油機(jī)立足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)用耐用,成本低,易維修,節(jié)能性好等特點(diǎn).

所采用的液壓設(shè)計(jì)方法,制造工藝都是很成熟的工藝,該公司與天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院正在做HY系列液壓抽油機(jī)量產(chǎn)工藝研究.

由于替代傳統(tǒng)抽油機(jī)中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),節(jié)能是一定的,現(xiàn)在估計(jì)約節(jié)能40%.

設(shè)計(jì),制造和使用過(guò)程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何壞的影響.

④今后研發(fā)的液壓抽油機(jī)除具有現(xiàn)有抽油機(jī)所具有的大部分優(yōu)點(diǎn)外,還應(yīng)具有以下幾方面的特點(diǎn):

A,高的可靠性.由于抽油機(jī)的工作環(huán)境條件相當(dāng)嚴(yán)酷,而且在大多數(shù)時(shí)間是在無(wú)人管理的狀態(tài)下工作的,這樣就要求抽油機(jī)必須具有相當(dāng)?shù)目煽啃?其易損件要少,且便于維修,以降低采油成本,提高油井的采油時(shí)率和采油經(jīng)濟(jì)性.

B,高的適應(yīng)性.隨著油田的不斷開發(fā),石油開采條件日益復(fù)雜化,這樣就要求新型液壓抽油機(jī)能夠適應(yīng)井況的不斷變化,且具有較大的使用范圍適應(yīng)油田不同井況的采油要求在現(xiàn)代技術(shù)條件下,應(yīng)盡可能地采用先進(jìn)的機(jī)電液一體技術(shù)和智能化技術(shù),使抽油機(jī)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)井況,并能根據(jù)油井開采條件的變化自動(dòng)調(diào)整其工作參數(shù).

C,相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性.在現(xiàn)代技術(shù)條件下,在進(jìn)行新型液壓抽油機(jī)的研發(fā)過(guò)程中應(yīng)采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和制造方法,在保護(hù)設(shè)備可靠性的前提下應(yīng)盡可能地?cái)U(kuò)展設(shè)備的功能,如沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整,平衡系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整,修井時(shí)的讓開井口甚至代替修井機(jī)或通井機(jī)進(jìn)行油井的小修及檢泵作業(yè),自診斷和監(jiān)測(cè)功能,安全保護(hù)等.

⑤產(chǎn)品工藝流程

A,缸體活塞半成品加工

B,系統(tǒng)裝配

⑥主要設(shè)備選型

A,數(shù)控銑削加工中心

B,內(nèi)圓磨床

C,外圓磨床

D,液壓件測(cè)試設(shè)備

3,人才隊(duì)伍建設(shè)方案

(1)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及參加項(xiàng)目主要人員情況

朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司和天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系組成產(chǎn)學(xué)合作技術(shù)聯(lián)盟,組建項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,成員如下:

組長(zhǎng):朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司總經(jīng)理呂廣久

副組長(zhǎng):天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系教授秦旭達(dá)

成員:朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司高級(jí)工程師呂廣海

朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司高級(jí)工程師韓景寬

天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系講師杜玉紅

天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系教授李修仁

天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系碩士生王金路

天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系碩士生張劍剛

(2)凝聚,培養(yǎng)技術(shù)人才隊(duì)伍方案

①朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司將從社會(huì)招聘液壓專業(yè)的工程技術(shù)人員4名,數(shù)控機(jī)床操作人員9名,熟練的金屬切削機(jī)床操作工人30名,鉗工及裝配鉗工20名.

②天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系將對(duì)朝陽(yáng)弘源公司新招聘的員工進(jìn)行崗前培訓(xùn).

③朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司的專業(yè)技術(shù)人員將有送往天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系進(jìn)修機(jī)會(huì)

④朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司將對(duì)所有員工提供合理報(bào)酬,生產(chǎn)一線人員實(shí)行計(jì)件工資制,技術(shù)人員與管理人員工資與效益掛鉤.

(四)保障措施

1,項(xiàng)目的組織方式及效益分配

(1)組織方式

朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司和天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系組成產(chǎn)學(xué)合格技術(shù)聯(lián)盟,組建項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,協(xié)調(diào)項(xiàng)目建設(shè).

(2)效益分配

項(xiàng)目建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)由朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司承擔(dān).據(jù)測(cè)算,項(xiàng)目完成后,年產(chǎn)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)產(chǎn)品2000臺(tái),實(shí)現(xiàn)銷售收入10000萬(wàn)元,年上繳增值稅及附加400萬(wàn)元.根據(jù)合同雙方將對(duì)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)產(chǎn)品的效益實(shí)行5:5分成(按年產(chǎn)2000臺(tái)估算,雙方將各得凈利潤(rùn)300萬(wàn)元左右).

2,經(jīng)費(fèi)需求

(1)朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司2007年內(nèi)按建成年產(chǎn)2000臺(tái)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)項(xiàng)目,總投資4011.56萬(wàn)元,其中固定資產(chǎn)投資2011.56萬(wàn)元,流動(dòng)資金2000萬(wàn)元.

(2)天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程系所需經(jīng)費(fèi)220萬(wàn)元,由朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司提供.

(3)朝陽(yáng)弘源重型設(shè)備制造有限公司2006年3臺(tái)樣機(jī)試制經(jīng)費(fèi)284.55萬(wàn)元.其中新增關(guān)鍵設(shè)備數(shù)控銑削加工中心1臺(tái),外圓磨床1臺(tái),內(nèi)圓磨床1臺(tái),計(jì)278萬(wàn)元;原輔材料費(fèi)3.55萬(wàn)元,工藝研制費(fèi)1萬(wàn)元,其它費(fèi)用2萬(wàn)元,計(jì)6.55萬(wàn)元.

3,資金來(lái)源

項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資2011.56萬(wàn)元,其中申請(qǐng)銀行貸款700萬(wàn)元,申請(qǐng)遼寧省科技廳產(chǎn)學(xué)合作技術(shù)聯(lián)盟專項(xiàng)資金50萬(wàn)元,自籌1261.56萬(wàn)元,流動(dòng)資金2000萬(wàn)元,申請(qǐng)銀行貸款1400萬(wàn)元,自籌600萬(wàn)元.

合作研發(fā)HY系列液壓抽油機(jī)液壓系統(tǒng)工程可行性研究報(bào)告

朝陽(yáng)市工程咨詢中心編制(2006)

研磨

熱處理

磨削

精車

檢驗(yàn)

粗車

下料

缸體,活塞

液壓泵,閥

日本進(jìn)口密封圈

電機(jī)

電控柜

液壓系統(tǒng)組裝

液壓油

試驗(yàn)

成品