全电式水下控制模块研究及实验测试

发布时间：2021-10-25 15:37

　　水下生产系统是海洋油气开发的重要生产方式,其中全电式水下生产系统具有响应速度快,功耗小,成本低,扩展性强,零排放等优点,更适应于深水环境下的油气井开发,是未来海洋油气开发的重要方向。全电式水下控制模块是全电式水下生产系统的核心装备,本课题研制出国内首台500米水深全电式水下控制模块原理样机。本论文完成了全电式水下控制模块总体方案设计与结构研究,搭建了双冗余控制系统,并完成了全电式水下控制模块原理样机的实验研究,具体完成的工作如下:在分析了全电式水下控制系统工作原理的基础上,提出了全电式水下控制模块的设计要求以及性能指标,完成了全电式水下控制模块机械结构及电气系统的总体方案设计。完成了耐压壳体、对接锁紧机构、水下ROV操作电连接器的结构研究。针对水下电子模块及驱动箱,采用有限元法完成了二者的温度场分析、耐压壳体强度及稳定性分析。完成了锁紧机构的结构设计,通过对锁紧过程的力学分析和锁紧块、剪断销的ANSYS仿真,完成了锁紧块斜面接触强度与剪断销剪切强度分析。完成了对接盘的布局设计,确定了对接盘上电连接器布置方式,完成了对中精度的计算及对接盘的ANSYS应力应变分析,保证了对接盘上电连接器的... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 课题来源、目的及意义
    1.3 水下生产系统
        1.3.1 水下生产系统概述
        1.3.2 全电式水下生产系统介绍
    1.4 全电式水下控制系统研究现状
        1.4.1 国外全电式水下控制系统研究现状
        1.4.2 国内全电式水下控制系统研究现状
    1.5 水下ROV操作电连接器发展现状
        1.5.1 水下ROV操作电连接器国外发展现状
        1.5.2 水下插拔式连接器国内发展现状
    1.6 论文主要研究内容
第2章 全电式水下控制模块总体方案设计
    2.1 全电式水下控制系统工作原理
    2.2 全电式水下控制模块设计要求及技术指标
    2.3 全电式水下控制模块总体结构方案设计
    2.4 全电式水下控制模块电气系统方案设计
        2.4.1 全电式水下控制模块电气系统方案研究
        2.4.2 全电式水下控制模块电气系统方案设计
    2.5 本章小结
第3章 全电式水下控制模块结构研究
    3.1 耐压壳体温度场与强度分析
        3.1.1 耐压壳体材料确定
        3.1.2 耐压壳体结构温度场分析
        3.1.3 耐压壳体的强度与稳定性分析
    3.2 对接锁紧机构强度分析
        3.2.1 锁紧机构结构设计
        3.2.2 锁紧块接触力分析
        3.2.3 剪断销强度分析
        3.2.4 对接盘定位结构设计
        3.2.5 对接盘的强度校核
    3.3 水下ROV操作电连接器插拔力及温度场研究
        3.3.1 水下ROV操作电连接器基本功能及性能指标
        3.3.2 水下ROV操作电连接器整体结构设计
        3.3.3 水下ROV操作电连接器插拔力研究
        3.3.4 水下ROV操作电连接器温度场的数值模拟
    3.4 本章小结
第4章 全电式水下控制模块控制系统设计
    4.1 全电式水下电子模块硬件系统设计
        4.1.1 全电式水下电子模块控制模块设计
        4.1.2 全电式水下电子模块控制电路设计
        4.1.3 电源模块设计
    4.2 全电式水下电子模块软件系统设计
        4.2.1 系统任务的划分与建立
        4.2.2 软件系统初始化
        4.2.3 应用软件结构
        4.2.4 主作业模块设计与实现
        4.2.5 CAN通讯模块设计与实现
        4.2.6 数据采集设计与实现
        4.2.7 TCP通讯模块设计与实现
    4.3 驱动器设计
        4.3.1 驱动器硬件设计
        4.3.2 驱动器软件设计
    4.4 本章小结
第5章 全电式水下控制模块实验测试
    5.1 测试对象及测试平台搭建
        5.1.1 测试对象
        5.1.2 测试平台的搭建
    5.2 全电式水下控制模块实验测试
        5.2.1 全电式水下控制模块监测功能测试
        5.2.2 全电式水下控制模块控制功能测试
        5.2.3 全电式水下控制模块机械系统测试
    5.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]全电式水下阀门执行器设计及多电机同步控制策略研究[J]. 王向宇,刘培林,贾鹏,张磊,王洪海,王素.  中国海上油气. 2017(05)
[2]基于CANopen协议单节点甲烷气体检测仪设计[J]. 刘洋.  通讯世界. 2017(14)
[3]一种基于VxWorks的高速实时数据记录系统的设计[J]. 韩新丽.  电子测试. 2017(02)
[4]水下插拔电连接器的研制[J]. 何立岩,李智刚,何震.  机电元件. 2016(06)
[5]基于矢量控制的永磁同步电机控制算法设计[J]. 邹祎.  信息通信. 2016(12)
[6]基于DSP的伺服电机驱动器的设计[J]. 李满,江剑.  机械制造与自动化. 2016(05)
[7]基于嵌入式操作系统VxWorks的PXI实时读写接口设计[J]. 杨文豪,焦新泉,储成群.  仪表技术与传感器. 2016(10)
[8]深水水下生产技术发展现状与展望[J]. 李清平,朱海山,李新仲.  中国工程科学. 2016(02)
[9]论我国深海工程装备的发展与海洋强国的崛起[J]. 李震,王佳红.  海洋开发与管理. 2016(01)
[10]高温电连接器有限元热分析与接触件插拔试验[J]. 许成彬,潘骏,陈文华,贺青川,张利彬,梁俊.  工程设计学报. 2015(03)



本文编号：3457699