带压开孔机的设计原理及效率分析

带压开孔机是一种能够在运营的管道中，不用停运的同时又能对运营的管道进行增加分支和开孔的一种设备。适用于水、原油、成品油、化工介质、天然气等多种介质管线的正常维护和突发事故的抢修。

带压开孔机的设计原理是在绝对保障工程安全的前提下，对管道的切削动作（包括中心定位钻的钻透磨削以及开孔刀渐近的切削）进行模拟数据分析和建立原理模型。

在模型的理论支持下，可以分析得出，带压开孔机在完成带压开孔的工作时要完成两个比较重要的动作就是钻杆的旋转完成切削，另一个动作就是要将钻杆逐步推进，实现钻杆和开孔刀的钻透动作。

这两个动作从宏观分析来看，主要的作用是钻杆获得的力和力矩。因此，无论是电机驱动还是液压驱动，都是从动力源来获得能量来完成这种动作。

目前国际上比较有名的电机品牌，如德国SCHORCH，瑞士ABB，德国ELAU伺服电机，德国ENGEL电机、德国Phytron步进电机，美国kollmorgen电机，日本三菱，日本安川等，这些电机的能量转换率较高（基本能达到75%至95%）。

感应电机（交流异步电机）转子的转速总是慢于定子旋转磁场的转速，因此表现为异步运行。由于存在转差率，导体在磁场内可以做切割磁感线运动，并同时在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而来。感应电机特点为结构相对更简单、成本较低、功率更大，但有尺寸较大，重量较重等缺点。

永磁同步电机在结构上与交流异步电机非常相似，最主要的组成部件同样是定子和转子，其中定子的结构与交流异步电机上的一致，但转子由一块永磁体构成。永磁同步电机转子的速度一定等于定子的同步速度，且转子是磁性很强的永磁体，磁场并不会消失，所以叫做“永磁同步电机”。

相比感应电机，永磁同步电机具有功率密度高、能量转换效率高（约90%-95%）、能耗较低等优势。

另外，永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料需要使用稀土资源，对于稀土资源缺少或稀土工业不发达的国家而言，车用动力电机的技术方案是与国家安全相关的。而我国拥有全球70%的稀土资源，钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%，因此决定了永磁电机的生产成本较高。

电机驱动需要独立的电源与之配套，在野外工作时，又会受到发电机功率的影响。而液压驱动系统工作的原理主要是将动能转化为液压能，液压能驱动液压马达工作转化为机械能，动力转换比较直接，野外工作效率较高的原因。