第一篇：计算机在船舶结构和静水力计算中的应用
计算机在船舶结构和静水力计算中的应用
摘要：文中的主要内容是用VB语言编制与船舶设计相关和与船舶原理教学相关的一些应用程序。主要为船舶结构和静水力计算两部分的应用程序。该程序可广泛应用在船舶设计、船舶倾斜试验以及船舶原理课程的教学中。文中提供了程序的使用方法和程序的源代码，具有一定的推广应用价值。
关键词： VB语言
船舶结构
静水力计算
一、引 言
在用传统程序设计语言设计程序时都是通过编写程序代码设计用户界面，在设计过程中看不到界面的实际显示效果，必须编译后运行程序才能观察，如果对界面的效果不满意，还要回到程序中修改，这种编程—编译的操作可能要反复多次，大大影响了软件开发效率。VB提供了可视化设计工具，把Windows 界面设计的复杂性“封装”起来，开发人员不必为界面设计而编写大量程序代码，只需按设计要求的屏幕布局，用系统提供的工具在屏幕上画出各种部件，即图形对象，并设置这些图形对象的属性。VB自动产生界面设计代码，设计人员只需编写实现程序功能的那部分代码即可[3]。
应用VB6.0语言程序，编制了船舶设计相关和与船舶原理教学相关的一些应用程序，可以应用到今后的船舶设计中。另外，在船舶原理教学中也需要一些程序来加深学生的理解。目前，在造船界，多采用大型的船舶设计、生产一条龙服务的大型程序，费用也需要几十万，更需要相应的硬件设备来支持。所以小型灵活的船舶结构计算应用程序还是一个空白，本文所介绍的小型应用程序，可以在任何低配置的电脑上使用，具有灵活、广泛应用的特点。
二、应用程序介绍
本程序主要是用VB语言开发编制应用程序，分下面两部分
1、船舶结构构件剖面模数计算程序。
该程序是应用很广泛的一个小程序，在船舶结构设计中，我们要计算构件材料是否满足《内河钢船建造结构规范》[3]的要求，必须计算船舶结构中的各种构件的剖面模数，根据构件的剖面模数计算方法和原理，我们编写了船舶结构构件剖面模数计算程序。
该程序编译成EXE可执行文件，文件占用空间中，可以在任何配置的电脑上使用。程序的源代码如下：
Dim a, b, c, d, e, e1, i, w, ff As Variant（''定义各变量为单精度数据型（Single））Private Sub Command1_Click()“单击“运算”按钮（Command1）所发生的事件——算出结果“
a = Text1.Text “把从文本框里输入的数值（Text1~8.Text）赋给各相应的变量” b = Text2.Text c = Text3.Text d = Text4.Text e = Text5.Text e1 = Text6.Text f = e1(l + m)^ 2 / s w = i /(h-(l + m)/ s)ff = c * d + e * e1 Label10.Caption = i / 10000 Label11.Caption = w / 1000 Label12.Caption = ff / 100 End Sub
2、舶在外力作用下，计算船舶静水力性能（部分）的程序。该程序为船舶倾斜试验中，核算压铁重量的计算程序。
船舶在局部增加重物的情况下，计算初稳性高度和横倾角变化的应用程序。
3、程序设计的主要步骤 ① 窗体设计
打开新工程后，第一个步骤就是规划整个界面，将所需求的控件安排到窗体中。常用的控件都列在工具箱上，用户只要选择所需的控件图标，并在窗体上用鼠标拖动出适当大小即可。② 属性设置
将控件都安排好后，接下来就是到属性窗口设置这些控件的属性，按自己的需求去更改设置值。举例来说，要改变窗体的标题，把“forml”改为“结构材料剖面模数计算”，这时，应该先选择窗体，然后到属性窗口，找到caption属性，它代表着此控件的标题，所以只要在此字段上修改即可。输入新标题的同时，窗体上方的标题也会变化，以显示用户输入的情况。③
代码编写
双击窗体或置于于其上的对象，或到工程窗口单击代码窗口，都可以进入代码窗口。用户除了可在此设置控件的属性外，更能声明变量，以利于程序语句的编写。
三、结论
1、本程序的理论意义：
用VB语言编制船舶结构和静水力计算的一些应用程序。该程序可广泛应用在船舶设计、船舶倾斜试验以及船舶原理课程的教学中。尤其在船舶原理多媒体教学中使用可使学生加深印象。
2、本程序的实践意义：
编制本程序的目的是利用VB语言编制船舶结构和静水力计算的应用程序。该程序可广泛应用在以下的一些领域；
①船舶设计
在船舶设计的结构计算中，经常要计算构件的剖面模数，根据《船舶结构规范》要求，选定船用型材时，要计算型材的剖面模数是否满足要求，过去一般采用手工计算，画出构件、带板，确定中和轴，再列项计算，相当复杂，如果用程序计算，很快就能算出。
②船舶倾斜试验
我们知道船舶建造完工下水后，需要进行倾斜试验，过去确定压铁数，往往凭经验和手工计算，耗时多又不准确，利用此程序计算将很快完成。我们把这个程序装进U盘（或软盘），可以在现场安装在笔记本电脑里，根据船舶下水的实际重量（往往设计时重量与实船建造成后的重量有差异），用所编的程序确定倾斜试验所需压铁吨数，以使船舶倾斜达到2左右。
③船舶原理和船舶结构教学
在船舶原理教学中，利用此程序，可以让学生直观地看到，船舶上局部重量的改变，而使船舶倾斜的程度的变化，便于掌握稳性计算这一章节的内容。
在船舶结构教学中，利用此程序，可以让学生直观地看到，构件面板的剖面积、腹板的剖面积对构件剖面模数和惯性矩贡献的大小。从而理解结构的内涵。
参考文献
[1].《船舶设计原理》 林杰人主著
国防工业出版社； [2].《内河钢船建造结构规范1990》 中国船舶检验局 [3].《Micr0soft Visual Basic 6.0中文版使用教程》 机械工业出版社 [1]
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第二篇：复合材料在船舶制造和海洋工程结构建造中的应用
复合材料在船舶制造和海洋工程结构建造中的应用
谈到复合材料应用于船舶行业，就会想到它与大量水的关系。
为什么复合材料用于船舶和海洋工程结构的建造中
事实上，复合材料用于船舶和海洋结构建造比以往任何时候都要广泛。与其他大多材料相比，比如钢铁和铝，复合材料从重量上具有较高的刚度和强度。复合材料应用于商业船或游船各个部分，其结果是一艘重量非常轻的船比由铝和钢制成的同类型船速度要高。更重要的是，保持较轻的重量可以降低燃料成本。对于容纳数百甚至数千加仑燃料的船只，减少消耗燃料是非常有意义的。
重量优势
除了减少燃料消耗，还有另外一个与重量有关系的因素，那就是速度。一个很好的例子就是高速客轮Jet Rider，在挪威的操作中可运载244名乘客以每小时48英里的速度航行。由于大部分结构是由复合材料制成，这种轻质船与同类金属制船相比，不仅花销成本低，而且航行速度快。
其他由复合材料制成船体的船包括一艘259英尺的渡轮，它可以承载570名乘客和137辆轿车以每小时54英里的速度航行。
复合材料在船体中的应用
目前来说，复合材料的使用越来越广。而大约20多年前，复合船体只限于较小的船只的使用，例如游艇和小型商业渔船。复合材料应用于大船只的成本过于昂贵。
复合材料在扫雷舰中的应用
早期最普遍的复合材料在大型船舶上的应用是由玻璃纤维制成船体的军事扫雷舰。今天，许多大型船只都是用复合材料制成的，在船只的各个领域，包括船壳、地板、墙壁板、甲板和舱壁，以及管道系统、油箱、废水箱、声呐罩、管道、泵、阀门和上部结构。
复合材料在船舶上部建筑中的应用
特别是，复合材料被广泛用在船舶的上层建筑中（船舶甲板以上的部分）。复合材料的使用减少了重量，这意味着更多的设备可以在不牺牲倾侧稳定性的情况下安装在吃水线上面。虽然船只的目的是维持一定的倾侧而不翻覆，但是对于头重脚轻的结构，一个足够强大的力量就会导致其翻船。较大的上部建筑可以由复合材料制成，从而减少倾覆的危险。
复合材料的抗腐蚀性
复合材料应用于船舶制造和各种海洋工程的另外一个原因是因为复合材料无腐蚀性。不同金
属的腐蚀性，复合材料可以持续很多年。因此，复合材料是对抗极端的温度和海水这些非大气环境的理想选择。像螺旋桨轴、救生圈和灯塔这些海洋装备长时间的停留在水中，容易被腐蚀，采用复合材料制成，可以确保它们有长的寿命。
复合材料船舶应用的材料测试
然而，即使拥有所有的优越性能，复合材料还是要经受和钢铁、金属部件同样严格的测试。为确保复合材料满足适航船舶的需求，模拟海洋影响的各种测试都要进行。总的来说，船舶都有一个很长的使用寿命，预计20年或以上。对于复合材料如何在船舶建造中使用，测试变得必不可少，而且在这方条路上将经历许多年的时间。
冲击试验
冲击试验用来预测复合材料如何应对与碎波中码头和载荷的碰撞、触礁的破坏以及水下爆炸碎片损坏。进行复合材料冲击试验可展示重要的数据，比如韧性到脆性的转变点、受到巨大撞击后的剩余强度。
疲劳性、压缩度和弯曲度测试
在上千次航行中，船舶行驶在海洋上的动作类似于弯曲和扭曲。疲劳性、压缩度和弯曲度测试必须执行，以确保材料不会在这种情况下衰退。疲劳度测试用来检测复合材料在循环加载应用中的耐久性和它们变质的时间。压缩测试用来表明破坏的模式，比如分层破坏或压曲破坏，同时用来检测压缩强度。弯曲和扭转测试用来确定复合材料将什么时候“休息”。
黏合剂测试
同样的道理，因为复合材料的结构和组件经常由黏合剂黏合在一起，所以黏结点也必须经过检测。静态的和循环的测试检测黏合强度、去黏合模式和疲劳寿命。
破坏承受度
测试也可以帮助检测破坏承受度。测试结果确定是否一个极端事件将造成灾难性的损害或是否多年积累下来的损伤证明船是不安全的。
总结
造船业复合材料测试的短期目标是为了设计一款重量轻、坚固、成本低、不会倾覆或因过早被腐蚀增加维修成本的适航船舶。长远的目标是获得数据为进一步完善和改进船舶设计提供帮助。
复合材料在造船中的应用可能还处在初级阶段，但是应用潮流却在快速转向。复合材料代替金属有很多好处，海洋工程产业只是触碰到复材应用的表面。随着时间的推移，严格的测试将证明复合材料是许多海洋工程一流的材料。
第三篇：水力加压技术在石油钻井中的应用
水力加压技术在石油钻井中的应用
山东伟创石油技术有限公司
概 述
水力加压技术是一项广泛应用于工业生产及其产品中的实用技术。根据其液压能转化为机械能的原理研制的水力加压装置，应用于石油天然气钻井作业中，可以在不消耗额外能量、不需要其它特殊设备的情况下，利用循环钻井液产生的液压力给钻头加压，从而为钻头提供一个稳定的钻压，有效地改变下部钻具的受力状态，改善钻头和钻具的工作条件，达到加 快钻井速度、延长钻头、钻具的使用寿命、减少井下事故、保证井身质量、减轻司钻劳动强度的目的。常规钻井是靠钻头上部的钻铤重量给钻头加压，为了获得稳定的钻压，需要司钻小心翼翼地精心操作，均匀送钻。采用液力加压技术给钻头加压，不但可使钻头获得稳定的钻压，而且还能起到吸震防跳、保护钻头钻具、实现自动送钻、保证井身质量等作用。是石油钻井中一项投入小、效果明显、容易操作的实用技术，值得推广应用。在20 世纪90 年代国外首先将液力加压技术应用于石油钻井中。国内应用此项技术是在1996 年塔里木油田所钻的和4井，在深部φ104.65mm小井眼中使用了美国贝克—休斯公司生产的85.73mm水力推进器。随后国内西南石油学院、山东伟创石油技术有限公司等也开始研制相应工具，现场试验均取得了一定的效果。但是由于多数现场技术人员对此项技术了解较少，对其工作原理及井下钻具受力情况仍有不同认识，现场试验应用的范围有限等，因而使得该项优越的技术不能广泛推广。下面结合试验水力加压装置的现场实践，论述液力加压装置的工作原理，分析其使用前后钻具在井下的受力状态，总结其所起的作用，回答使用该装置时人们可能存在的一些疑问，提出现场应用的几种钻具组合。旨在为推广应用此项技术提供理论依据和技术支持。
一、结构与工作原理
1、基本结构
如图1-1所示：根据水力加压原理研制的水力加压装置（单级）由上接头、缸体（外筒）、活塞、心轴（花键轴）、花键体、下接头等组成。其基本结构简单，加工制造容易。
2、工作原理
水力加压器在使用时连接在靠近钻头的下部钻具中（上接钻铤，下接钻头）。钻进（工作）时，开泵循环钻井液，钻具内高压流体直接作用于活塞端面上，产生推力推动活塞下行，下接头 花键轴 传动轴 低压腔 活塞 缸套 高压腔 上接头
通过与活塞相连的心轴（花键轴）传递推力给钻头，此推力即为钻进时所需钻压。
3、液压力计算
钻井液从钻井泵→地面管汇→高压立管→水龙带→水龙头→钻具内→钻头（喷嘴）→环 1 空→地面钻井液罐→钻井泵，形成一个循环系统，从而泵压为：泵压＝所有地面管汇压耗＋钻具内压耗＋钻头喷嘴压降＋环空压耗当井身结构、钻具组合、钻头喷嘴、钻井液密度、排量等一定时，钻具内某一点处的液体压力是可以计算出来的。那么，在水力加压装置活塞上面（高压腔内）的液体压力也是可以求出的。即：液体压力P＝钻头喷嘴压降Pb＋加压装置以下钻具内压耗PL又当液力加压装置加工成后，其基本尺寸一定，通过计算即可求出当量面积S（或厂家给出计算面积）。
4、钻压计算
由上述分析可知：施加在钻头上的钻压的大小，与作用于活塞上的液体压力、活塞有效面积以及液力加压装置以下钻具、钻头的重量成正比。即
W=F+G1+G2+G3 式中：W——施加在钻头上的钻压，kN
G1——传压杆及接头重量，kN
G2——液力加压装置以下钻具重量，kN
G3——钻头重量，kN 如果水力加压器直接接在钻头上，在钻井实践中可以忽略其他重量及装置压耗，那么液体压力可近似等于钻头压降，即：
P≈Pb
W≈0.1PbS
二、水力加压器井下工作状态分析
现场使用水力加压器，应懂得其工作原理，了解其结构，会计算推力的大小，而明白其在井下工作状态、受力情况更是使用好工具的关键。
1、工作行程
水力加压器的工作行程即为活塞在缸体内移动的距离。此行程由研制者设计，加工成后，该行程也就固定了。此节主要说明在使用中如何观察判断。
使用液力加压装置钻进前，钻头提离井底先开泵，此时活塞在下止点，行程全部打开，指重表显示钻压为“0”。下放钻具钻头接触井底后，钻压很快升到计算值，在下放钻具一个行程的距离，钻压保持不变，活塞到达上止点，此时停止送钻，工具会保持一定钻压钻进。当钻压显示值减小时，活塞到达下止点，即完成一个工作行程。再次下放钻具送钻，开始下一
个行程的钻进。此即为自动（在有效行程范围内）送钻功能。
2、受力分析
水力加压器在井下怎样工作，受力状态如何，怎样传递压力，如何判断压力大小，常规使用钻铤加压所称“中和点”的概念还有没有等，都是需要解决的问题，也有部分技术人员对此怀有疑问。笔者试图通过液力加压装置在井下工作时受力情况的分析解决这些问题。（1）钻压显示的分析
如图2-1所示，液力加压装置可以看作是一个倒置的注射器。
图中G为钻具重量、G′为大钩的承载力、F为高压液体作用于活塞处的推力（向下）、F′为向上的液压力、W′及W为地层岩石对钻头的反作用力。水力加压器在井下有四种工况：
图a为不工作（未钻进）或液压力大于实际钻压时，活塞位于工具的下止点（行程全打开）； 图b为钻头接触井底，液体推力F等于钻压W时，活塞在缸筒内处于浮动状态（正常工作状态）； 图c所示为钻头接触井底、液体推力F小于钻压W时，活塞位于上止点（行程关闭）时的情况。
中和点
图 2-1 图 2-2 图 2-3 无论哪种情况，整个系统的受力可以简化为: 大钩的承载力G′、钻具的重量G、向下的液压力F、向上的液压力F′、地层岩石向上的反作用力W。其关系式为： G′+F′+W = G+F 而 F = F′
则 W = G-G′
我们知道，“G-G′”
即为钻压，所以使用水力加压器可像常规钻井一样，直接通过指重表观察钻压的大小。（2）下部钻具受力情况分析 就一般情况讲，使用液力加压装置仍需要加入钻铤。但此时钻铤的作用不是直接给钻头加压，而是平衡液压推力的反作用力，以及为保证井身质量而使下部钻具具有一定的刚性。
图2-2为常规钻铤加压的情况。为了保证一定的钻压，必须加够一定长度的钻铤，使下部钻 铤的重量大于可能要施加的最大钻压。而靠近钻头L长度的钻铤的
重量正好等于钻压时，L长度处的点（截面）称为“中和点”。中和点以下钻铤受压力，（钻具自身重量导致），以上钻具受拉力。但是由于加压不稳，井下跳钻等影响，中和点是上下移动的，中和点处的钻具所受拉、压交变应力变化频繁，因而此处的钻具极易疲劳破坏。图2-3为使用液力加压装置的情况。
当液推力等于钻压时，活塞处于浮动状态。因为装置缸筒内径（活塞直径D）大于上部钻铤内径（d），则在内径变化处产生液体上顶力（F′），钻铤的主要作用之一是平衡此上顶力。显然，F′小于钻压W，因而需要平衡, F′的钻铤的重量或长度也小于常规钻铤加压所需要的重量或长度。
又因常规钻铤（加压部分钻铤）的长度（中和点的位置）取决于加压的大小，而使用液力加压装置所需钻铤的长度由液力加压装置的结构及上部所接钻铤的内径决定（当然也和钻压有关），而且使用水力加压器中和点的位置是固定的，且已不是原来中和点的意义了。
三、水力加压器主要功能
在石油钻井作业中应用水力加压技术，其优越性是在不需增加额外设备、不消耗额外能量的情况下，只接入一个液力加压装置即可改变常规钻井靠钻铤加压的模式，使钻头与钻铤由刚性联结变为柔性联结，由给予钻头的硬性、变化的钻压变为稳定、柔性的加压，大大改善了钻头和钻铤的工作条件。理论分析和现场实践均表明，使用液力加压装置可以起到以下几 个主要作用。
1、平稳、恒定的加压功能，有利于加快钻井速度
众所周知，钻井作业中加压钻进，最忌忽高忽低，加压不稳。而常规钻井靠司钻操作，下放钻具加压，不但钻压传递滞后，也不可能保持恒定的钻压。加之钻头跳钻、井斜钻具托压 3 等原因，更会使实际钻压不稳。而采用水力加压器会得到均衡、稳定的钻压，因而有利于提高钻井速度。
2、有效的吸震、防跳作用，能够保护钻头和钻具
常规钻井中为了防止跳钻，要使用减震器。减震器一般有机械式（弹簧减震）和液压式（液压有吸震）两种。机械式易损坏，液压式由于工具空间的限制，所加液压油有限。而液力加压装置活塞上部是敞开的，整个钻具内的上千米液体（钻井液）均为吸震液体，从而能够有效地吸震防跳，延长钻头和钻具的使用寿命。
3、用于定向井、小井眼中，可提供稳定、真实的钻压
在定向井中，由于钻具摩阻力的影响，使钻压的传递滞后且极不稳定，忽大忽小，容易出现“假钻压”现象。而且为了防止钻具粘卡，一般要求司钻“点送”钻，这更加剧了钻压的不稳定性。使用液力加压装置，在有效行程内，司钻可以点送且送钻下放的幅度大，不但能有效地克服摩阻力，还可保证钻压真实稳定。小井眼使用小钻具，由于柔性大、钻具弯曲贴靠 井壁，同样使加压不稳，出现假象。使用液力加压装置可在一定程度上克服此种现象的发生。
4、在行程范围内实现自动连续送钻，减轻司钻的劳动强度
常规钻进时要求司钻精力集中，连续送钻，此时司钻就要不停地抬、压刹把，稍有不慎，就会出现溜钻现象，司钻的劳动强度较大。而使用液力加压装置司钻可以“点送”，即间歇送钻就可保持一定钻压钻进。如装置设计行程为0.3米，天车、游车为5×6绳系，则绞车滚筒外缘转动3米相当于钻具下放0.3米。那么司钻一次下放0.3米即可煞住刹把，让工具自动送钻。这样，不但便于司钻观察情况，也大大缓解了其精神紧张的压力，降低了劳动强度。
5、增强了下部钻具的刚性，有利于防斜打直，保证井身质量
下部钻具的弯曲是导致井斜的一个重要原因。为了保证下部钻具的“直”，技术人员采取加大钻具直径、设计不弯钻铤等办法。而采用液力加压装置即可增加下部“直”钻具段的长度，相当于增强了下部钻具的刚性。在常规钻井中，下部钻具由于自重而引起弯曲，其产生弯曲（一次弯曲）的长度（重量）与施加的钻压密切相关。为了不使钻具弯曲就要控制钻压。而使用液力加压装置后使钻具弯曲的长度（重量）只与该装置与上部所连接钻具的台阶处产生的上顶力有关，显然，该上顶力小于钻压，因而增加下部“直”钻具段的长度。如在φ215.9mm井眼中使用φ158.75mm、内径为φ71.44mm的钻铤，钻井液密度为1.2g/cm3，经过计算可知，钻铤长度达到38.9 m时就发生弯曲（一次弯曲）。为保证井身质量，可施加的钻压不能超过40.14kN。若使用φ165mm液力加压装置，钻压可控制在55.483 kN，提高了 38.22%。这样，在可比常规钻具组合加压大的情况下，还能保持钻具不发生弯曲，相当于增强了钻柱的刚度。
6、配以适当的钻具组合，可以起到良好的降斜作用
前已述及，平稳加压、保证钻具的刚性，是防止井斜、保证井身质量的重要因素。而在需要降斜时，采用液力加压装置配以适当的钻具组合，可以提高钻具稳定器的位置，增大钟摆降斜力，从而起到较好的降斜作用。
四、注意问题
现场使用水力加压器，有几个问题需要注意。
1、钻压的调节
在钻进中，由于情况的变化需要调节钻压。在设计水力加压器时，均考虑了现场实际情况，根据不同钻具组合及钻头尺寸设计了不同尺寸、不同级别（单级、双级、多级）的工具。同时还可设计截流塞用于调节钻压的大小。现场可根据需要选择不同规格、不同级别的液力加压装置。并根据实际组配钻头喷嘴，以使其产生所需要的压降。另外，由于目前钻井所用钻 4 井泵，其功率、排量都较大，有调节的余地，可在钻进时适当调节满足钻压需要。在上述都调节不成时，水力加压器允许在关闭或打开状态下钻进，即超过或小于液推力的情况下钻进，只是减震等效果稍差。
2、如何防止钻铤弯曲
通过前面分析，为了平衡液压推力的反作用力，需要加入一定数量的钻铤。而在一定情况下，即反推力达到一定值后，钻铤也会弯曲。如在3.5所举实例中，要施加70—80 kN的钻压，那么喷嘴压降要达到70 MPa，此时产生的上顶力为50.057kN，超过了使钻铤产生弯曲最低压力40.14 kN，钻铤自然会弯曲。解决的办法：一是根据实际优选、设计好水力参数，调节好钻压值，尽量不使上部钻具弯曲；二是可在水力加压器下面接少量钻铤调节钻压;三是在液力加压装置上面使用大水眼钻铤，通过减少大、小水眼过度台阶处的环形面积来减小反推力，以保证整个钻具的不弯曲。
3、水力加压器安放位置
从工具本身讲，水力加压器可以安放在钻柱组合中的任何位置。但要使其有效发挥作用，原则是越靠近钻头效果越好。一般距离钻头不要超过3根钻铤的长度。
4、水力加压器的使用技术
现场使用技术，是一项新工艺、新技术成功并取得较好效果的关键，特别是对于还未推广开的技术，更要讲究使用操作。液力加压技术的推广，不但要靠设计人员研制可靠、实用的工具，更要依赖于现场推广技术人员的辛勤工作。在此不再赘述。
五、推荐钻具组合
根据笔者参与水力加压器现场应用的体会，结合理论分析，推荐现场使用水力加压器的几种钻具组合如下。
1、钻头+水力加压器+钻铤
此种组合是常用组合。可以有效的防止跳钻，施加稳定的钻压。下部钻具的刚性较强，有利于保证井身质量。若使用PDC钻头，因其所用钻压较小，因而更容易操作，使用效果更明显。
2、钻头+水力加压器+钻铤18—23m+稳定器+钻铤
此种组合为钟摆钻具组合，有利于防斜打直。特别适合于纠斜、降斜时使用。因稳定器以下钻具均处于不弯状态，且比常规组合长（重），降斜力增大，可适当增大钻压，在达到降斜效果的情况下，加快钻井速度。
3、钻头+钻铤2根+水力加压器+钻铤
这种组合一方面可调节由于现场条件的限制（如压降有限），液压推力不够的情况，另一方面更增加了下部钻具的刚性（钻铤少不易弯曲），能起到一定的稳斜效果。
4、钻头+稳定器+水力加压器+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤
在这种满眼钻具组合中，水力加压器相当于短钻铤的位置，可以在稳斜钻进中使用。但近钻头稳定器最好加两个，以保证稳斜效果。上述是推荐使用的液力加压装置的几种常用钻具 组合。现场使用液力加压装置时，不只限于这几种组合。应根据钻井实际，结合工具的结构尺寸合理搭配钻具，以使其发挥更好的作用。
六、水力加压器应用实例
由山东伟创石油技术有限公司研制的不同规格的水力加压装置，已在胜利、西部钻探、川东北、长庆、吉林、华北、塔里木等油田的数百口井使用，技术经济效果明显，典型实例如下:
1、华北油田S50井 该井是一口重点探井，∅ 311mm钻头钻至馆陶底地层时跳钻严重，为防止跳钻使用水力加压装置（H437钻头），从井深2069.76米钻至2307.70米，进尺237.94米，纯钻时间78.16小时，平均机械钻速3.14米/小时。钻进中钻头工作平稳，综合录井仪显示大钩负荷、钻压、扭矩曲线平滑，明显优于上、下未使用水力加压装置时钻头工作曲线。且起出钻头新度较高（综合评定75%），无一断掉齿现象。与未使用水力加压装置的邻井同井段相比，平均机械钻速提 高28%，起到了很好的防跳、延长钻头寿命、提高机械钻速的效果。其钻具组合为： 1/2 ″HA517+6 1/2 ″水力加压装置+6 1/4 ″NDC×1根+6 1/4 ″DC×1根+Φ214扶正器+6 1/4 ″DC×19根+5″DP
2、塔里木油田TZ1井
该井吉迪克组上部地层的兰灰色泥岩，岩性致密坚硬，可钻性差。用∅ 444.5mm大钻头钻进时，跳钻极为严重，加之该地区地层倾角大，易井斜，无奈采用轻压（80-100kN）、低转（45rpm）的措施勉强钻进。此种情况下使用了水力加压装置，采用150-180 kN钻压、95rpm的转速钻进，不但有效地避免了跳钻现象，加快了钻井速度，而且还保证了井身质量，起到了较好的防跳、防斜、加快钻速的作用。平均机械钻速比同井上部井段未使用水力加压装置时提高了25%;单只钻头进尺明显高于相邻两口井同井段、同型号钻头，平均机械钻速分别提高75.4%和132%;使用液力加压装置前的最大井斜为3.7°/358米，使用后最大井斜2°/844米。
3、华北油田WG2井
WG2井是一口重点预探井，设计井深5400 m。二开∅ 311.1mm钻头钻到2500 m时井斜已达7.5°，只好采用小钻压吊打纠斜，待井斜降下来以后，加大钻压钻进又斜了出去，这样反复多次，不但降斜效果不明显，而且严重影响了钻井速度，不得已又采用螺杆钻具＋弯接头反抠降斜，到3100 m时井斜降至2.5°。为保证井身质量，又加快钻速，下入SJ229B水力加压装置。该装置入井后采用正常参数钻进，钻压180-240 kN，钻到井深3224 m时，井斜降为 0.5°。以后又连续两次入井，最后钻到3453 m中完井深后起出。该装置累计入井3次共450.5 h，纯钻226.5 h，进尺353 m，平均机速1.56 m/h（最快时4-5 m/h，录井人员怕漏捞砂样不允许钻速太快），比上部600 m机械钻速提高二、三倍（钻上部600 m用了两个月时间，平均每天10 m左右），同比WG1井机械钻速提高51%。钻头寿命也有明显提高，无崩断齿现象。其钻具组合为：
φ 311 钻头＋水力加压装置＋φ203NDC ＋φ203短DC＋φ308F＋φ203DC＋φ178DC＋ φ127DP
4、塔里木油田KL204井
该井位于山前构造带，地层倾角大（45°〜55°），极易井斜，为防井身质量超标，通常采用钟摆钻具结构，小钻压吊打的方式钻进，以牺牲机械钻速来保井身质量。KL204井以防斜、加快钻速为目的，在二开第二只钻头下入SJ203B水力加压装置，使用井段为592〜818 m，钻压为120-200 kN，既解放了钻压，又控制了井斜，在保证井身质量的前提下机械钻速比 上下两只钻头分别提高70.3%和145.74%，比邻井KL201井提高77.25%，起出钻头新度为60%。
结 论
水力加压技术是一项投入小、见效快、操作简便、经济有效的实用技术。理论分析和现场实践都表明，使用液力加压装置能够有效地起到平稳、恒定加压、吸震、防跳、保护钻头、钻具，延长其使用寿命、加快钻井速度、保证井身质量、减轻司钻劳动强度等作用，值得大力推广应用。由于液力加压技术还是一项没有被现场人员普遍认识、接受的新技术，因此推广应用此项技术，还需要科技人员大力宣传其优越性，需要研制人员和现场技术人员紧密结合，6 共同制定符合现场实际的使用措施，用实际使用的对比效果来表明其有效作用。科研人员要不断完善液力加压技术，研制使用范围更广、更加适合于现场调节的工具，以不断拓展其 功能，使其发挥更大的作用。
第四篇：计算机燃料计算管理在电厂现代管理中的应用
计算机燃料计算管理在电厂现代管理中的应用
摘要：介绍了计算机燃料计算管理系统的构成与功能，该系统以现代化的设备和管理为手段，完整而实用，操作简易方便，充分发挥了计算机管理优势，大大地提升了企业的社会效益和经济效益。实现了管理与运行人员及时、详细、准确地查询燃料数据，提高了燃料管理水平。关键词：燃料管理；网络
中图分类号：TP319：TK2
文献标识码：B 文章编号：1671-0320（2001）05-0027-02 问题的提出
燃料是火力发电厂最主要的生产成本之一，目前电厂的燃料主要由省公司统配计划供应，各电厂的燃料管理、数据统计均由手工操作完成，燃料管理工作效率较低。此外，由于电厂内部燃料管理部门的计算机没有实现联网，燃料管理数据共享通过人工传送报表或电话通知的方式实现，各级领导及有关管理人员很难实时详细准确查询燃料数据。为了提高燃料管理水平，加强燃煤质量管理，堵塞人为生产漏洞，提高电厂乃至河南电力系统的经济效益，实现燃料管理计算机联网势在必行。为此，我们设计了燃料计量管理系统，并安装于河南某电厂。下面以河南某电厂燃料计量管理系统为例，说明该系统在电厂现代管理中的应用。2燃料计量管理系统组成 2.1系统简介
燃料计量管理系统，它可以实现电厂地中衡、轨道衡以及皮带秤数据的自动采集、传输与统计等工作，同时还可以自动实现数据的互连与传输，使进煤、用煤以及存煤之间的关系达到协调统一。
本系统采用VFP编制，使用于网络环境。界面友好，操作简单，维护方便，安全性高。本系统主要包括汽车衡、轨道?和皮带秤燃煤实时数据的采样、统计、查询，各种报表的打印；根据实时釆样的数据计算出煤的净重、毛重、运损及盈、亏，并形成验收台帐记录；可输出各矿的毎日来煤数量及全年来煤累计；以动态方式显示上炉煤的流量、累积量及总重量等实时数据。并且可将燃料计量管理系统的实时数据传送到厂信息管理系统，以便领导及时、全面掌握系统运行状态。
为保证系统长期、稳定的运行，本系统中有严格的保密措施、完善的数据备份及故障自动恢复能力。采用RS232串口异步通信技术，并且加光电隔离长线收发器，具有数据传输的高速、实时、可靠。采用智能IC卡，有效解决数据一致性问题，同时使系统的操作更加简便、快捷。独有动态数据库浏览查询功能，通过局域网或Modem拨号可浏览，能随时随地了解燃料计量情况。2.2
硬件系统构成
本系统由称重传感器、A/D转换器、通讯模块、采样计算机、服务器等构成。
称重传感器用于将重量转换为模拟信号。
A/D转换器将称重传感器传来的重量模拟量进行放大、滤波并转换成数字量，同时将开关量通道的脉冲信号与称重数字信号以标准RS232串行数据格式输出。
通讯模块将称重数字信号等标准的RS232串行数据格式数据传送到计算机的串行口。
采样计算机用于对实时数据的采样、统计、查询及各种报表的打印；同时还将采样数据传送到服务器。
服务器：协调系统工作，接受各采样机实时采样数据，保持通讯畅通，计算煤的净重、毛重、运损亏盈、亏数量，并形成验收台账记录；各矿的每日来煤数量及全年来煤累计等信息。2.3
软件系统构成
燃料计量管理系统软件由轨道衡称重系统、皮带秤数据管理系统、地中衡称重管理系统、收票管理系统、服务器信息管理系统和Intranet信息发布系统组成。3
燃料计量管理系统功能
3.1
轨道衡称重系统包括重模块、数据处理模块、查询打印模块、矿名管理模块、皮重管理模块、票重管理模块、操作员管理模块和数据初始化模块。
称重模块完成称取每节车皮的运行速度、毛重，车皮数量，一列车结束时收尾保存。
数据处理模块，完成在称重所得到的毛重基础上人工输入每车皮的车号、皮重、票重、矿名等信息，程序自动计算出每节车的净重、路损、盈亏，同时汇总成一列车的总毛重、票重、净重、皮重、路损、盈亏等信息，发送到服务器上。
查询打印模块，可以查询并打印任何一列已经处理过的列车数据，包括细节信息和汇总信息。可按日或月进行查询和打印。
矿名、皮重、票重管理模块，完成对矿名、皮重、票重的增加、删除、修改等操作。操作员管理模块：用于增加、删除和修改用户信息，设置用户口令、权限。权限分为：管理员、操作员及普通用户。
数据初始化：完成数据备份和数据恢复。初始化数据时将清除数据库中的所有数据，系统重新开始运行。数据备份可以将现有数据备份到历史库中；数据恢复是将备份到历史库中的数据恢复到当前系统中。3.2 皮带秤数据管理系统
皮带秤数据管理系统由数据采集、数据浏览、查询打印及端口设置等部分组成。
数据采集模块：分别采集多条皮带秤的实时数据，显示各端口的通讯状态、数据的发送、接受是否正确等信息。每日23：59到零点，计算出日上煤量存入数据库中。
查询打印模块：可查询各日上煤量等参数，并打印出来。端口设置模块：用于设置与各皮带秤连接的端口号、中断号及地址等数据，且各参数不能冲突。3.3 地中衡、收票站管理系统
3.3.1 地中衡管理系统
完成计算机自动称重、计算净重、核对车号功能，并将毛重、净重、皮重及过磅日期时间等参数写入IC卡。根据需要打印过磅清单。3.3.2 收票管理系统
售票管理系统完成票据数据的输入、保存、传输等功能。数据输入功能，在进入收票管理系统后，完成对IC卡的读取，矿名的选择和输入实重等操作。
数据保存和传输功能，在操作员完成数据输入并确认无误后，按“保存”按钮，计算机自动保存毛重、净重、皮重、车号及过磅日期、时间等参数，同时将这些参数传送给服务器。3.4 Intranet信息发布系统
Intranet信息发布系统完成数据的远程浏览功能。
具体包括：拥有一定权限的用户通过局域网或Modem拨号可浏览燃料管理主页，实时查询某一时间段内地中衡、轨道衡及皮带秤的数据，随时了解燃料信息，及时作出响应。3.5 服务器信息管理系统
该系统主要由数量验收模块、系统维护模块等组成。
数量验收模块由接受现场数据、打印燃煤报表、燃煤上年总结、发电用煤调整四个子模块组成，其中，接受现场数据子模块的功能是按照用户需要接受并处理现场数据，并按类别放在不同的数据空间，以供数据操作之用；燃煤上年结存与发电用煤调整子模块是为打印燃煤报表服务的，即为燃煤报表提供基础数据。
系统维护模块向用户提供该系统数据维护的四个主要功能：系统数据初始化、数据备份、数据恢复、基础数据维护、IC卡制作模块，其中基础数据维护子模块中包括系统操作员、汽车车号、汽车承运单位、汽车型号、煤矿名称、煤矿种类、区县、市区范围等八种基础数据的维护。IC卡制作模块将用户信息储存到IC卡。4
社会效益说明 随着IT产业的飞速发展，如何快速、准确地吸收和采用新技术，推动国民经济现代化的发展，追求更大的经济效益是企业的责任。企业在不断挖掘内部潜力的情况下，愈来愈注重设备的现代化和管理的现代化。火力发电厂的燃煤成本占整个发电成本的70%以上，目前电厂的燃料管理工作主要由手工操作完成，数据共享通过人工传送报表的方式实现，其管理效率低。为此，我们特设计了燃料计量管理系统，该系统以现代化的设备和现代化的管理为手段，完整而实用，操作简易方便，充分发挥了计算机管理优势，大大地提升了企业的社会效益和经济效益。实现了省公司和电厂有关负责人员及时、详细、准确地查询燃料数据；提高了燃料管理水平。
由于本系统采用了国际最先进的互联网技术和智能IC卡技术，将陈旧的傻大笨粗的设备及原始的手工操作改为高智能的计算机管理，它具有强大的性能、无以伦比的速度、友好的界面、简单的操作方法和良好的兼容性。不仅减少了生产一线的工作人员，提高了工作效率，而且各级领导和各部门管理人员通过终端可以随时了解和监控整个燃料系统的运行状况。
本系统自2000年11月在河南某电厂投运以来，不仅有效地控制了劣质煤进厂，杜绝了一车多过现象，而且为今后厂、网分开，及时报价奠定了有力的基础管理工作。
第五篇：水力平衡技术在暖通空调中的应用
水力平衡技术在暖通空调中的应用 标签: 动态失调 水力平衡 节能改造平衡阀
水力失调分为静态失调和动态失调两种情况。静态失调是指系统中各用户在设计状态下，实际流量与设计流量不符，这种失调是稳态的、根本性的，如不加以解决，这类问题始终存在。特别是在现有的定流量系统中，静态失调问题比较突出。动态失调是指系统中一些用户的水流量改变时，引起系统的阻力分布变化，导致其他用户流量随之改变产生失调，这种失调是变化的、动态的。新建的分户供暖系统因安装散热器温控阀，系统变流量运行，产生的失调现象属于此种失调。
暖通空调实际运行中，初、末的供回水温差小，由重力引起的垂直失调小；中期供回水温差大，由重力引起的垂直失调作用加大。特别对于下供下回系统，要求系统供回水温差应小于10℃，才能保证因重力引起的垂直失调不致太大。暖通空调系统的最初设计一般供回水温差为25℃，这样实际运行时为了避免垂直失调则系统流量必须加倍，正如前面所示将造成巨大的能源浪费。
水力平衡技术在暖通空调中的应用
按照国家规范的热工要求，应通过合理划分和均匀布置环路，并进行水力平衡计算，减少各并联环路之间压力损失的相对差额。当相对差额大于15%时，应根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置。水力平衡技术是所有节能措施中最重要的一项，是一切工作的基础。抛开水力平衡来谈节能则不能保证用户供暖效果，不能实现最大程度的节能。通常水力管网平衡调节靠平衡阀来实现，平衡阀是解决管网设计、施工过程中产生的最基本失调情况的一种阀门，因此，调节功能是其首要的功能。阀门的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性三种。对于平衡阀只有采用线性流量特性和等百分比流量特性才具有良好的调节性能，其中以等百分比流量特性最好。除调节功能之外，平衡阀附加了可测量的测量接口，配合智能仪表可以精确的测量压差、流量甚至介质温度；平衡阀具有可视的数字刻度，一看就可以知道阀门的开度。
平衡阀必须经过科学调试才能达到正确发挥它的作用。kt-7gslgd与平衡阀一起被发明的还有平衡阀专用智能仪表，它与平衡阀来配合使用。平衡阀与智能仪表一起使用来检测系统运行中的实际数据，如流量、压差、温度等，帮助工作人员进行判断并且做出正确的调整。对于设计人员，应认识到系统的水力平衡是确保分户计量供热实施的重要环节，而且静态平衡是动态平衡的基础。静态平衡是指设计计算条件下各环路流量的理想分配，应对室外区域管网进行合理的统筹设计，对室内外系统要进行严格的水力平衡计算。动态平衡则是当用户进行调节时，系统能够对各环路流量进行相应合理分配。设置必要的调控设备，是为满足计量供热的需要，而不能认为设置调控设备就可取代水力平衡计算。
水力平衡技术在暖通空调中的节能效益
水力平衡技术能够真正实现系统阻力平衡，为采取其它节能措施打下良好的基础。通过此项节能技术，根据不同项目情况，一般在手工调节的基础上供热系统节能可达5%—20%左右。水力平衡的重要价值还在于改善供热品质，提高用户满意度和收费率。通过实际测试，近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此须进行水力平衡调试。通过加装调节装置，使各个调节装置处的流量达到计算流量值，即整个系统达到了平衡，实施水力平衡调试技术可节能10%以上。
结语
水力平衡技术的应用是改善暖通空调性能和促进节能改造的有效途径，具有很高的经济价值和社会效益，应该大力推广。
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