水下控制模块设计及安装技术研究

摘要

水下控制模块（SCM）是水下控制系统的核心装置，经过多年的研究，其功能和可靠性在不断地完善和改进，目前国内已经具备了独立设计制造的能力，并实现了浅水的示范应用，现逐渐走向深水领域。但是如何把水下控制模块平稳可靠的安装到水下生产设施上是目前面临的难题。本文在充分调研国内外水下控制模块及其安装技术的基础上，首次对阀板一体式水下控制模块以及安装工具（MRT）相关技术进行研究，提出了SCM与MRT的总体方案，完成了结构设计及力学分析，下放与回收的仿真研究，并进行了SCM实验研究及安装对接分析。
　　在明确SCM主要功能及技术要求的基础上，对水下控制模块的浅水和深水安装方法与作业工况进行分析，提出一种适合水下1500m控制要求的阀板一体式水下控制模块，以及与之相配套的安装工具设计方案，初步设计了SCM与MRT液压系统，并完成SCM与MRT的整体涂层防护与阴极防护相结合的防腐蚀设计。
　　针对1500m水深的海洋环境，对阀板一体式SCM的壳体、对接盘、锁紧装置以及吊装装置进行设计，基于该SCM的结构特点，对水下控制模块安装工具的升降装置、锁紧装置和缓冲装置等部件进行设计，同时对两种装置的关键部件进行力学分析。
　　对海洋吊装不旋转钢丝绳的结构特点以及影响吊装的环境载荷进行分析，确定系统在吊装过程中的水平偏移规律，来指导SCM水下安装定位；针对水下控制模块在一般工况下的作业特点，应用湍流模型对系统的下放与回收绕流场进行模拟，得到设备流体动力学特性，明确影响安装的主要要素，为绞车收放速度的控制提供理论依据；针对设备在水面复杂海况下的作业过程，采用欧拉多相流模型，分析系统出水过程，为设备出水稳定性的控制提供支持。
　　通过SCM与分离器的联合实验，验证对接机构设计的合理性、作业的可靠性以及SCM控制与监控性能，同时研究MRT的作业过程，以及MRT与SCM的水下安装导向对接技术。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2课题来源、目的及意义

1.3水下控制系统国内外发展现状

1.4水下控制模块安装技术发展现状

1.5论文的主要研究内容

第2章 SCM与MRT总体方案设计与研究

2.1 SCM安装方法与作业工况

2.2 SCM方案设计与研究

2.3 MRT方案设计与研究

2.4防腐蚀方案研究

2.5本章小结

第3章 SCM与MRT结构设计及力学分析

3.1 SCM结构设计

3.2 MRT结构设计

3.3本章小结

第4章 SCM与MRT下放与回收仿真研究

4.1吊装技术分析

4.2绕流场分析

4.3出水过程欧拉多相流分析

4.4本章小结

第5章 SCM性能实验及安装技术研究

5.1 SCM对接性能实验

5.2 SCM控制性能实验

5.3 SCM安装技术分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢