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机械设计 2020年第2期37卷 115-120页

作者：虞明星陈建长李怀亮于文太王福山马天亮李建楠吴仕鹏海洋石油工程股份有限公司天津300461 天津市精研工程机械传动有限公司天津300409

在分析海底管道回收工具原理与组成的基础上,通过FMECA分析,给出深水海底管道回收工具故障模式和影响等级,找到该产品使用过程中薄弱环节和危害性最大的故障模式,并提出相应的改善建议。在此基础上完成了耐环境设计、应力-强度设计、功... 详细信息

在分析海底管道回收工具原理与组成的基础上,通过FMECA分析,给出深水海底管道回收工具故障模式和影响等级,找到该产品使用过程中薄弱环节和危害性最大的故障模式,并提出相应的改善建议。在此基础上完成了耐环境设计、应力-强度设计、功能与耐久性验证等可靠性设计。

关键词：管道回收工具 FMECA 可靠性故障模式

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海底管道回收工具设计与缩比模型实验研究

海底管道回收工具设计与缩比模型实验研究

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作者：赵通哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着我国海底管道网络的扩大以及海洋能源开发的需求,对于海底管道铺设、抢修以及回收方面的设备与技术的需求也在日益提升。我国的海底管道回收技术与国外已经成熟的技术相比仍然有着很大的差距,为了推动国产海底管道回收技术发展,助... 详细信息

随着我国海底管道网络的扩大以及海洋能源开发的需求,对于海底管道铺设、抢修以及回收方面的设备与技术的需求也在日益提升。我国的海底管道回收技术与国外已经成熟的技术相比仍然有着很大的差距,为了推动国产海底管道回收技术发展,助力国家海洋能源发展战略,综合国内外的管道回收技术,对海底管道回收工具进行设计与研究,并进行缩比模型验证。通过对海底管道回收工具(PRT-Pipeline Recovery Tool)的作业环境以及作业流程进行分析,确定了 PRT的功能需求与总体设计方案,并通过模块化设计方法将PRT分为插入机构和液压系统两大主模块与吊装机构、平衡机构和清管器捕获机构三大辅助模块进行设计。针对工具回收管道的方式,建立插入机构的数值计算模型,对球-锥结构自锁性进行分析;通过赫兹接触理论对工具锁紧管道模型进行了求解,确定了液压系统参数及控制回路。通过对管道回收过程的分析,确定了 PRT的最大工作载荷发生在回收工作的末期,基于自然悬链线法建立了回收工作末期管线的稳态张力计算模型,并使用Orcaflex对管道回收过程进行了动态仿真验证,确定了 PRT的最大工作载荷表达式,并得到了12英寸300m水深管道回收工作中PRT的最大工作载荷。对PRT插入机构的零件具体尺寸与材料进行计算,利用有限元仿真软件确定了机构运动的可行性。通过相似理论建立了 12英寸PRT插入机构的缩比模型,并使用Adams和ANSYS对缩比模型和原型之间的动力学特性和结构强度方面进行了相似性验证;最后通过样机实验,对PRT插入机构的胀紧均匀性、自锁性和管道锁紧性进行了实验验证。结果表明,缩比模型样机能够均匀的胀紧管道并且拥有自锁性和对管道的锁紧能力。此外,在实验中发现,在管道回收过程中,PRT的球形接触体会对管道内壁造成损伤。为了减轻管道回收过程中PRT接触体对管道内壁造成的损伤,将PRT的接触体进行双近似模型的多目标遗传算法优化,并对优化后的接触体与插入机构进行了运动学可行性的验证。本文通过理论分析和缩比模型实验的方法,完成了对PRT的设计,并制作了插入机构的缩比模型实验样机,针对管道回收过程中管道内壁的损伤问题,进行了接触体的结构优化,为PRT的后续研究与工程应用奠定了基础。

关键词：管道回收工具插入机构赫兹接触理论缩比模型结构优化

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海底管道回收工具设计与试验研究

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石油工程建设 2020年第4期46卷 79-83页

作者：虞明星陈建长李怀亮于文太王福山马天亮吴仕鹏海洋石油工程股份有限公司天津300461 天津市精研工程机械传动有限公司天津300409 天津工程机械研究院有限公司天津300409

海底管道回收工具是海底管道维修的核心装备,通过分析海底管道回收工作流程及回收工具结构,指出钢球胀紧和内驱动控制是海底管道回收工具的核心技术。分析了钢球胀紧原理,得出胀紧机构锁紧与解锁条件,提出了内驱液压控制机理。为了保证... 详细信息

海底管道回收工具是海底管道维修的核心装备,通过分析海底管道回收工作流程及回收工具结构,指出钢球胀紧和内驱动控制是海底管道回收工具的核心技术。分析了钢球胀紧原理,得出胀紧机构锁紧与解锁条件,提出了内驱液压控制机理。为了保证海底管道回收过程可靠性和回收工具使用寿命,将钢球与海底管道的耦合模式设计为硬-软耦合,钢球与球笼、钢球与芯轴的耦合模式设计为硬-硬耦合,进行了胀紧机构有限元分析和产品设计。对研制的海底管道回收工具开展了试验装置和试验方法研究,并成功进行了试验验证。

关键词：管道回收工具设计试验研究

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