水下控制模块测试装置研制及实验研究

作     者：赵铁良 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾鹏

授予年度：2016年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：水下控制模块 测试装置 防振设计 

摘      要：能源是人类赖以生存的基础,我国又是人口大国,对于能源的依赖更加严重。石油作为目前世界上最重要的能源之一,日益受到世界各国的重视。现已探明的地球石油资源中的1/4和可以开采中的45%都埋藏在海底。海洋石油开采已经越来越受到各国重视。我国海洋工业起步较晚,目前只能在浅海领域进行自主勘探和开发,要想往深海领域发展首先要解决的就是水下采油生产系统的控制中枢——水下控制模块(SCM),但是SCM一旦在下水后出现问题,维修极不方便,且费用昂贵。因此就需要在下水前对SCM进行测试,保证各项性能指标达到要求。本课题通过对SCM及水下生产环境进行研究,总结出一套测试方案,并研制出一套测试装置。测试装置包括四部分:液压站、测试台、信号发生装置、电子测试单元。通过研究SCM工作环境和工作原理,提出相应的测试步骤,并通过SCM的性能和工作参数,确定测试装置设计的基本指标。然后初步提出SCM测试装置的设计方案。针对每个测试装置进行具体设计,其中液压站部分主要对液压原理进行设计,并对关键部件(如:泵、蓄能器)参数进行确定,确保可以输出稳定的压力油液,然后对液压站控制系统进行设计,同时又对油箱散热进行了 ANSYS仿真。SCM测试台部分主要对液压原理和结构进行设计。信号发生装置和电子测试单元两者都是对硬件搭建和软件编程进行设计。根据防振降噪要求,对测试装置液压系统进行减振降噪设计。主要针对泵的隔振、阀体降噪和输油管道防震三方面进行设计。其中通过加装质量块和弹性隔振垫的形式对泵进行隔振处理,通过加装迷宫盘片式多级降压调节阀对阀体进行降噪处理,通过ANSYS模态分析计算出管道固有频率,然后通过加装固定支架的方式对输油管道进行防振设计。根据测试要求,联合液压站、测试台、信号发生装置、电子测试单元和高压水舱对SCM进行实际测试。主要包含测试前设备检查和SCM测试试验两部分。其中SCM测试实验分为:SEM测试、液压系统测试、机械结构测试和高压水舱测试四部分。通过联合测试同时验证测试装置和测试方法是正确可行的。