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1、水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)被用來控制和監(jiān)測(cè)水下采油設(shè)備的正常運(yùn)行,而水下控制模塊(SCM)是水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。國(guó)內(nèi)對(duì)于水下控制模塊和水下控制系統(tǒng)研究較國(guó)外尚處于落后階段,為提高我國(guó)在水下生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自主性,本文對(duì)水下控制模塊結(jié)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),研制一臺(tái)水下控制模塊樣機(jī),并對(duì)其功能進(jìn)行試驗(yàn)。
論文在對(duì)水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)和水下控制模塊的功能、工作原理研究的基礎(chǔ)上,提出一套水下控制模塊總體設(shè)計(jì)方案,包括水下控制模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)方案
2、、液壓系統(tǒng)方案和水下電子模塊(SEM)電控方案。完成水下控制模塊布局設(shè)計(jì),確定對(duì)接鎖緊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)水下控制模塊的安裝與固定;將液壓系統(tǒng)分為水上液壓動(dòng)力源、液壓管線和水下液壓控制系統(tǒng)三部分,并對(duì)各部分設(shè)計(jì)要求及組成進(jìn)行分析;確定SEM與主控站信息傳輸方式及SEM內(nèi)部電子元件組成。通過對(duì)水下分離器控制系統(tǒng)分析,提出水下控制模塊對(duì)水下分離器控制試驗(yàn)方案及流程。
針對(duì)水下控制模塊更換作業(yè)要求,設(shè)計(jì)一套可供水下機(jī)器人操作的鎖緊機(jī)構(gòu)及一種新
3、式單邊定位銷對(duì)接構(gòu)型。計(jì)算水下機(jī)器人進(jìn)行鎖緊操作時(shí)最大工作扭矩,并對(duì)單邊定位銷對(duì)接精度進(jìn)行分析;應(yīng)用響應(yīng)面法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)水下電子模塊耐壓殼體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)對(duì)耐壓殼體的輕量化。并對(duì)SEM殼體密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析,根據(jù)O型圈所受應(yīng)力隨密封結(jié)構(gòu)尺寸變化規(guī)律,確定密封結(jié)構(gòu)尺寸;在水下控制模塊液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,考慮水下閥門執(zhí)行器快速開啟與關(guān)閉要求以及管路液阻對(duì)執(zhí)行器開關(guān)響應(yīng)的影響,對(duì)水下控制模塊液壓系統(tǒng)中各段管路管徑、水上和
4、水下蓄能器及電液換向閥相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)水下控制模塊液壓系統(tǒng)多工況進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足工況要求。
完成水下控制模塊樣機(jī)性能試驗(yàn)和對(duì)水下分離器控制試驗(yàn)。水下控制模塊樣機(jī)性能試驗(yàn)包括:鎖緊對(duì)接功能試驗(yàn)、密封性能試驗(yàn)及SCM液壓系統(tǒng)試驗(yàn)。搭建水下控制模塊對(duì)水下分離器控制試驗(yàn)平臺(tái),并在5米深水池中進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,水下控制模塊能夠控制水下執(zhí)行器開關(guān)和采集水下分離器上各傳感器數(shù)據(jù),驗(yàn)證了水下
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