水下控制模块测试装置液压系统设计

摘要

随着经济的不断发展，人们在能源上的消耗也越来越大，海洋石油资源越来越受到世界各国的重视，尤其是深海油气的开发。然而我国在海洋石油领域的技术还比较落后，特别是深水作业方面的技术，我国才刚刚起步。水下控制模块是深水水下油气生产设施控制系统的关键部件，负责控制和监测水下生产设施，完成水下油气生产。由于水下控制模块（SCM）造价昂贵，水下维修困难，在下水安装前需要对水下控制模块进行测试，这样才能保证水下控制模块在功能和性能上满足使用要求。水下控制模块测试装置的设计与研究对促进我国水下生产设施的发展具有重要意义。
　　首先，通过对水下控制模块的功能、工作原理和其主要构成的研究，确定了测试装置的总体设计方案。测试装置包括：SCM测试台、测试液压源、信号发生装置和电子测试单元。通过对水上主控站和水下生产设施内传感器信号的研究确定了电子测试单元和信号发生装置的方案；通过对水下生产设施执行器和SCM液压系统的研究确定了SCM测试台和测试液压源的方案。根据SCM测试要求分析了测试装置的工作原理。
　　其次，通过对水下控制模块在水下工作时，控制执行器打开和关闭时所需要的压力和流量进行分析计算，确定了测试液压源的压力和流量。并根据测试液压源的功能性能要求，设计了测试液压源的液压系统和电控系统，并对液压源的液压元件选型进行了计算。
　　再次，根据SCM测试台的功能性能指标，设计了SCM测试台液压系统。并根据SCM测试台液压系统设计了SCM测试台的机架、对接盘以及操纵面板，并对SCM测试台机架和对接盘进行了力学强度分析。根据水下控制模块的工况制定了SCM液压测试方法。
　　最后，介绍了AMESim软件，对SCM电液控制阀进行了数学分析。并利用AMESim软件对测试液压源和SCM电液控制阀进行建模。根据典型的液压测试方法搭建液压测试系统模型，对搭建的模型进行动态仿真，仿真结果显示该水下控制模块测试装置液压系统设计的合理并显示了SCM的液压测试方法能验证SCM的液压阀是否符合要求。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水下控制模块（SCM）国内外发展现状

1.3 国内外水下控制模块测试装置简介

1.4 国内外水下生产系统液压源简介

1.5 课题研究目的及意义

1.6 本文主要研究内容

第2章 水下控制模块测试装置总体方案设计

2.1 水下控制模块的功能

2.2 水下控制模块的工作原理与构成

2.3 水下控制模块测试装置总体方案确定

2.4 本章小结

第3章 测试液压源的设计

3.1 测试装置液压系统压力和流量的确定

3.2 测试液压源液压系统的设计

3.3 测试液压源电控系统的设计

3.4 液压元件选型的计算

3.5 本章小结

第4章 SCM测试台的设计

4.1 SCM测试台液压系统的设计

4.2 SCM测试台机械结构的设计

4.3 SCM液压测试方法

4.4 本章小结

第5章 测试装置液压系统的仿真

5.1 仿真软件的介绍

5.2 SCM液压控制阀的数学模型

5.3 仿真建模及参数设置

5.4 液压系统仿真分析

5.5 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