水下控制模塊設計及試驗研究.pdf

1、水下生產控制系統(tǒng)被用來控制和監(jiān)測水下采油設備的正常運行，而水下控制模塊（SCM）是水下生產控制系統(tǒng)的關鍵部分。國內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環(huán)節(jié)的自主性，本文對水下控制模塊結構及其液壓系統(tǒng)進行詳細設計，研制一臺水下控制模塊樣機，并對其功能進行試驗。
　　論文在對水下生產控制系統(tǒng)和水下控制模塊的功能、工作原理研究的基礎上，提出一套水下控制模塊總體設計方案，包括水下控制模塊機械結構方案

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，設計一套可供水下機器人操作的鎖緊機構及一種新

3、式單邊定位銷對接構型。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；應用響應面法和多目標遺傳算法對水下電子模塊耐壓殼體進行結構優(yōu)化，實現(xiàn)對耐壓殼體的輕量化。并對SEM殼體密封結構進行仿真分析，根據(jù)O型圈所受應力隨密封結構尺寸變化規(guī)律，確定密封結構尺寸；在水下控制模塊液壓系統(tǒng)總體方案設計的基礎上，考慮水下閥門執(zhí)行器快速開啟與關閉要求以及管路液阻對執(zhí)行器開關響應的影響，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參數(shù)進行設計計算。并根據(jù)計算結果對水下控制模塊液壓系統(tǒng)多工況進行仿真分析。結果表明，液壓系統(tǒng)設計滿足工況要求。
　　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。試驗結果表明，水下控制模塊能夠控制水下執(zhí)行器開關和采集水下分離器上各傳感器數(shù)據(jù)，驗證了水下