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篇1:定向井轨道设计浅析论文
摘 要:1常规定向井轨道设计 垂深3000m以内,水平位移不超过1000m的定向井,一般称为常规定向井,这种类型的井是最为常见的,它可以设计的轨道有很多,但要注意造斜点的选择及井斜角大小的控制。造斜点应选在比较稳定的地层,避免在岩石破碎带、漏失地层、流砂层等
关键词:轨道设计论文
篇2:定向井轨道设计浅析论文
垂深3000m以内,水平位移不超过1000m的定向井,一般称为常规定向井,这种类型的井是最为常见的,它可以设计的轨道有很多,但要注意造斜点的选择及井斜角大小的控制。造斜点应选在比较稳定的地层,避免在岩石破碎带、漏失地层、流砂层等容易坍塌及复杂地层定向。常规定向井轨道设计的余地较大,但最好把井斜角控制在合适的范围之内。除此之外,在轨迹设计时还应该考虑井身结构、采油泵下深、井眼曲率的选择等问题。
2大位移井轨道设计
通常认为现在钻井技术中难度最大的是大位移井,一个好的轨道设计对减少施工难度会有很大帮助。国外在大位移井中推荐悬链曲线(悬链曲线:由圆在一直线上滚动时圆上一点的运动轨迹形成。)轨道。最新的'理论研究表明,较低的造斜率(小于3°/30m)、高稳斜角是大位移井的趋势。
3水平井轨道设计(水平井轨道的基本形状有两类)
单增轨道,一般采用固定的井眼曲率,井眼曲率范围在3°/30m-6°/30m。井眼曲率小于3°/30m会导致造斜井段太长,不利于井眼轨道控制,大于6°/30m,钻杆将会对套管或者井眼产生偏磨,会磨损套管或对井壁造成伤害。双增轨道,由于双增轨道几乎都是在地质目标不确定的条件下使用,在进行轨道设计时,第一次造斜时,应使稳斜段有较大的井斜角。如图1所示,如果在钻井前,地质没有确定此油层,轨道2采用高稳斜角,相比采用低稳斜角的轨道1,轨道2在油层内井段更长,录井时更容易发现这一油层,同时高稳斜角轨道发现油气显示,可以迅速进行二次造斜,在很短的进尺内进入水平段。如图2所示,轨道1从发现油气层到进入水平段需要更长的进尺,所以轨道1的水平段就不能在油层内钻进,而轨道2采用高稳斜角轨道,在不出油层的情况下就能进行水平段的钻进。通过两种轨道的比较,双增轨道设计时,要采用较高的稳斜角。
4结语
4.1要根据地层情况、井身结构、完井要求、采油要求等进行轨道设计。
4.2轨道设计要贴近现场实际情况,应该根据造斜工具的造斜能力、造斜点的深度、施工难度等确定合理的井眼曲率和井斜角。
4.3在地质目标不确定的条件下,双增轨道应采用高稳斜角。
篇3:LED轨道车辆工业设计论文
LED轨道车辆工业设计论文
1LED在交通工具中的应用概况
1.1在飞机中的应用
LED在飞机客舱中的应用也颇为广泛,大面积的使用隐光源设计使得飞机客舱效果美轮美奂,大大的减少了乘客出行的旅途疲劳.客舱照明使用了节能型的LED,随时控制亮度和颜色,夜间乘务员可以为乘客提供白昼的感觉,而当乘客需要休息时,舱顶则可模拟美丽的繁星点点的夜空.
1.2在轨道车辆中的应用现状
LED光源在轨道车辆中的应用处于刚刚起步阶段,目前LED主要应用在车辆客室内部照明,而且应用的程度相对比较简单,只是用LED取代了客室普通白炽灯管,实现了简单的功能替代,而在设计上没有发挥出LED的优势.比如沈阳地铁采用传统的灯管形式灯带,灯带每隔一段距离会有一块暗区,影响照明的同时视觉感受也相当一般.而在深圳地铁的设计当中将传统的白炽灯管改为了LED灯,因采用后部背板点状LED布置,所以车辆灯带取消了此前灯管连接处的暗区,形成了一条完整的色带,这样增加视觉连贯性,但这样的改变虽然起到一定的装饰效果但也是谨小慎微的.在国外的轨道车辆设计中,设计师已经将LED灯源充分的应用,例如法国的AGV高速动车组客室灯光设计有了很大的突破,设计的步伐也在加快.
2轨道车辆LED灯具设计要素分析
LED作为照明工具可以在照明方式、灯罩外形设计以及灯光色彩上进行重点设计研究.
2.1客室照明要素分析
照明方式的不同、照度的不同以及灯源位置的不同,会产生不同的空间效果.
(1)整体照明:最常用的照明方式,光线自光源向四面八方而不受遮挡,但在轨道车辆中这样的照明方式几乎没有.
(2)方向照明:即用不透光罩板将光线控制在一定的方向内,轨道车辆中的照明方式大部分为此种照明.
(3)间接照明:即用灯罩控制光线,使光线先照射到墙壁或天花板上,再反射出来.这种光线柔和,光影效果微妙,能够使得客室空间产生温暖亲切的气氛.这种照明方式应用较少,也是重点研究的设计方向之一.另外,LED照明灯罩的外观设计也会在很大程度上影响到整体客室的设计风格,外观设计要与车内空间的'大小、形状等属性相协调一致,还要符合空间的总体艺术要求,形成一定的环境氛围.最新设计的香港南港岛线全自动驾驶车辆,此车在设计着重对车灯进行了研究,在中立柱扶手上增加了环形灯的同时,两条传统的灯带也设计成了“泡泡”形式,大大的活跃了客室的环境氛围。
2.2车头灯照明要素分析
LED在车头前照灯的设计上有着巨大的造型潜力,由于其安装结构的缩小,照度的增加,可以很大程度上减小车灯的造型限制,LED能够实现设计师设计出的各种尺寸各种形状的灯罩外观.尾灯的设计同样重要,只有前照灯和尾灯的完美的配合才能设计出新颖别致的车头外观.
2.3照明色彩分析
除了灯光的布局以及灯罩外形的设计外,灯光的色彩设计亦十分的关键.LED能够实现全色彩发光,不同的色彩能够发挥不同的功效,不同的色相能够提供给乘客各自不同的心理感受.例如,蓝色和红色能分别给人带来冷暖的感觉,同时蓝色给人一种冷静感,而红色带给人的是兴奋感.
3结论
城市轨道车辆发展势头迅猛,轨道车辆项目作为提升产业结构的推进器,担负了提升产业领航者的使命,如何将LED照明技术应用于大型轨道车辆项目是一个非常有意义的研究课题.从对LED照明技术的分析中可以看到LED光源在效率、光学设计灵活性、显色性、寿命等方面都具有传统光源不可比拟的优势;从对LED照明在其它交通行业的成功应用案例可以看出,LED在轨道车辆照明系统中具有很大的应用潜力,利用LED现有技术能够设计出更加现代、更具特色的轨道车辆,同时能够为乘客提供更为舒适的乘坐环境。
篇4:浅论基于WTB/MVB总线的轨道车辆LED照明控制系统设计论文
浅论基于WTB/MVB总线的轨道车辆LED照明控制系统设计论文
目前大部分轨道车辆车厢内使用的还是传统的荧光灯作为光源,其能耗大,使用效率低。LED具有效率高、绿色环保、寿命长、能量转换效率高、抗振性能好等优点,其在轨道车辆领域的应用也越来越受到关注。考虑到轨道车辆车厢照明系统在冲击震动、电磁兼容、温度及供电范围等方面都有特殊要求,现有的LED照明系统硬件不能直接应用于轨道车辆车厢当中,研究开发抗干扰能力强、散热性好、工作稳定的轨道车辆车厢LED照明系统硬件对于改进轨道车辆车厢照明系统具有非常重要的意义。另外,随着生活质量的提高,人们对轨道车辆舒适性的要求也越来越高,实现轨道车辆照明系统的自动调光将会大幅提高能源利用率,改善车厢照明条件,提高轨道客车的照明舒适性。
因此,本文针对铁轨道车辆车厢LED照明控制系统的特点,设计基于WTB(绞线式列车总线)和MVB(多功能车辆总线)相结合的轨道车辆车厢LED照明控制系统。
1LED照明控制系统硬件设计
设计的硬件系统主要分成三部分:(1)车厢内照明部分,采用LED作为发光源,设计了LED的驱动电源来控制LED的驱动电流;(2)信号采集与处理部分,亮度传感器采集的亮度信息通过单片机处理反馈给安装在车头控制室内的上位机IPC机,利用上位机软件完成数据融合处理;(3)信息传递部分,IPC机处理后的数据信息通过WTB总线传给各节车厢的MVB总线,以保证控制信号的高效传输。
利用分布在各节车厢的单片机执行IPC机的控制指令控制驱动电源,实现LED灯的自动控制。通过各部分的共同作用,实现了对轨道车辆LED照明系统的控制。
2LED照明控制系统硬件模块设计
2.1通信模块的设计
WTB总线用于构成经常动态编组以及多节车辆级联的开放式列车,可实现车辆间的数据通信;MVB总线用于一个车辆内设备或者一个固定的车辆组内设备的数据通信,在一个车辆组内最多可以连接4096个传感器并且可以实现信息的高速传输。WTB总线与MVB总线之间通过网关连接。选择这两种通信总线结合使用的方式,既能保证传输的高效性和准确性,也因为两种总线的成熟应用节省了重新选择总线所带来的各种问题。
2.2硬件散热壳体的设计
LED发光过程中将约62%的电能转化成热能。因此,解决LED灯的散热问题对LED的使用寿命非常重要。在基板与LED灯之间增加一层铝制薄板来增加散热效率,采用这样的设计使得LED灯的散热效果良好,有效降低了LED工作时温度,延长了使用寿命。
2.3LED排列方式的选择
LED灯的排列方式一般有三种类型:串联方式、并联方式、混联方式。将所有的LED串联或并联,不但限制LED灯的使用数量,而且并联LED负载电流较大,驱动器的成本也会增加。综合考虑串/并联两种方式的优缺点,采用串/并联混合连接方式。同时,为了提高照明系统的容错性,采用交叉混联排列方式。在同一条串联支路中,若有一个LED灯损坏,使一条串联的LED灯不能调节时使用交叉式排列,在机械结构的同一行,间隔性的还有LED灯正常工作,从而克服了串联LED灯损坏导致整行亮度不能调节的缺点。
2.4亮度采集模块设计
在保证照明控制系统对环境亮度信息的高速处理能力同时节约成本的前提下,结合轨道车厢的环境要求,选择STC89C52单片机作为亮度采集模块的微处理核心。与单片机的P2引脚连接的模/数转换芯片是ADC0804,实现模/数转换;选择三洋系列LA0150CS照度传感器,分布在车厢的不同位置,实现对亮度信息的高速处理。
2.5硬件驱动电源设计
由于轨道车辆采用外部供电,高压电经过变压后供车厢内部电路使用,在降压过程中会产生谐波干扰,为了消除电网中的电磁干扰,设计了EMC(电磁兼容性)滤波电路。采用桥式整流滤波电路,将220V的工频电流转换成一定的直流电后进行降压变换,再经过正激式DC/DC变换器变换为特定电压的稳压直流电,以供LED照明。
选择PT4107作为驱动芯片,PT4107能够输出范围为18V~450V的电压,能够驱动上百个LED的混联应用,可外部设定过温保护,可通过PWM数字脉冲控制达到改变LED亮度的目的,满足轨道车辆车厢LED照明驱动要求。同时,设置了PFC(功率因数校正)电路,克服了桥式整流滤波电路后功率因数降低的问题,使电源的功率因数大大提高。
3硬件驱动电源仿真及实验
采用临界比例度法对PID进行参数整定并进行驱动电源的仿真分析。利用PID算法对PWM占空比进行控制,从而控制驱动电源的输出电流,使LED的'发光达到预定值。利用Matlab对控制算法进行仿真,将调节器的积分时间T1置于最大(T1=∞),微分时间置零(τ=0),比例度δ适当,平衡操作一段时间,把系统投入自动运行。将比例度δ逐渐减小,记下临界比例度δk和临界振荡周期Tk的值。根据δk和Tk的值,采用表1中的经验公式,计算出调节器的各个参数,即δ、T1和τ的值。
按先比例后积分最后微分的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。通过临界比例度法对PID传递函数中的参数进行整定,整定后的传递函数是:
G(s)=500(s2+10s+50)(s+10)
可以看出,通过对PID参数的整定,控制曲线在1s以内达到稳定值,系统响应速度快,无超调。
为了检验驱动电源的自动调节能力,通过模拟傍晚天色逐渐变暗的过程得出了LED灯电流的仿真曲线图,图中实曲线是系统根据亮度变化过程应该输出的电流值,带点曲线是仿真中得到的系统输出电流的曲线。可以得出,系统实际输出电流值与理论输出电流值相差很小,能够满足亮度自动调节的要求。
将传感器采集的数据量传给IPC机进行数据融合,系统再根据融合得到的环境亮度值对LED灯发送不同占空比的PWM信号进行调光。
可见,设计的硬件系统可以实现对车厢内LED灯亮度的自动调节。对数据进行分析可知,系统对车厢亮度的调节误差小于1%,满足系统对轨道车辆车厢的LED照明控制的要求。
本文设计的基于WTB总线和MVB总线的轨道车辆车厢LED照明系统采用集中式控制方式,根据车厢LED照明调光要求对LED灯样机进行实验验证,通过模拟傍晚由明到暗的过程对设计的硬件系统进行了调光实验。实验结果表明,设计的硬件系统工作状态良好,无噪音,LED灯发光均匀稳定,能够实现自动调光,验证了本文硬件设计的正确性和合理性。
★ 青春的单行轨道
★ 教学设计论文
★ 数轴教学设计论文
★ 美学缩影设计论文
定向井轨道设计浅析论文(共4篇)




