【正文】 參考資料 [21] [22] [23] [24] [25] [26]，了解調(diào)研過程，根據(jù)具體要求對研究方案進(jìn)行構(gòu)思； 設(shè)計并畫出設(shè)計的機(jī)械部分視圖； 對方案進(jìn)行進(jìn)一步針對性修改，以增加其直觀性、可行性和實用性； 六、完成畢業(yè)設(shè)計所必須的工作條件 1）圖書館資源、網(wǎng)上資源； 2）傳感器手冊、液壓設(shè)計手冊、機(jī)械設(shè)計手冊 3）計算機(jī)， 50 學(xué)時。 七、工作的主要進(jìn)度與 時間安排 （工作量計算 817 周，共 10 周） NO. 主要工作 周次安排 具體時間 備注 1 選題及準(zhǔn)備 第 6 周 集中選題 2 外文翻譯 第 89 周 3 開題報告 資料檢索，調(diào)研 第 10 周 4 畢業(yè)設(shè)計 第 1117 周 第 13 周 期中檢查 5 論文審查 評閱，答辯 下學(xué)期 20xx 年 6 月 上、中旬 資料裝訂 第 6 頁 ( 共 28 頁 ) 指導(dǎo)教師審查意見 評閱教師評語 答辯會議記錄 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 7 頁 ( 共 28 頁 ) 鉆桿漏磁檢測機(jī)械部分設(shè)計 摘要 學(xué) 生所在系部 ： 機(jī)械系 指導(dǎo)老師所在單位 ： 長江大學(xué) 學(xué)生 ： 陳明亮 指導(dǎo)老師 ： 楊雄 [摘 要 ]： 常見的井下鉆具事故多是由于疏于檢測致使有嚴(yán)重缺陷的鉆具下井造成的。基于漏磁工作原理的探傷機(jī)，可以有效檢測出存在缺陷的鉆具，以減少事故隱患。鉆桿屬于薄壁管，在鉆井過程中承受軸向力、彎矩、離心力、扭轉(zhuǎn)力以及動載的作用，工況條件極其惡劣。特別是深井、斜井，鉆桿中微小的缺陷就可能導(dǎo)致井下鉆具事故。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高機(jī)械鉆速，井下動力鉆具的使用增多，鉆柱轉(zhuǎn)速提高，對鉆桿 質(zhì)量的要求也越來越高。漏磁檢測技術(shù)是近年來新發(fā)展起來的無損探傷技術(shù)，原理與磁粉探傷相同，不僅能對鉆桿管體進(jìn)行全面檢測，而且可以利用電子技術(shù)獲得直觀的量化檢測結(jié)果。它檢測準(zhǔn)確、速度快，尤其適合于大批量鉆桿的檢測工作 。 [關(guān)鍵詞 ]： 鉆桿 漏磁檢測 機(jī)械設(shè)計 第 8 頁 ( 共 28 頁 ) 畢業(yè) 設(shè)計 正文主體 來源 本課題來源于生產(chǎn)實踐； 研究的目的與意義 石油鉆桿在油田鉆井工程中，是地面旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)與鉆鋌、鉆頭連接的主要部件，通過它們達(dá)到轉(zhuǎn)盤帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，大鉤帶 動鉆頭升降，泥漿送到井底形成循環(huán)，從而實現(xiàn)鉆頭破碎巖層并連續(xù)鉆進(jìn)。正常鉆進(jìn)時，石油鉆桿在井下要承受拉伸、壓縮、扭曲和泥漿酸化等復(fù)雜交變應(yīng)力，工作條件極為惡劣，隨著工作頻率的增大，使用時間過長，將形成疲勞裂紋，嚴(yán)重腐蝕坑等，因此，石油鉆桿能否正常、安全地工作，是油田鉆井工程能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵之一，在鉆井工程生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的地位。 預(yù)防鉆桿失效是提高鉆井速度和保障施工安全的重要措施，歷來受到石油及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液同F(xiàn)場工作人員的重視。 一些大型油田傳統(tǒng)的檢測方法在一定程度上影響了油田經(jīng)濟(jì)效益的提高。漏磁檢測，可以 彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測方法的不足 針對石油鉆桿運(yùn)用漏磁檢測技術(shù)對其進(jìn)行檢測，對其方法的運(yùn)用進(jìn)行探討，為提高石油鉆桿使用效率，掌握其質(zhì)量狀況，減少鉆井事故發(fā)生，從而提高整體經(jīng)濟(jì)效益具有十分積極的意義。 。 石油鉆桿漏磁檢測原理是建立在鐵磁性材料的高磁導(dǎo)率的特性基礎(chǔ)上，通過測量鐵磁性材料中由于缺陷所引起的磁導(dǎo)率變化來檢測在役石油鉆桿的狀況。石油鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場的作用下被磁化，當(dāng)無缺陷時，磁力線絕大部分通過鐵磁性材料，此時在材料內(nèi)部磁力線分布均勻；當(dāng)有缺陷時，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁力線發(fā)生 彎曲，并具畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 9 頁 ( 共 28 頁 ) 有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測該泄漏磁場，就能有效地檢測出缺陷的存在，從而檢測分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。 應(yīng)解決的主要問題 應(yīng)解決的主要問題是鉆桿的磁化問題和鉆桿順利現(xiàn)場檢測問題。 鉆桿的磁化問題 這里在每個探頭上設(shè)計了兩個永磁體對稱分布在檢測探頭的傳感器的兩邊，相距140mm。保證不管鉆桿向上或是向下都能被有效磁化。 鉆桿的順利檢測問題 鑒于鉆桿是兩頭大中間小的結(jié)構(gòu)，對于這種特殊結(jié)構(gòu)，為了使檢測儀器能在鉆桿上順利移動檢測，檢測儀器機(jī)械部分需要用浮動結(jié)構(gòu) 來調(diào)節(jié)。這里用浮動連接探頭來實現(xiàn)。利用彈簧的伸縮性來保證儀器的順利移動，從而保證檢測順利進(jìn)行。 設(shè)計了浮動連接方式來實現(xiàn)探頭的浮動檢測。如圖所示，檢測探頭通過連接鉸鏈與連接桿連接在裝有浮動彈簧的浮動連接裝置上 ,為防止檢測探頭轉(zhuǎn)動 ,把導(dǎo)向連桿桿體部分都設(shè)計成方形，以實現(xiàn)探頭的準(zhǔn)確定位保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此浮動連接方式結(jié)構(gòu)緊湊 ,防油效果好。 應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 實現(xiàn)鉆桿的有效磁化 鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場的作用下被磁化，當(dāng)有缺陷時，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁 力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測該泄漏磁場，就能有效地檢測出缺陷的存在，從而檢測分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。 第 10 頁 ( 共 28 頁 ) 實現(xiàn)順利檢測 能保證檢測探頭在鉆桿加厚過渡區(qū)的自由移動，更重要的是彈簧能及時準(zhǔn)確復(fù)位，以保證無漏檢情況發(fā)生。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 90年代初對漏磁檢測技術(shù)進(jìn)行了研究 , 其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達(dá)國家。近年來 , 在國內(nèi)無損檢測工作者的共同努力下 , 目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果 ,逐步縮小了與國際水平的差 距。國內(nèi)研究漏磁檢測技術(shù)的高校主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等。其中華中科技大學(xué)的楊叔子、康宜華、武新軍等 , 在儲罐底板漏磁檢測研究 [6]和管道漏磁無損檢測傳感器的研制、鋼絲繩的漏磁檢測等方面進(jìn)行了大量的實驗研究工作 , 利用 ANSYS 軟件分析了傳感器勵磁裝置的參數(shù)對鋼板局部磁化的影響 , 設(shè)計了相應(yīng)的漏磁檢測傳感器等 。 清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷 , 鐵鑄件的漏磁探傷方法 [7], 采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對管道磁化效果的影響 [8] , 分析漏磁探傷中各種 量之間的數(shù)值關(guān)系 , 如表面裂紋寬度對漏磁場 Y分量影響的問題 。 交直流磁化問題 [9] , 針對漏磁檢測交流磁化的磁化電流頻率選擇問題 , 分析了磁化頻率的選取原則等等 。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外對漏磁檢測技術(shù)的研究很早 , Zuschlug[1] 于 1933 年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測量漏磁場的思想 , 但直至 1947 年 Hastings 設(shè)計了第一套漏磁檢測系統(tǒng) , 漏磁檢測才開始受到普遍的承認(rèn)。 1973 年 , 英國天然氣公司采用漏磁法對其所管轄的一條直徑為 600 mm 的天然氣管道的管壁腐蝕減薄狀況進(jìn)行了 在役檢測 , 首次引入了定量分析方法。對于缺陷漏磁場的計算始于 1966 年 , Shcherbin 和 Zatsepin 兩人采用磁偶極子模型計算表面開口的無限長裂紋。蘇、日、美、德、英等國相繼對這一領(lǐng)域開展研究 , 形成了兩大學(xué)派 , 主要為研究磁偶極子法和有限元法兩大學(xué)派。1975 年 , Hwang 和 Lord 采用有限元方法對漏磁場進(jìn)行分析 , 首次把材料內(nèi)部場強(qiáng)和磁導(dǎo)率與漏磁場幅值聯(lián)系起來。 Edwards 和 Palaer[4] 推出了有限長開口裂紋的三維表達(dá)式 , 從中得出當(dāng)材料的相對磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于缺陷深寬比時 , 漏磁場強(qiáng)度與缺陷深度呈近似線性關(guān)系的結(jié)論。 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 11 頁 ( 共 28 頁 ) 本研究的指導(dǎo)思想與技術(shù)路線 做好畢業(yè)設(shè)計，前提必須了解研究目的和主攻方向，要進(jìn)行大量的資料收集以及計算機(jī)的輔助設(shè)計，所以需要經(jīng)常去圖書館和機(jī)房查閱資料?？傮w路線如下： 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計題目，結(jié)合老師指導(dǎo)對調(diào)研對象進(jìn)行初步分析； 參考資料 [21] [22] [23] [24] [25] [26]，了解調(diào)研過程，根據(jù)具體要求對研究方案進(jìn)行構(gòu)思； 設(shè)計并運(yùn)用 AutoCAD 畫出設(shè)計的機(jī)械部分視圖； 對方案進(jìn)行進(jìn)一步針對性修改，以增加其直觀性、可行性和實用性； 第 12 頁 ( 共 28 頁 ) 案論證 總體結(jié)構(gòu)方案介紹 方案一：如下圖所示： 圖 浮動漏磁漏磁檢測儀 探頭連接部分采用浮動裝置 [27]，其基本工作原理：在鉆桿徑向安裝浮動彈簧，在鉆桿向上或是向下運(yùn)動過程中，由于鉆桿直徑的變化需要探頭位置也不斷的隨其相應(yīng)的變化，徑向安放彈簧可以實現(xiàn)此目的。鉆桿檢測前要先進(jìn)行磁化，每個檢測探頭兩端分別設(shè)計安裝有一個永磁體，利用永磁體對鉆桿進(jìn)行磁化。探