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文檔簡介
1、水下控制模塊是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的核心部分,主要負責(zé)對整個水下生產(chǎn)系統(tǒng)進行監(jiān)測及控制。國內(nèi)對水下控制模塊的研究起步較晚,且與國外有較大的差距。本文針對水下控制模塊液壓系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細設(shè)計與分析,成功研制出一臺水下控制模塊試驗樣機,并對其關(guān)鍵性能進行了測試。
論文對水下控制系統(tǒng)的主要形式以及國內(nèi)外主要公司的水下控制模塊進行了介紹,通過對比國內(nèi)外水下控制模塊的主要形式,提出了水下控制模塊的總體方案,包括液壓系統(tǒng)總體方案和
2、機械結(jié)構(gòu)總體方案。根據(jù)設(shè)計要求確定了液壓系統(tǒng)及機械機構(gòu)的基本形式,并對水下控制模塊進行了三維建模,在模型的基礎(chǔ)上對主要結(jié)構(gòu)進行詳細的介紹。
根據(jù)水下閥門執(zhí)行器快速開啟及關(guān)斷的特點,對執(zhí)行器進行了建模與計算,進而對液壓系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計,確定了各個管線的直徑,重點對臍帶纜中液壓軟管進行理論建模,推導(dǎo)出液壓軟管的液阻特性,并利用液阻特性對液壓軟管的管徑進行了優(yōu)化,在滿足工作壓力的前提下于壓力損失與管線質(zhì)量之間選取了最優(yōu)解;分析了回
3、油路壓力補償器對液壓執(zhí)行器控制的影響。并對液壓系統(tǒng)的壓力補償器及各種工況進行的建模與仿真,驗證了液壓系統(tǒng)設(shè)計的合理性。
對水下控制模塊液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,確定了其布局及關(guān)鍵元件的結(jié)構(gòu);確定了水下控制模塊殼體的結(jié)構(gòu)及壓力補償裝置的體積;應(yīng)用響應(yīng)面方法及多目標遺傳算法對水下電子模塊殼體尺寸進行了優(yōu)化,在保證殼體強度的前提下有效減輕了耐壓殼體的質(zhì)量;針對水下控制模塊需要在水下機器人的輔助下進行安裝及更換的特點,設(shè)計了一套對接鎖緊
4、機構(gòu),對其對接精度進行了分析,并通過計算選取了水下機器人操作接口等級及轉(zhuǎn)速。
進行了水下控制模塊樣機試驗,具體包括液壓系統(tǒng)試驗、密封及壓力測試、對接鎖緊試驗及對水下分離器的控制試驗。通過試驗證明,水下控制模塊液壓系統(tǒng)工作性能良好,能夠滿足工作壓力,水下控制模塊能夠控制執(zhí)行器開關(guān);水下控制模塊殼體及水下電子模塊的殼體密封性能能夠滿足設(shè)計要求;水下控制模塊能夠通過人工及ROV操作工具進行對接與鎖緊;水下控制模塊能夠正??刂萍氨O(jiān)控分
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