ZJGKSY01-石油钻机仿真模拟实训系统
钻井工程是利用机械设备将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程，是石油开采的前期必备条件。这一过程主要用到的设备有钻机、井控设备、固控设备、钻杆、钻铤和钻头等。由于钻井设备价格昂贵，且施工现场环境恶劣，并具有很大的危险性，因而，除了生产专业人员，其他人员禁止接近和进入石油钻井生产现场。
为了真实地显现石油钻井生产现场，对学生进行相关知识与技能的训练，公司开发了钻井工程仿真（虚拟）教学模拟实训装置。本模块硬件条件主要由计算机仿真控制系统、3D钻井作业场景动画系统、按一定比例缩放的系列仿真教学设备、多媒体投影显示系统、现场作业模拟音效系统等系统组成，可以完整地再现石油钻井整个工艺操作流程，展现工作现场场景和工作气氛，提高学生对钻井作业现场的感性认识。
一、DQ70/4500DB钻机系统装置概述
DQ70/4500DB钻机是为满足油田7000米油、气井勘探开发而研制的一种交流变频电驱动钻机；是用于石油天然气钻井的专业机械，是由多台设备组成的一套联合机组。主要包括动力系统、旋转系统、提升系统、循环系统、井控系统、辅助设备系统等。以钻井工职业岗位需求为出发点，以职业能力培养为核心，以钻井技术生产过程为导向，参照钻井工职业资格标准，以钻井井场设备为载体，以真实情境为依托，按照学员的认知实习规律安排学习内容。
通过学习、观摩、应用钻机钻井仿真模拟实训系统；目的是让学生熟悉钻机系统构成、工艺装置及工作原理、设备结构、生产应用和基本操作，初步熟悉井场系统工艺特点，培养学生理论联系实际及解决实际问题的意识和能力，并为专业课程的学习及今后工作打下良好的基础。实现对钻机钻井系统设备结构功能的形象化教学；使学生不出校门就能感受钻井井场工作环境、工作过程、钻井工艺深入了解，达到现场实习的目的。
1、使学员了解石油钻机工作原理；
2、使学员了解钻井布局、工艺基本知识；
3、使学员了解井架（塔形、A形、K形、桅杆）类型及结构；
4、使学员了解绞车、游动系统等起升系统结构功能；
5、使学员了解转盘、顶驱或水龙头等旋转系统结构功能；
6、使学员了解钻井泵、高压管汇、钻井液处理等循环系统结构功能；
7、使学员了解柴油机、电动机等动力系统结构功能；
8、使学员了解机械、电动、液压等传动系统结构功能；
9、使学员了解电、气、液控制管及控制阀门、司钻控制系统结构功能；
10、使学员了解钻台底座、机房底座系统结构功能；
11、使学员了解油、水、气及板房等铺助系统结构功能；
12、使学员了解防喷器组、控制台、控制管路等井控系统结构功能；
13、使学员了解钻台工具和井口机械自动化设备系统等设备结构功能；
14、使学员掌握钻机钻井过程中设备的工艺流程操作与维护的基本知识；
15、使学员能够利用所学理论和操作技能完成井场基本岗位操作与工作任务；
16、使学员具备处理钻机系统常见问题的能力，为今后从事钻机作业的工作打下基础，具备井场作业工职业能力。
二、规格型号及配置：
1、型号规格：10000×7000×3000mm；
2、设备电源：
220V.50HZ,电流≤5A，灯泡负载电压6-12V；具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
3、主要材质：
进口聚氨脂、玻璃钢、钢材、演示系统、语音系统；框架承台采用角钢焊接支撑；设备有机玻璃制作、内部结构透明可见，便于观察了解其内部结构。管线采用有机玻璃管线连接；工艺中灯光采用LED实现。本装置采用电气动态运转、演示。设备之间连接管道用直径Φ10-20mm有机玻璃管加工制作，内加不同颜色LED流水灯演示生产过程；
4、中控中心：
（1）控制柜配置：
静电喷塑工艺/机械锁；I/O控制平台；系统构成: 开放式的控制平台、人性化的中文操作界面、交互式的控制结构；输入端口:8路独立可编程RS-232控制接口、8路数字I/0输入；输出端口: 20路独立 发射口、20路数字I/0输出口；电力输入:110V-240V；电力输出: 20路控制接口。
（2）电气部分：
主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、接线端子排等组成。所有的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插孔连接到各个模块。结构为拼装式，各个模块均为通用模块，可以互换，能完成不同的实训项目。
（3）计算机：
1）英特尔®奔腾处理器G3240（3M缓存，3.1GHz）。2）主板：Inb H81或以上芯片。3）内存4G DDRIII 1600MHz或以上。4）≥500GB SATA3 6Gb/s（7200转）硬盘，带有硬盘故障保护技术，提供故障前保修，硬盘数据保护技术，硬盘防震设计；5）原厂隔电防水键盘+光电鼠标。6）AMD Radeon HD 84702G128bit或同档次其他型号三头DVI+VGA+HDMI（可以支持最多3个输出）显卡。7）20寸LED宽屏液晶显示器。
（4）投影仪：
1）标准亮度≥3300流明（ISO标准）；2）对比度≥10000：1；3）标准分辨率1024×768，最大分辨率：1920×1200，兼容16：10，16：9；4）幕布类型：电动幕；对角线：250英寸；幕布比例：4:3；幕布基材：软幕；安装方式：壁挂式。
（5）音箱：
1)频率响应：68Hz - 20kHz(±3dB)；2)额定功率：150W；3)峰值功率：300W；4)额定阻抗：8Ω；5)灵敏度：93dB/w/m；6)最大声压级：121dB；7)组件：6″+1.4″Horn；8)辐射角度：60°H×40°V。
5、系统操作：
系统操作实现以教学功能为基础，通过钻井工艺操作流程为引导，结合实时操作，关键步骤规范要求问答选择，工具、设备对应选择操作来完成系统任务操作实训；采用专业开发的“易控”软件设置界面系统；完成钻井工艺生产仿真运行等实训。实现计算机操作与模拟设备操作一体、控制生产工艺；通过软件控制操作完成，控制系统模拟生产操作，可分段显示生产过程物料走向动态情况。设备软硬结合且可虚实联动，属于智能化教学实训装备。
（1）控制设备的运转、灯光演示功能；计算机生动丰富的多种界面表现形式；
（2）具有语音讲解系统，同步描述钻井工艺装置的原理运行及设备功能；生产装置的图文、信息系统内容的解说；
（3）钻机井系统模拟装置工艺运行过程演示；井场系统模块化工艺运行过程演示；钻井系统模拟装置系统介绍；钻井系统主体设备介绍。
三、设备技术参数：
钻机井系统模拟实训装置根据钻机设备生产设施设置、管路等配置工艺特点而完整系统制作的微型“钻机井场布局“。装置选用先进建筑材料和技术媒体，机械，电子与现代化手段相匹配；采用电动灯光、立体、透视、标识、色彩等现代化技术，使这一“微型井场”逼真、美观且颇有动感，适应石油工程、钻井工程有关的实验认知教学，是现代专业的直观教学设备之一。
1、井场控制系统由计算机站设备、操作面板及相关软件构成，软件包括主控软件和图形软件。主控软件可以显示钻井的各项参数，如井深、悬重、绞车转速、钻压、压力、泵冲等参数；图形软件交互显示各种钻井作业，并动作同步。
2、设备以钢材、工程硬塑材料为主，根据真实设备图纸与实物资料，按其结构等比例制作。各主要零部件采用组装形式，满足在实训教学过程中学生可自己手动拆装各设备，使学生更清楚的了解设备的结构特点和结构原理。
主要以电动动力，灯光、仪表、数控装置等，通过智能化模块控制，来模拟实现钻井机械各系统设备的工作状态、工作流程，工作原理，操作方法。可让学生完成对设备工作系统进行的数据分析，系统认知，设备操作与使用的模拟实训；全面地介绍了交流变频钻机的主机系统和配套系统，钻机的基本工作原理和主要技术参数，钻机的结构、组成和工作性能特点等内容，重点阐述了钻台区域设备系统，顶驱及其控制系统，钻井泵及其钻井液固控系统，井控系统，动力区域系统，电控系统六大钻进机械系统的设备机构特点，工作原理，操作方法。通过学习和实践，可以了解交流变频电驱动钻机及配套设备的基本知识并掌握初步的钻机使用技能。
3、钻机井场景、安装三维动画演示：
采用Sparkle Interactive Designer 软件设计开发，以Windows Vista操作系统中WinFX编程模型为基础，开发出混合3D内容、动画、ASP、HTML和多媒体内容、多格式文本、矢量图；Sparkle 全方位的3D、动画、加速显示引擎，将矢量图形、位图、3D内容、视频、音频和富文本合成，自由地混合在2D和其他元素之间，不同元素之间进行功能强大的可视化交互、操作演练交互。
（1）具有多种漫游功能：满足鸟瞰、自动漫游、对系统三维场景进行多角度漫游的同时，对整个系统实景演示进行生动展示;
（2）工作区域内主要设备的三维结构、功能解说、工质演示生动演示；系统将产品三维模型置入场景，通过受众自主操控的互动方式，360度展示产品外观；点击设备能够查看设备各种属性和特点；
（3）模拟操作系统的主要控制回路可在仿真软件系统条件下进行实际控制；模拟操作系统中，除主要流程外的部分，包括设备结构，工艺原理等内容采取计算机多媒体查询与投影系统等手段进行详细的补充展示，教学内容相互对应。
4、实训装置展台参数：
结构主体承重部分台座建筑结构采用型钢制作，保证的牢固耐用，用奥松板制作龙骨，底座高不低于100 mm，边框不小于10 mm宽，采用国标2 mm以上不锈钢包边。
四、安装、培训：
钻机仿真模拟实训系统突破了单一井场设备教学模式，实现了钻机系统装置等全过程仿真模拟；动态演示，形象逼真，仿真性强，使人有身临其境的感觉。具有很高的观赏性，直观性,实用性。使学生不出校门就掌握了井场实习所需掌握的大部分内容，使学生在宝贵的工厂实习时间里，去真正实习生产、实习操作和控制，完成一个高起点、高效率的实习环节。
实训装置在教学实践中的应用，不仅使学员对各设备的布局模块、系统与实际应用、装置的部件组成、实训装置的运行演示、实训装置的运行功能等进行初步了解，还可通过演示操作来加深学员对钻井系统的认识。突出强化实践教学在学生基本技能和创新能力培养中的作用，建成特色鲜明，满足培养创新型、应用型人才培养需要的实践教学环境。充分保证学员高质量“真刀真枪”的实际职能岗位动手技能训练，实现与工程实践的“零距离”接触，训练学员从事石油类项目的设计、制造、安装、运行、维护及检修的基本技能；达到“教、学、训”一体化功能。
