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海底油气水平管道连接器关键技术研究

作　者: 石东兵
导　师: 王茁
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 水平管道连接器 密封接触分析 阀控液压缸 同步控制
分类号: TE832
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
引　用: 1次
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内容摘要


海底油气水平管道连接器是深海油气管道系统应用广泛的一种快速连接装置,能够快速、准确地进行连接。水平管道连接器适用于各种软管的连接,经过多年的研究与发展,国外已经形成系列化商品。本文主要目的是针对海底油气水平管道连接器的工作特点,进行水平管道连接器关键技术的研究,根据设计要求,研制一台适用于12海底油气管道的水平连接器。本文介绍了国内外海底油气水平管道连接器的发展现状,总结了管道连接器的工作原理以及实现方式。通过对国外系列化水平管道连接器工作原理的分析,提出了海底油气水平管道连接器的总体方案,对机械结构、密封方式以及液压控制系统进行初步设计。对水平管道连接器的机械结构进行了详细设计,根据其设计要求,对主要零部件进行强度校核；根据密封要求,对其密封设计进行接触分析,得出密封圈实现密封的压缩量,从而确定出液压系统同步油缸的行程。根据水平管道连接器实际的工作环境和条件确定了液压系统的动力源参数。进行了连接机构液压伺服同步系统的方案研究,推导出了阀控对称液压缸电液数字伺服系统的传递函数,并对其主要性能进行了仿真分析,并引入PID控制器,对双缸同步控制进行调节,使同步误差控制在系统允许范围内。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-23
  1.1 概述  11-13
  1.2 管道连接器的主要形式  13-16
    1.2.1 螺栓法兰连接器  14
    1.2.2 快速接头Morgrip  14-15
    1.2.3 液压卡爪式法兰连接器  15-16
  1.3 国内外管道连接器的发展概况  16-21
    1.3.1 国外管道连接器发展现状  16-21
    1.3.2 国内管道连接器发展现状  21
  1.4 论文研究的主要内容  21-23
第2章 水平管道连接器的总体方案设计  23-34
  2.1 水平管道连接器的工作原理分析  23-27
  2.2 水平管道连接器总体方案设计  27-28
    2.2.1 水平管道连接器设计要求  27
    2.2.2 水平管道连接器总体方案  27-28
  2.3 水平管道连接器的总体结构  28-33
    2.3.1 水平管道连接器的总体构成  29
    2.3.2 水平管道连接器的设计技术参数  29-30
    2.3.3 水平管道连接器的主机构成  30-31
    2.3.4 水平管道连接器的液压控制系统初步设计  31-32
    2.3.5 水平管道连接器的工作原理  32-33
  2.4 水平管道连接器的密封方案设计  33
  2.5 本章小结  33-34
第3章 水平管道连接器的机械结构研究  34-54
  3.1 水平管道连接器的机械结构  34-35
  3.2 水平管道连接器的对准机构  35-37
    3.2.1 水平管道连接器对准机构的组成  35
    3.2.2 水平管道连接器对准槽的有限元分析  35-37
  3.3 水平管道连接器的连接机构  37-53
    3.3.1 连接管道和法兰的设计分析  38-42
    3.3.2 密封圈设计与分析  42-48
    3.3.3 驱动环的设计与分析  48-50
    3.3.4 卡爪的设计与分析  50-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章 水平管道连接器液压系统的设计  54-65
  4.1 水平管道连接器液压系统设计  54-58
    4.1.1 液压系统工作原理  54-56
    4.1.2 水平管道连接器的液压系统设计  56-58
  4.2 水平管道连接器液压元件设计  58-61
    4.2.1 液压缸的设计与选用  58-59
    4.2.2 液压系统阀类元件的设计与选用  59-60
    4.2.3 蓄能器的设计与选用  60-61
    4.2.4 滤油器的选择  61
  4.3 水平管道连接器的液压系统仿真  61-64
    4.3.1 水平管道连接器液压系统连接回路模型的建立  61-63
    4.3.2 基于MATLAB/Simscape的液压系统仿真  63-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章 水平管道连接器液压系统同步研究  65-88
  5.1 液压缸同步方式的设计  65-72
    5.1.1 开环控制同步回路  65-69
    5.1.2 闭环同步控制回路  69-72
  5.2 水平管道连接器电液伺服系统的模型  72-81
    5.2.1 阀控缸18的开环系统数学与模型传递函数  73-79
    5.2.2 阀控缸19的闭环系统数学模型与传递函数  79-80
    5.2.3 总系统数学模型  80-81
  5.3 基于MATLAB/SIMULINK的双缸同步仿真研究  81-87
    5.3.1 仿真参数设定  81-82
    5.3.2 基于MATLAB/Simulink的双缸同步线性仿真  82-87
  5.4 本章小结  87-88
结论  88-89
参考文献  89-94
攻读读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  94-95
致谢  95

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气储存与运输 > 油气输送与运输 > 管道输送
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