深水水下控制模塊設(shè)計(jì)及應(yīng)用試驗(yàn).pdf

1、水下控制模塊是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制。國內(nèi)對(duì)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(duì)水下控制模塊液壓系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與分析，成功研制出一臺(tái)水下控制模塊試驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)其關(guān)鍵性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　論文對(duì)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(jìn)行了介紹，通過對(duì)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(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了液壓系統(tǒng)及機(jī)械機(jī)構(gòu)的基本形式，并對(duì)水下控制模塊進(jìn)行了三維建模，在模型的基礎(chǔ)上對(duì)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)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(diǎn)，對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行了建模與計(jì)算，進(jìn)而對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，確定了各個(gè)管線的直徑，重點(diǎn)對(duì)臍帶纜中液壓軟管進(jìn)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(duì)液壓軟管的管徑進(jìn)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(bǔ)償器對(duì)液壓執(zhí)行器控制的影響。并對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力補(bǔ)償器及各種工況進(jìn)行的建模與仿真，驗(yàn)證了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。
　　對(duì)水下控制模塊液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(bǔ)償裝置的體積；應(yīng)用響應(yīng)面方法及多目標(biāo)遺傳算法對(duì)水下電子模塊殼體尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，在保證殼體強(qiáng)度的前提下有效減輕了耐壓殼體的質(zhì)量；針對(duì)水下控制模塊需要在水下機(jī)器人的輔助下進(jìn)行安裝及更換的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套對(duì)接鎖緊

4、機(jī)構(gòu)，對(duì)其對(duì)接精度進(jìn)行了分析，并通過計(jì)算選取了水下機(jī)器人操作接口等級(jí)及轉(zhuǎn)速。
　　進(jìn)行了水下控制模塊樣機(jī)試驗(yàn)，具體包括液壓系統(tǒng)試驗(yàn)、密封及壓力測(cè)試、對(duì)接鎖緊試驗(yàn)及對(duì)水下分離器的控制試驗(yàn)。通過試驗(yàn)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(jì)要求；水下控制模塊能夠通過人工及ROV操作工具進(jìn)行對(duì)接與鎖緊；水下控制模塊能夠正?？刂萍氨O(jiān)控分