深海管道自动法兰连接机具关键技术研究

摘要

随着世界石油资源的日渐衰竭，石油资源的开发已从陆地转向海洋，从浅海转向深海。论文主要内容是国家863计划——深水海底管道铺设技术子课题的一部分，该课题对水下管道自动对接机具进行了深入的研究，从而在开发深海能源方面迈出重要一步。 论文研究了深水海底管道的水下回接技术，确定了一系列边界条件，对管道和法兰进行了详细的设计。深水海底管道回接系统主要是通过一个水下机器人ROV控制一整套对接工具自动完成管道的机械对接。 论文提出了一种自动法兰连接机具方案，该机具由两部分组成，即螺母库和螺栓库。螺母库存放螺母并拧紧螺母，螺栓库存放螺栓并插入螺栓。螺母库安装在焊接有固定法兰(普通法兰)的一侧，螺栓库安装在焊接有活动法兰(旋转环法兰)一侧，通过两个工具的配合，完成螺栓的张紧，实现管道的法兰连接。 论文设计出了一种拉伸预紧及位置补偿扳手系统，该系统的拧紧方式和常规方式不同，以一种逆向自动拧紧方式完成了深水海底管道法兰的连接。该扳手系统主要的设备为拉伸预紧扳手，和普通扳手相比，它具有全自动、拉伸预紧、位置补偿和定力矩的特点，应用于海底管道法兰的对接。 通过ANSYS和ADAMS软件对扳手系统进行了静力学和运动学仿真，验证了其结构强度的可靠性和运动过程的合理性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2课题来源目的及意义

1.2.1课题来源

1.2.2课题研究目的

1.2.3课题研究意义

1.3国内外水下回接技术的发展概况

1.3.1国外水下回接技术发展概况

1.3.2国内水下回接技术发展概况

1.4论文主要研究内容

第2章自动法兰连接机具总体方案研究

2.1引言

2.2深水海底管道回接过程

2.3总体方案设计

2.3.1管道和法兰设计

2.3.2法兰连接机具总体方案研究

2.4本章小结

第3章自动法兰连接机具的研究

3.1引言

3.2自动法兰连接机具样机工作原理

3.2.1螺母库样机原理分析

3.2.2螺栓库样机原理分析

3.2.3自动法兰连接机具样机工作过程

3.3自动法兰连接机具施工环境分析

3.4本章小结

第4章 拉伸预紧及位置补偿方法研究

4.1引言

4.2拉伸预紧及位置补偿方法研究与设计

4.2.1条件参数和限定

4.2.2拧紧方案分析

4.2.3拉伸预紧及位置补偿扳手系统原理分析

4.2.4扳手结构原理和运动链分析

4.2.5扳手补偿和误差分析

4.2.6拉伸预紧及位置补偿扳手系统工作过程

4.3拉伸预紧位置补偿扳手的设计与校核

4.3.1驱动力计算

4.3.2重要零件设计与校核

4.4本章小结

第5章扳手系统力学分析与仿真研究

5.1引言

5.2基于ANSYS扳手静力学分析

5.2.1拉伸预紧位置补偿扳手重要零件的强度分析

5.2.2扳手静力学分析总结

5.3基于ADAMS扳手运动学仿真

5.3.1拉伸预紧位置补偿扳手的运动学分析

5.3.2扳手运动学分析总结

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢