水下连接器温度压力测试方法研究及测试系统设计

摘要

国内水下连接器还处于研制阶段，对于水下连接器配套测试设备、测试标准及测试方案都没有深入的研究。本文针对海洋石油运输管道的卡爪式、卡箍式和螺栓法兰式水下连接器的验证性测试要求，设计了一种新型的水下连接器温度压力测试系统。水下连接器测试方法研究和测试系统研制对我国水下连接器的产业化发展有着重要意义。
　　为了确定水下连接器测试内容和指标，对GB/T22513、ISO13628、API SEPC17D、ISO13679、ISO21329、API Spec6A等国内外相关的权威标准进行了研究，确定了水下连接器温度压力测试和温度压力循环测试的设计参数，确定了水下连接器的静水压力测试、压力温度与外力载荷复合测试、温度压力循环测试的方案。
　　对卡爪式、卡箍式、螺栓法兰式3种水下连接器的温度特性、压力特性及尺寸要求等方面进行了分析，确定温度压力测试系统的测试性能要求，包括：测试压力范围、等级、稳压性能、温度范围、升降温速度、温度稳定性等；对静水压力测试、液压温度与外力载荷复合测试、温度压力循环测试等几种测试过程进行了分析，设计了温度测试装置的加热、制冷、高温恒温、低温恒温4种工作模式，压力测试装置的供油、供压、保压、控压和泄压5种工作模式，完成了温度压力测试系统的工作流程的设计。
　　压力测试装置主要包括大流量高压力泵组、双级背压组和电磁控制气动调压部分3部分，压力测试装置在完成水下连接器的压力测试的同时，还可以与温度测试装置结合对水下连接器进行温度压力复合测试。论文对液压泵、液压阀及油箱等主要元器件进行了选型与计算；使用AMESim软件对压力测试装置工作过程进行了仿真，得到了间断测试和连续压力测试的压力加载、水下连接器的入口和出口流量等曲线，并针对曲线反映的冲击问题对压力测试系统控制方案进行了改进，得出了合理可靠的压力测操作方案。
　　温度测试装置分为加热单元、制冷单元、保温单元3个部分，通过分析最终选用在油箱处加热的加热方式、液氮汽化的制冷方式、保温材料及温度补偿结合的保温方式；对测试样本的变温过程进行了理论计算和有限元分析，得出了测试样本升温过程和降温过程的温度时间曲线及换热率时间曲线；并计算分析了加热器的发热、制冷器的换热、保温材料的导热以及温度补偿加热器的功率。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 课题来源、目的及意义

1.3 国内水下连接器测试系统发展状况

1.4 国外水下连接器测试装置发展状况

1.5 论文主要研究内容

第2章 水下连接器温度压力测试方法研究

2.1 引言

2.2 水下连接器测试标准研究

2.3 水下连接器温度压力测试方案设计

2.4 本章小结

第3章 水下连接器温度压力测试系统研究

3.1 引言

3.2 温度压力测试系统测试性能要求

3.3 温度压力测试系统的测试工作模式

3.4 测试流程研究

3.5 本章小结

第4章 水下连接器压力测试装置设计及仿真分析

4.1 引言

4.2 压力测试装置方案设计

4.3 压力测试装置液压原理设计

4.4 液压系统主要元器件

4.5 液压系统仿真

4.6 本章小结

第5章 水下连接器温度测试装置研究

5.1 引言

5.2 温度测试装置方案设计

5.3温度测试装置测试过程分析

5.4 温度测试装置参数计算

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢