Structure Design and Optimization of a New Type of Subsea Pipeline Connector

The basic configuration of a new type of subsea pipeline connector was proposed based on the press-fitting principle, and a parametric finite element model was created using APDL language in ANSYS. Combining the finite element model and optimization technology, the dimension optimization aiming at obtaining the minimum loading force and the optimum sealing performance was designed by the zero order optimization method. Experiments of the optimized connector were carried out. The results indicate that the optimum structural design significantly improved the indicators of the minimum loading force and sealing performance of the connector.

不同连接节点的重型管道支吊架承载性能研究

随着装配式建筑的快速发展,装配式管道支吊架的应用范围越来越广,与传统焊接支吊架相比,装配式支吊架具有施工效率高、环境污染小等优势。目前针对装配式重型支吊架的设计规范及相关研究较为缺乏,因此针对不同连接方式的装配式重型支吊架展开足尺试验研究,结合数值仿真与理论分析,探究不同连接节点支吊架的破坏形态与承载能力。研究结果表明:不同节点的支吊架破坏形式均表现为横梁弯扭破坏,且符合极值点失稳特征;使用槽钢横梁及半槽型连接件的支吊架承载力明显低于采用端板连接的H型钢横梁支吊架,外伸竖向端板连接结构的承载力优于平齐竖向端板连接,也优于水平端板连接节点;在进行理论计算时,半槽型连接节点和外伸端板连接节点可采用半刚接模型计算,平齐端板连接节点可采用铰接模型计算,4种节点形式的支吊架整体稳定系数均高于规范计算数值,能够满足整体稳定性的要求。

带装配偏差下的飞机管路连接件密封性能分析

为解决飞机管路连接件在装配过程中对密封性能影响的问题,首先根据管路连接件的实际结构,建立飞机管路连接件有限元模型。根据现有轴向预紧力和拧紧力矩的转化公式对轴向预紧力和拧紧力矩进行转换,方便后续仿真分析中对管路连接件轴向预紧力的施加。随后对管路连接件进行有限元仿真分析,根据现行航标规定得出不同拧紧力矩与装配偏差对密封性的影响。结果表明:装配偏差均会对管路密封性能产生较大的影响,并且轴向偏差对管路密封性能影响最大。为减少装配偏差对管路密封性能的影响,应首先避免装配过程中产生正轴向偏差。

海底管道水下连接器技术综述

随着石油天然气能源开发逐步向海洋发展,海底管线作为海底石油天然气生产运输的重要枢纽,其安全性越来越受到关注。采用水下管道连接器是目前国际上快速连接和修复海底管道的主要方法。基于此,综述了国内外水下连接器的发展现状,分析了各类水下连接器的优缺点,并对其未来发展进行展望。

深水海底管道套筒连接器设计与分析

套筒连接器用于水下生产系统海底管道末端连接,采用远程操作工具遥控安装,解决了深水高压密封和无潜快速安装的难题.论文建立了接触数学模型,通过有限元对连接器模型进行接触分析,得到接触特性,研究预紧载荷与垫片轴向载荷的关系.给出了套筒连接器系统整体方案,设计了套筒连接器,采用套筒、卡爪、高颈和透镜垫结构,利用套筒径向预紧实现透镜垫轴向密封.进行打压试验,实现65MPa高压密封,表明套筒连接器密封性能安全可靠,结构设计合理,验证了有限元模型的正确性.

海管终端连接装置设计研究

该文对水下海管终端连接装置进行研究,自主设计并建造了一种展翼式海管终端连接装置,同时在我国南海300m水深某油田得到实际应用,实现了水下系统管道连接领域的国产化。结合此装置积累的实际经验,重点介绍其设计和建造过程中主要考虑的问题和解决方法,对今后类似项目有一定的借鉴作用。

海底管道连接器试验台液压控制系统模拟

针对海底管道连接器专用测试平台进行了液压系统的联合仿真.根据液压原理图和控制方框图使用AMEsim软件对液压控制系统进行模拟,通过仿真结果分析液压缸运动的同步性和活塞杆受力情况,以及系统保压时活塞杆作用力的变化情况.通过模拟得到液压缸在运动和加载情况下误差能够保证在3%范围内,多只液压缸同时动作时能够保证很好的稳定性,在扭矩加载时两只液压缸达到最大位移和加载力相差0.8 s,误差为2.8%<3%,满足试验需求,试验台液压系统具有良好的性能.

国产机械连接器在海底管道维修中的应用

机械连接器在海底管道维修领域已广泛应用,由于受到国外公司的技术垄断与技术封锁,机械连接器都依赖进口。文章介绍了首套国产机械连接器在海底管道维修中的应用,包括:国产机械连接器的使用背景,安装前的准备工作以及安装程序。安装过程包含了辅助工具的准备、管道直度和椭圆度测量、就位、螺栓紧固、自密封试验、防腐处理以及保护。该机械连接器的成功应用打破了国外专业公司的技术垄断,填补了国内空白,为机械连接器的国产化奠定了基础,具有很好的推广价值。

基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具设计

为解决深水大口径油气管道卡箍式连接件安装不便的问题,设计了基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具,主要包括连接件库、机械手、液压力矩扳手和控制系统等。设计的机械手既能满足抓取的唯一性,又能保证连接件不会滑落。根据力学特性对机械臂闭合液压缸的运动情况进行了分析,得出了重心位置会对连接件的运动速度造成影响的结论。连接件库的设计使得装置减少了升降频率,减少工作循环时间。安装机具在无人遥控潜水器的配合下进行作业,可以实现大口径油气管道卡箍式连接件的快速安装。最后结合制作的实物模型对连接件的安装作业流程进行了说明。

渤海海域海底管道应急抢修备件存储策略

渤海海域海底管道具有数量多、分布密集、风险高的特点。为保证海底管道应急抢修的顺利实施,很有必要进行一定规格数量的关键抢修备件的存储。介绍了渤海海域海底管道应急抢修备件存储策略,包括备件的选型依据、备件存储的类型和数量以及备件存储的原则。

深海油气管道连接器密封机理与多目标优化研究

深海油气管道连接器的结构参数直接影响其密封性能,因而对连接器进行密封机理分析与结构参数优化研究具有重要的意义。为此,首先分析了金属接触静密封的形成机理,建立了连接器形成可靠密封的临界条件;基于接触力学推导出临界弹塑性接触压力均值的计算公式,并计算出219 mm连接器的临界值为370 MPa;应用ANSYS参数化设计语言（ANSYS Parametric Design Language,APDL）,对连接器的结构参数进行了灵敏度分析,确定了影响密封性能的5个关键结构参数。进而以主、次密封面上的接触压力方差为2个目标,以主、次密封面上的接触压力均值和最大塑性应变为约束变量,运用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA）对连接器进行了优化设计,结果表明：接触压力方差显著减小,接触压力均值大于370 MPa,塑性应变较小。最后对优化前后的深海管道连接器进行了水压和拉伸试验,结果表明：优化之后的连接器承受水压能力大于设计极限压力18 MPa,承受轴向拉力大于7.0×10-5 N。该方法对于其他尺寸深海管道连接器的设计具有参考价值。

海底双重保温管道水下修复工程实例

海底管道除直径大小不同外 ,还有单层管和双层管之分 ,因此海底管道的维修技术、方法和施工机具等也各不相同。结合涠洲油田海底管道修复工程的实例 ,介绍海底双重保温管道的水下维修技术。

套筒式海底管道连接器力学性能分析

通过SolidWorks建立了套筒式连接器的三维模型,并将该模型导入ABAQUS分析了其在外压及内压荷载下的力学性能。实际工况为工作内为34.5 MPa,工作水深1500 m,本文分析了在该工况下套筒式连接器对中、锁紧机构在执行过程中的应力分布情形,同时分析了卡爪与驱动环之间的自锁情况。文章同时对连接器在内压荷载及外压荷载下的密封性能进行了重点分析,具体研究了卡爪和密封圈在设定工况下的应力分布并进一步导出其应力云图、位移云图。通过上述分析可知,该型套筒式连接器选材、设计参数合理,可有效保证连接和密封性能的可靠性,并具有一定的安全冗余度。

油气管道智能封堵机器人新型双球面连接器研究

本文所设计双重球面抱合的球铰式可过线万向连接器,用于机器人各单元间的连接与通讯。并且介绍了该连接器的创新性与特点,采用多体动力学仿真分析其轴向载荷对转动角速度及转动力矩的影响;进行转弯实验,对比理论与实际转向角度,测试转动的力矩大小。结果表明:连接器的理论和实际的转向角度相差仅为5°,转向过程中,球头杆先转动到极限位置后接触到球壳体,然后球头杆和球壳体共同转动到达极限位置;转动实验所测的转动力矩与理论计算值较为接近。

海上装配式输油管道连接处强度分析

海上装配式输油管道通常是用连接器将各管段连接而成,其连接器的抗弯、抗拉能力与管道本体有很大的差异。通过Solid Works建立管道连接处的分析模型,计算管道能够承受的最大正应力和最大弯矩,利用有限元分析软件Solid Works Simulation分析管道连接处的抗弯强度和抗拉强度,为管道连接器的优化设计提供依据,为工程设计提供参考。分析结果表明:加强连接器的强度不低于管道本体强度,整个管道系统没有出现强度薄弱的地方,满足安全要求。

Tomcat结构分析

本文分析了Tomcat的连接器组件和容器层次结构以及各种相关支持组件。

基于AMESim的深水连接器驱动环液压缸同步仿真

深水垂直套筒式连接器工作过程中最重要的环节是卡爪合拢锁紧密封件,而为了给密封件提供均匀分布的预紧力,3驱动环液压缸的同步运动尤显重要。为此,应用AMESim软件建立了3驱动环液压系统仿真模型,对深水垂直套筒式连接器驱动环3个液压缸进行同步仿真分析。分析结果表明,不同负载对系统同步有很明显的影响,且随着偏载差值的增大,系统同步误差增大,压力损失增大;分流集流阀对液压缸同步有明显的改善作用,消除了系统活塞杆的不稳定运动,控制了系统的流量及活塞杆的运动同步性,改善了系统的动态性能,有利于深水垂直套筒式连接器功能的实现。

飞机管路连接件装配偏差对密封性影响的仿真分析与试验验证

为研究管道装配偏差对管路连接件密封性能的影响规律,建立管道连接件模型,提出有效密封的判定条件,并通过静力学仿真分析管接头接触面摩擦因数、管道装配偏差(轴向、径向及角度)对管接头连接件密封性能的影响。结果表明:拧紧力矩的增加会使密封性能增强,但超过某一极限值,管路连接件可能发生破坏;管接头与管道接触面的摩擦因数增加,密封性能降低;装配过程中的轴向偏差会降低密封性,甚至失去密封性;径向偏差和角度偏差会稍稍降低密封性,但管道会出现塑性变形。建立管道密封试验系统,试验验证了仿真分析的正确性。

水下卡爪式连接器安装工具设计研究

在海洋石油管线连接中多采用卡爪式连接等机械连接方式,针对此类连接器的安装与维护,设计了一套水下卡爪式连接器安装工具。对此安装工具进行了机械结构的设计,并将其工作过程分为下放、软着陆、加载、二次锁紧、回收五个步骤,将安装工具各部件在工作过程中的作用进行了介绍。针对安装工具关键受力部件在工作过程中受力变化的问题,采用分步分析的方法,找出各个部件在工作过程中受力最大的步骤,建立模型,找出各个部件的受力位置并对其施加约束,从而进行有限元分析,得到各个部件的应力及应变。将数据与其所用材料Q345-D的力学性能相比,完全符合设备的工作要求。

水下管道连接器设计研究及应用

通过对水平机械式管道连接器和垂直液压式管道连接器的深入研究,根据实际使用工况确定两种连接器的总体设计方案。连接器主要由HUB、金属密封、锁紧机构及导向机构组成,通过计算对关键部件强度进行校核,并通过对样机的密封、振动及高低温测试验证金属密封在模拟工况下的密封性能。根据水下安装需要设计连接器自动导向对中功能,分别设计有初级导向及精导向结构设计,通过工厂模拟功能测试及现场安装使用反馈,导向对中功能显著提高了连接器水下连接的效率及成功率。