张 娜，金 玲，郭秀琴，郑 健， 吴昌亮

(1.中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京 100206； 2.北京康布尔石油技术发展有限公司，北京 100206)

管柱处理是钻井施工的主要工作之一，其劳动强度大，安全系数低。国际钻井承包商协会(IADC)的统计数据显示，管柱处理过程中的钻井事故占总事故数的80%[1]。提高管柱处理的自动化程度,改善其作业环境极为重要。近年来，随着“标准化、专业化、机械化、信息化”的深入推进，自动化钻井装备广泛地被应用于钻井作业，取得了良好效益[2-3]。以立柱式排管机为代表的自动化管柱处理装置的主要运动形式之一是回转运动，但是由于没有回转角度的测量或回转角度的测量精度低，主要依赖人工控制，自动化程度很低，严重制约了管柱自动化处理装备作用的发挥，亟需对其回转角度高精度测量与自动化控制技术进行研究。

1 立柱式排管机回转运动原理

回转运动是指设备在一个平面内绕其回转中心线往复回转的运动形式，是自动化管柱处理装置的主要动作，且各装置的回转运动原理类似[4-5]。

立柱式排管机是海洋钻机的重要设备，目前已逐步运用到陆地钻机[6]。典型的立柱式排管机主要包括上部支撑总成、立柱体、伸缩抓管机械臂总成、伸缩扶管机械臂总成、回转装置总成、下部行走装置总成等[7-10]，如图1所示。

回转装置总成主要由液压马达、传动装置和回转支承等组成，如图2所示。液压马达的动力经传动装置的输出小齿轮传至固定在下部行走装置上的外齿圈，实现绕其回转中心线转动。……