深水管道法兰自动连接机具关键技术研究及样机研制
发布时间：2022-09-27 20:28
随着陆上石油资源逐渐枯竭,世界各国越来越重视海上油气的开采。同时,海油开采技术的不断进步,促使海洋石油的开发由浅水向深水发展。海底输油管道作为深水油气开发建设工程的重要组成部分,是连续输送大量油气最快捷、最安全和最经济可靠的运输方式。深水石油管道连接需依靠自动化连接机具完成。本文以国家“863计划”重大专项《深水海底管道铺设技术》的子课题《深水海底管道水下回接技术及AUT检验设备国产化技术研究》为依托,为满足深水海底石油管道连接作业需求,系统开展深水管道法兰自动连接机具的应用研究。研制具有自主知识产权的深水海底管道连接设备,对提高我国在深海石油开发领域的技术水平,降低深海石油开采成本具有重要意义。 论文综述了国内外海底管道连接技术的发展概况,并着重介绍深水管道法兰自动连接机具的国内外发展现状,并对它们的优缺点进行对比分析。 根据管道法兰自动连接机具的技术要求,参考国外相关技术装备的设计经验,并考虑国内现有技术条件,提出了深水管道法兰自动连接机具的总体技术方案,包括机械本体结构、液压系统以及控制系统。机具结构采用模块化设计方法,由螺栓库、螺母库、拉伸器库组成。在对机具结构...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源和课题目的及意义
1.3 海底管道连接技术概述
1.3.1 海底管道连接方法
1.3.2 海底管道连接作业流程
1.4 法兰连接机具发展概况
1.4.1 国外法兰连接机具发展综述
1.4.2 国内法兰连接机具发展简介
1.5 深水管道法兰自动连接机具的关键技术
1.6 论文研究的主要内容
第2章 法兰连接机具总体方案
2.1 引言
2.2 法兰连接机具方案分析
2.2.1 法兰连接机具技术要求
2.2.2 法兰连接机具总体方案
2.2.3 法兰连接机具结构组成
2.2.4 法兰连接机具的作业流程
2.3 法兰连接机具的机械结构
2.3.1 内基架
2.3.2 螺栓库
2.3.3 螺母库
2.3.4 拉伸器库
2.4 法兰连接机具的液压系统
2.5 法兰连接机具的控制系统
2.6 法兰连接机具的防腐
2.7 本章小结
第3章 法兰连接机具动力供给装置设计及对接精度研究
3.1 引言
3.2 水下油路对接装置结构方案
3.2.1 对接装置总体方案设计
3.2.2 手爪运动轨迹及受力分析
3.2.3 油路对接装置误差分析
3.2.4 柔顺液压接头设计
3.3 油路插头对接成功率及精度分析
3.3.1 油路对接成功条件分析
3.3.2 油路对接成功概率模型
3.3.3 精度设计的数值计算
3.4 油路对接装置作业过程控制策略
3.5 本章小结
第4章 法兰连接机具螺栓引入机构研究
4.1 引言
4.2 螺栓引入过程分析
4.3 螺栓引入机构组成
4.4 螺栓引入动力学模型的建立
4.4.1 螺栓引入速度分析
4.4.2 套筒驱动力矩分析
4.4.3 螺栓引入碰撞过程动力学模型
4.5 螺栓引入机构动力学仿真
4.5.1 螺栓引入机构动力学建模
4.5.2 螺栓引入机构样机作业过程动力学仿真
4.6 螺栓引入试验
4.7 套筒马达同步性研究
4.8 本章小结
第5章 法兰连接机具误差分析
5.1 引言
5.2 误差源分析
5.3 法兰连接机具误差建模
5.3.1 坐标系的建立
5.3.2 螺栓位姿误差建模
5.4 螺栓位姿误差的计算机仿真分析
5.5 法兰连接机具误差匹配设计
5.5.1 误差匹配设计的数学模型
5.5.2 法兰连接机具误差匹配设计
5.5.3 误差匹配设计在法兰连接机具样机上的实现
5.6 本章小结
第6章 法兰连接机具样机试验研究
6.1 引言
6.2 法兰连接机具实验系统
6.2.1 实验系统组成
6.2.2 法兰连接机具试验样机的主要技术参数
6.2.3 试验辅助设备
6.3 电磁阀箱密封试验
6.4 螺母套筒驱动马达同步性调试试验
6.4.1 液压马达初始液阻测定试验
6.4.2 螺母套筒扳手机械摩擦测定试验
6.4.3 马达转速同步性试验
6.5 陆上综合调试试验
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的基于姿态四元数匹配的传递对准方法[J]. 齐鑫,彭勤素,赵长山,张芳芳. 宇航学报. 2011(01)
[2]海底管道铺设技术研究进展[J]. 党学博,龚顺风,金伟良,李志刚,赵冬岩,何宁. 中国海洋平台. 2010(05)
[3]机器人精度设计的方法研究[J]. 吴健荣,王立权,王才东,王文明. 哈尔滨工程大学学报. 2010(10)
[4]水下液压油路对接装置的结构及精度研究[J]. 王立权,王才东,王文明,李明. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[5]油气开发走向深海[J]. 毕新忠,郑言. 中国石化. 2010(08)
[6]深水和超深水区油气勘探难点技术及发展趋势[J]. 王文立. 中国石油勘探. 2010(04)
[7]平面柔顺机构的自由度[J]. 陈贵敏,李端玲. 机械工程学报. 2010(13)
[8]船舶的腐蚀与防腐措施[J]. 顾彩香,吉桂军,朱冠军,李伟,田晓禹,丁树丹. 船舶工程. 2010(03)
[9]柔性坐标测量机空间误差模型研究[J]. 郑大腾,费业泰. 机械工程学报. 2010(10)
[10]自动连续液压增压器研究与设计[J]. 郑澈,丁代存,单绍福,陈勇. 液压与气动. 2010(05)
博士论文
[1]海洋废弃平台桩基拆除绳锯机研制及其动力学研究[D]. 王海波.哈尔滨工程大学 2008
[2]工业机器人标定技术研究[D]. 王东署.东北大学 2006
[3]机器人位姿误差的分析与综合[D]. 焦国太.北京工业大学 2002
硕士论文
[1]水下法兰联接机具优化设计与仿真研究[D]. 林秋红.哈尔滨工程大学 2010
[2]用于孔轴柔顺装配的自动精密装配系统[D]. 魏维君.大连理工大学 2009
[3]ROV与水下作业机具液压管路对接装置的研究[D]. 李明.哈尔滨工程大学 2009
[4]深海管道自动法兰连接机具关键技术研究[D]. 吴旭维.哈尔滨工程大学 2008
[5]螺纹拧紧技术研究及拧紧机控制系统设计[D]. 黄恭伟.合肥工业大学 2007
[6]基于动态检测的螺纹拧紧设备的研制[D]. 王志礼.合肥工业大学 2007
[7]深潜救生艇自动对接过程控制方法研究[D]. 郑可为.哈尔滨工程大学 2004
[8]复合型柔性腕的开发设计及产品化研究[D]. 宋美江.天津大学 2004
本文编号：3681569
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源和课题目的及意义
1.3 海底管道连接技术概述
1.3.1 海底管道连接方法
1.3.2 海底管道连接作业流程
1.4 法兰连接机具发展概况
1.4.1 国外法兰连接机具发展综述
1.4.2 国内法兰连接机具发展简介
1.5 深水管道法兰自动连接机具的关键技术
1.6 论文研究的主要内容
第2章 法兰连接机具总体方案
2.1 引言
2.2 法兰连接机具方案分析
2.2.1 法兰连接机具技术要求
2.2.2 法兰连接机具总体方案
2.2.3 法兰连接机具结构组成
2.2.4 法兰连接机具的作业流程
2.3 法兰连接机具的机械结构
2.3.1 内基架
2.3.2 螺栓库
2.3.3 螺母库
2.3.4 拉伸器库
2.4 法兰连接机具的液压系统
2.5 法兰连接机具的控制系统
2.6 法兰连接机具的防腐
2.7 本章小结
第3章 法兰连接机具动力供给装置设计及对接精度研究
3.1 引言
3.2 水下油路对接装置结构方案
3.2.1 对接装置总体方案设计
3.2.2 手爪运动轨迹及受力分析
3.2.3 油路对接装置误差分析
3.2.4 柔顺液压接头设计
3.3 油路插头对接成功率及精度分析
3.3.1 油路对接成功条件分析
3.3.2 油路对接成功概率模型
3.3.3 精度设计的数值计算
3.4 油路对接装置作业过程控制策略
3.5 本章小结
第4章 法兰连接机具螺栓引入机构研究
4.1 引言
4.2 螺栓引入过程分析
4.3 螺栓引入机构组成
4.4 螺栓引入动力学模型的建立
4.4.1 螺栓引入速度分析
4.4.2 套筒驱动力矩分析
4.4.3 螺栓引入碰撞过程动力学模型
4.5 螺栓引入机构动力学仿真
4.5.1 螺栓引入机构动力学建模
4.5.2 螺栓引入机构样机作业过程动力学仿真
4.6 螺栓引入试验
4.7 套筒马达同步性研究
4.8 本章小结
第5章 法兰连接机具误差分析
5.1 引言
5.2 误差源分析
5.3 法兰连接机具误差建模
5.3.1 坐标系的建立
5.3.2 螺栓位姿误差建模
5.4 螺栓位姿误差的计算机仿真分析
5.5 法兰连接机具误差匹配设计
5.5.1 误差匹配设计的数学模型
5.5.2 法兰连接机具误差匹配设计
5.5.3 误差匹配设计在法兰连接机具样机上的实现
5.6 本章小结
第6章 法兰连接机具样机试验研究
6.1 引言
6.2 法兰连接机具实验系统
6.2.1 实验系统组成
6.2.2 法兰连接机具试验样机的主要技术参数
6.2.3 试验辅助设备
6.3 电磁阀箱密封试验
6.4 螺母套筒驱动马达同步性调试试验
6.4.1 液压马达初始液阻测定试验
6.4.2 螺母套筒扳手机械摩擦测定试验
6.4.3 马达转速同步性试验
6.5 陆上综合调试试验
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的基于姿态四元数匹配的传递对准方法[J]. 齐鑫,彭勤素,赵长山,张芳芳. 宇航学报. 2011(01)
[2]海底管道铺设技术研究进展[J]. 党学博,龚顺风,金伟良,李志刚,赵冬岩,何宁. 中国海洋平台. 2010(05)
[3]机器人精度设计的方法研究[J]. 吴健荣,王立权,王才东,王文明. 哈尔滨工程大学学报. 2010(10)
[4]水下液压油路对接装置的结构及精度研究[J]. 王立权,王才东,王文明,李明. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[5]油气开发走向深海[J]. 毕新忠,郑言. 中国石化. 2010(08)
[6]深水和超深水区油气勘探难点技术及发展趋势[J]. 王文立. 中国石油勘探. 2010(04)
[7]平面柔顺机构的自由度[J]. 陈贵敏,李端玲. 机械工程学报. 2010(13)
[8]船舶的腐蚀与防腐措施[J]. 顾彩香,吉桂军,朱冠军,李伟,田晓禹,丁树丹. 船舶工程. 2010(03)
[9]柔性坐标测量机空间误差模型研究[J]. 郑大腾,费业泰. 机械工程学报. 2010(10)
[10]自动连续液压增压器研究与设计[J]. 郑澈,丁代存,单绍福,陈勇. 液压与气动. 2010(05)
博士论文
[1]海洋废弃平台桩基拆除绳锯机研制及其动力学研究[D]. 王海波.哈尔滨工程大学 2008
[2]工业机器人标定技术研究[D]. 王东署.东北大学 2006
[3]机器人位姿误差的分析与综合[D]. 焦国太.北京工业大学 2002
硕士论文
[1]水下法兰联接机具优化设计与仿真研究[D]. 林秋红.哈尔滨工程大学 2010
[2]用于孔轴柔顺装配的自动精密装配系统[D]. 魏维君.大连理工大学 2009
[3]ROV与水下作业机具液压管路对接装置的研究[D]. 李明.哈尔滨工程大学 2009
[4]深海管道自动法兰连接机具关键技术研究[D]. 吴旭维.哈尔滨工程大学 2008
[5]螺纹拧紧技术研究及拧紧机控制系统设计[D]. 黄恭伟.合肥工业大学 2007
[6]基于动态检测的螺纹拧紧设备的研制[D]. 王志礼.合肥工业大学 2007
[7]深潜救生艇自动对接过程控制方法研究[D]. 郑可为.哈尔滨工程大学 2004
[8]复合型柔性腕的开发设计及产品化研究[D]. 宋美江.天津大学 2004
本文编号：3681569
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