PDC鉆頭高頻感應焊接溫度自動控制系統(tǒng)的開發(fā)及應用.pdf

1、金剛石鉆進是鉆探工程中一種比較先進的鉆進方法。但是金剛石鉆頭上聚晶金剛石復合片PDC(PolycrystallineDiamondCompact)中聚晶金剛石層的熱穩(wěn)定失效溫度為700℃，超過失效溫度，金剛石層與硬質合金襯底易分層，并且金剛石層易崩刃，金剛石層的耐磨性也將因石墨化而下降。因此，焊接過程中PDC金剛石層的溫度要控制在700℃以下，并要求焊接后PDC與鉆頭鋼體間有足夠的抗剪強度，以使PDC能在井下長期工作不失效。長期以來，P

2、DC與鉆頭體間的連接大都采用高頻感應—火焰釬焊相結合的焊接技術，這套方法不能對焊接溫度及焊接時間進行自動控制，而是由焊接技術人員憑經驗及熟練程度來操作，焊接質量具有很大的隨意性，從而影響鉆頭的使用壽命。 本論文以西安科技大學地質鉆探實驗室的GP30-C3型高頻感應加熱設備為研究對象，與西安展宏自動化發(fā)展有限公司合作開發(fā)，采用日本島電公司生產的FP93模糊自整定PID溫控儀、光纖溫度傳感器等對原有的高頻感應加熱系統(tǒng)進行了數(shù)字化改造

3、，實現(xiàn)了焊接溫度的閉環(huán)控制，并采用VB語言編程實現(xiàn)了PC機對下位機溫控儀的遠程監(jiān)控(限于實驗室模擬)。此控制系統(tǒng)投入現(xiàn)場以來，經過反復的調試，控溫精度可達±10℃，完全滿足PDC鉆頭的焊接工藝要求。 感應加熱系統(tǒng)是一個大滯后、非線性、時變的比較復雜的系統(tǒng)，用一般的PID控制會導致控制作用不及時，引起系統(tǒng)的超調和振蕩，難以獲得良好的控制效果。本論文采用Fuzzy控制和PID控制并聯(lián)對系統(tǒng)進行控制，根據(jù)被控溫差大小對兩種算法進行切換