水下控制模塊設(shè)計及試驗研究.pdf

1、水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)被用來控制和監(jiān)測水下采油設(shè)備的正常運行，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。國內(nèi)對于水下控制模塊和水下控制系統(tǒng)研究較國外尚處于落后階段，為提高我國在水下生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自主性，本文對水下控制模塊結(jié)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)進行詳細(xì)設(shè)計，研制一臺水下控制模塊樣機，并對其功能進行試驗。
　　論文在對水下生產(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)計方案，包括水下控制模塊機械結(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，確定對接鎖緊方式實現(xiàn)對水下控制模塊的安裝與固定；將液壓系統(tǒng)分為水上液壓動力源、液壓管線和水下液壓控制系統(tǒng)三部分，并對各部分設(shè)計要求及組成進行分析；確定SEM與主控站信息傳輸方式及SEM內(nèi)部電子元件組成。通過對水下分離器控制系統(tǒng)分析，提出水下控制模塊對水下分離器控制試驗方案及流程。
　　針對水下控制模塊更換作業(yè)要求，設(shè)計一套可供水下機器人操作的鎖緊機構(gòu)及一種新

3、式單邊定位銷對接構(gòu)型。計算水下機器人進行鎖緊操作時最大工作扭矩，并對單邊定位銷對接精度進行分析；應(yīng)用響應(yīng)面法和多目標(biāo)遺傳算法對水下電子模塊耐壓殼體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)對耐壓殼體的輕量化。并對SEM殼體密封結(jié)構(gòu)進行仿真分析，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執(zhí)行器開關(guān)響應(yīng)的影響，對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)進行設(shè)計計算。并根據(jù)計算結(jié)果對水下控制模塊液壓系統(tǒng)多工況進行仿真分析。結(jié)果表明，液壓系統(tǒng)設(shè)計滿足工況要求。
　　完成水下控制模塊樣機性能試驗和對水下分離器控制試驗。水下控制模塊樣機性能試驗包括：鎖緊對接功能試驗、密封性能試驗及SCM液壓系統(tǒng)試驗。搭建水下控制模塊對水下分離器控制試驗平臺，并在5米深水池中進行試驗。試驗結(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)，驗證了水下