水下控制模块安装工具结构设计与对接精度分析

水下控制模块是水下生产系统的关键部件,针对水下控制模块在水下如何精准、高效、安全地实现回收和再安装工作的问题,本文设计了一种水下控制模块安装工具。对此安装工具进行了机械结构的设计,将安装工具各部分结构在工作过程中的作用进行了介绍。针对安装工具能够顺利完成水下控制模块的安装,基于安装工具各部分结构对接精度关系分析,通过数学建模与仿真分析,得到影响水下控制模块安装精度的原因,设计合理的安装精度参数。将仿真分析得到的数据与设计参数相比较,可证明水下控制模块的结构设计能满足水下控制模块的对接定位精度要求。结果表明:各精度参数满足水下控制模块安装工具设计要求,在此设计参数下安装工具能够完成水下控制模块的精确安装。

水下控制模块的清洗技术

介绍了一种用于水下控制模块(SCM)的清洗设备,该设备由电机、液压泵、过滤器、阀门及管路等构成。通过改变清洗设备的输出流量使得流体在不同尺寸的元件内部形成紊流,从而达到清洗元件的目的。使用该设备可以保证SCM中的清洁度达到相应的要求,从而提高SCM在使用过程中的可靠性。

水下控制模块应急解锁工具设计与分析

水下控制模块(SCM)是水下生产设备的核心单元,随着作业水深增加,必须采用专用工具才能实现可靠安装。对重庆前卫生产的QSCMⅡ代水下控制模块的锁紧及解锁过程进行分析,设计一个专用于其应急解锁的工具,从而实现其水下应急解锁。在此基础上,构建应急解锁工具驱动杆的有限元分析模型,并对驱动杆和连接螺纹的强度进行分析。研究结果表明:驱动杆最大应力位于最细轴颈处,最大应力为91.736 MPa,远小于材料屈服强度517.000 MPa;螺纹连接最大接触压力位于末端螺纹处,为24.176 MPa,小于螺纹材料的许用挤压应力。SCM应急解锁工具进行调试,满足设计要求,为以后水下控制模块及相关产品的设计优化提供思路。

水下控制模块信息安全测试技术研究

水下控制模块是保障水下生产系统与上部平台正常通信的核心设备,对于应用于我国浅水海域的水下控制模块,有效验证其信息安全功能至关重要。电磁兼容性是评估信息安全功能的重要内容,一方面要求设备在正常运行过程中对所在环境的其他设备造成的电磁干扰不能超过限值,另一方面要求设备对所在环境的电磁干扰具有一定的抵抗能力。依据标准GJB 151B—2013,研究适用于水下控制模块的基于RE102和RS103的信息安全测试技术,结合设备要求提出电磁兼容性方案。实际应用表明:该测试技术具有成本低、易实现、方便测量的优势,可为后续浅水海域水下控制模块的应用提供技术支撑。

深水油气田水下控制模块出厂测试方案研究

作为海上油气田水下生产系统的重要组成部分,水下控制模块制造成本高,设计复杂,维修难度大,一旦发生故障将会导致油气田停产。因此,在水下控制模块制造完成出厂之前,对其进行功能测试十分重要。目前,国内对水下控制模块的出厂验收测试研究较少。本文结合国内深水气田开发项目,对水下控制模块液压系统及电仪控制系统等出厂验收测试方案进行了深入研究,对未来国内深水油气田开发过程中的水下生产系统水下控制模块的设计及测试方案具有指导意义。

水下控制模块的技术分析与发展建议

简述了水下控制模块的组成和功能,介绍了Aker Solution公司和FMC公司的3种不同类型水下控制模块,阐述了其基本组成和主要功能。随后指出水下控制模块技术将朝着更智能、更可靠、更快速及全电控的方向发展。最后,就国内对水下控制模块的研发提出几点建议:及时掌握水下控制模块的前沿技术;充分借鉴国外成熟经验,开发设计符合当前操作习惯的水下控制模块;对水下控制模块的关键技术进行深入研究,保证控制系统安全可靠;建立试验平台,为水下控制模块创造试验条件;对水下控制模块中的液压控制阀、传感器等进行深入研究,最终实现水下控制模块的国产化。

模块化水下机器人控制系统设计

为了提高水下机器人控制系统设计的工作效率,提出了一种基于模块化思想的控制系统设计方法。模块化是指在对一定范围内的不同产品进行功能分析和分解的基础上,划分并设计生产出一系列通用模块或标准模块。把控制系统的硬件部分和软件部分按功能分解成一系列标准模块,将标准模块按照实际需要的设计结构进行组合,即可实现水下机器人控制系统的设计。采用这种模块化方法实现了水下机器人控制系统设计上的简单化,功能上的灵活化。

基于决策树的水下控制模块液压系统故障诊断方法

以国内首套国产化水下控制模块液压系统为研究对象,针对水下控制模块液压系统故障诊断中故障点的隐蔽性、故障原因的复杂性和交织性、相关因素的随机性等难点,分析水下控制模块液压系统的工作原理,确定水下控制模块液压系统的失效故障类型,分别提出基于决策树的水下控制模块低压油路和高压油路故障诊断模型及高效求解算法,准确有效地实现了水下控制模块液压系统的故障诊断。结果表明,水下控制模块液压系统低压油路易发生油路泄漏和堵塞故障,高压油路易发生DCV阀打开失败故障。研究结果能够为我国锦州某气田水下控制模块液压系统的故障诊断提供一定的理论参考和技术指导,对于预防油气泄露等有着重要意义。

水下控制模块的结构分析与设计

简述了水下控制模块的组成和功能,对水下控制模块的设计提出了要求,分析设计水下控制模块的结构要素。按照设计要求与实际需要,对水下控制模块的内部器件进行分析和选型,主要包括内部控制阀、蓄能器和底板液压接头,并简略阐述水下控制模块的组装。在现有技术的基础上,对水下控制模块做底板对接实验,最后把水下控制模安装到水下分离器上做联合测试,为国内水下控制模块的研制做了一些尝试和探索。

水下控制模块对接机构设计及对接试验

基于对水下控制模块对接过程及对接盘主要形式的深入调研,设计了一种新型的水下控制模块对接机构,并对装配精度、对接机构的定位精度进行了分析及计算,确定了零件实际加工的偏差要求。对基于该对接机构设计的水下控制模块样机进行了陆上对接及ROV操作下的锁紧试验,其结果验证了所设计的水下控制模块对接机构的合理性,为今后水下控制模块及类似产品的对接技术研发提供了参考。

水下采油树控制模块设计要素分析

水下控制模块安装在采油树本体上,用于控制采油树生产时井口的流量和压力,并控制多种采油工艺措施的实施。依据安全为本的设计理念,采用理论分析和试验验证相结合的方法,着重考虑功能和操作可行性,对水下采油树控制模块设计要素进行研究和分析。为水下控制模块的自主设计打下基础。

水下电子模块控制系统设计及应用

针对水下生产系统的工作特点,设计了一种具有多个控制通道及检测功能的SEM。模块内集成嵌入式控制器及功能电路,并通过水密电缆与外部的执行机构和传感器相连接。模拟试验证明,整个系统运行状态稳定,可以实现在水下对外部设备的电能供给和实时操控,以及对温度、压力等典型环境参数的采集处理。

水下控制模块锁紧结构分析及建议

水下控制系统是深水油气开发的核心系统,水下控制模块则是水下控制系统中的关键设备,国内对此正在进行初步研究。锁紧结构是水下控制模块的核心部件,在运输、安装和回收等过程中起着重要作用。分析了4种国外在役水下控制模块锁紧结构,总结了其主要组成结构、工作原理及各自优缺点,对国内在此方面的研究给出了建议。

水下控制系统电子模块壳体结构优化及试验验证

基于水下控制系统电子模块(SEM)轻量化的要求,确定了SEM结构方案,并对其耐压壳体进行了结构设计。对SEM壳体的失效模式进行了有限元分析,确定了其失效形式为屈服失效。在此基础上,采用一种基于响应面方程的多目标优化法建立了SEM壳体的响应面方程模型,应用Pareto遗传算法得到了响应面模型方程的全局最优解,从而得到壳体优化后的参数值;最后将所设计的SEM壳体采用优化后的结构尺寸加工制造成实体,并对其进行了高压舱试验验证,结果表明,优化后的SEM壳体质量较优化前降低了24.8%,且满足其在强度和稳定性方面的要求,实现了SEM轻量化的目标。本文研究成果对深水水下控制系统电子模块壳体结构设计具有较好的借鉴意义。

水下控制模块液压系统控制性能研究

为研究水下2 000 m控制模块SCM液压系统在不同工况下的控制性能,建立水下阀门执行器开启和关闭过程动力学模型、长软管模型、电液换向阀模型,对相关参数进行计算,利用AMESim软件对整个液压系统进行仿真,得出执行器、液压动力源和水下控制模块之间的系统压力、回油压差和执行器活塞杆位移的动态性能关系,同时在SCM测试装置上利用SCM液压系统开启一个和多个阀门执行器,得到开启执行器供油压降对液压系统执行性能的影响。结果表明:该液压系统能对12路油路进行控制,水下紧急关断8个执行器比单个执行器延长17 s;液压系统完全开启和关闭单个执行器的每个动作在10 s以内;开启的油路越多,新开启油路压降就会越小,响应速度越快。

水下控制模块的应用与设计分析

水下生产控制系统是一个庞大复杂的系统,其中水下部分的核心单元是水下控制模块,其可靠性是最关键的一个技术指标。通过对当前有代表性几家公司产品的介绍,阐述了其基本组成及主要功能,对水下控制模块的原理进行分析,并对设计中的技术难点进行分析,结合目前国内水下控制系统研发中重点关注的测试方法,为产品国产化提供充分的数据,降低用户的使用风险。

水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析

对接锁紧机构是水下控制模块的关键部件,计算出作业过程中需要水下机器人(ROV)提供的最大推力具有重要的实际意义。首先对锁紧机构的结构进行了分析,得到水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析方法。经过对仿真结果的分析,得到作业过程中需要ROV提供的最大推力值。分析结果验证了对接锁紧机构结构设计的可行性,并为作业ROV的选型提供理论依据。

水下控制系统测试台设计及试验研究

针对水下控制模块测试需求,文中设计了一种多功能水下控制模块测试台。水下控制模块(SCM)作为水下生产系统的核心部分,其安装成本高、难度大,且不便于在水下维护,因此,在其入水前必须对其进行严格的功能测试,确保在水下工作的可靠性。首先,对关于水下控制模块测试的相关技术和标准进行研究,得出水下控制模块在测试台上进行的测试主要包括内部静水压力测试、液压内部泄漏测试和液压系统功能测试;然后,基于被测水下控制模块的性能指标对测试台的机械结构和液压系统进行了设计,并对上述测试内容的测试方法进行了研究;最后,通过试验对测试台的测试功能进行验证。文中研究为我国设计和研制国产水下生产系统测试设备提供了宝贵经验。

水下控制模块锁紧机构设计

水下控制模块是水下采油树的重要组成部分,其长期处于水下高压状态,对其进行固定和锁紧至关重要。根据ISO 13628-8等相应规范,在考虑水下控制模块外形及锁紧力的基础上,利用Solidworks软件建模,对水下控制模块锁紧机构进行设计,同时利用经验公式对锁紧机构的强度进行计算。分析结果表明,设计的锁紧机构满足水下控制模块锁紧的需求。

水下控制模块的故障树分析研究

水下控制模块是水下生产系统的重要组成部分,若出现故障对于财产、人员安全以及海洋环境都有重要影响。对水下控制模块进行可靠性分析,可有效预测或控制故障的发生,减少与设备故障相关的风险。以某渤海油气田生产项目水下控制模块为研究对象,运用Simulation X建模仿真工具,以电磁换向阀输出端口功能异常作为顶事件,对高压液压回路进行故障树分析。通过定性分析,找出关键部件和主要故障模式,提出应重点关注并提高蓄能器和电磁换向阀的可靠性水平。通过定量分析,得到顶事件的发生概率为0.001 119 5。并提出设计改进措施,以提高产品的可靠性水平。研究方法和结论对水下控制系统的可靠性设计分析有一定的指导意义。