深水管道初对准与连接技术的分析与研究

论文摘要

对石油资源的需求越来越大的情况下,人们正在将目光投向海洋。预计在本世纪,海洋特别是深海的油气开发将越来越受到人们的重视。其中,输油管道的回接技术又是整个油气开发的关键。论文课题是国家863计划——深水海底管道铺设技术的子课题的一部分,目的是研制具有自主知识产权的深水管道初对准与连接机具系统,从而在开发深海回接技术方面迈出重要的一步。论文分析了深水管道回接技术的作业影响因素,对比了深水管道初对准与连接的不同方式,确定了深水管道的初对准和连接的总体方案。论文设计了一种深水管道初对准机具系统,主要由接应机具和轴向对准机具两部分组成。接应机具可以取代水下固定建筑物,它附在被连接管道上并夹住管道与轴向对准机具进行初对准,可以抵消由轴向对准机具产生的推动力,进而进行管道的初对准;轴向对准机具的作用是带动可拖动管道实现横向和纵向的调整,它和接应机具联合对海底可拖动管道进行拖拽。论文设计了一种法兰自动连接机具系统,主要由螺栓库和螺母库两部分组成。螺栓库存放螺栓,安装在焊接有活动法兰一侧的管道上;螺母库存放螺母,安装在焊接有固定法兰一侧的管道上。螺栓库插入螺栓,螺母库拧紧螺母,通过两个机具的配合,从而实现管道的法兰自动连接。通过ANSYS分析软件对深水管道初对准与连接机具系统的部分零件进行了静力学分析,验证了其结构的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景及意义
• 1.2.1 课题的研究背景
• 1.2.2 课题的研究意义
• 1.3 深水管道回接技术发展概况
• 1.3.1 国外发展现状
• 1.3.2 国内发展现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 深水管道回接的总体方案研究
• 2.1 引言
• 2.2 深水海底管道回接的影响因素
• 2.2.1 管道的选用
• 2.2.2 环境因素
• 2.3 深水管道回接技术的分析
• 2.3.1 深水管道的初对准技术分析
• 2.3.2 深水管道的连接技术分析
• 2.4 深水管道回接作业过程总体方案设计
• 2.4.1 深水管道的初对准设计
• 2.4.2 深水管道的连接设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 管道初对准机具的设计
• 3.1 引言
• 3.2 管道初对准机具的主要技术指标分析
• 3.2.1 性能技术指标
• 3.2.2 机具负载的分析
• 3.3 虚拟样机三维建模
• 3.3.1 样机的零部件建模
• 3.3.2 样机的虚拟装配
• 3.4 管道初对准机具样机结构分析
• 3.4.1 接应机具分析
• 3.4.2 轴向对准机具分析
• 3.4.3 轴对准机具的横纵导向装置设计
• 3.4.4 横纵导轨的液压驱动装置设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 管道法兰自动连接机具的设计
• 4.1 引言
• 4.2 法兰自动连接机具的螺栓预紧力与个数的分析
• 4.2.1 螺栓预紧力的计算
• 4.2.2 螺栓个数的计算
• 4.3 机具的择优设计
• 4.3.1 齿轮式连接机具分析
• 4.3.2 直齿条式连接机具分析
• 4.3.3 调孔液压缸式连接机具分析
• 4.3.4 螺母库三瓣式连接机具分析
• 4.3.5 机具方案的择优分析
• 4.4 螺栓库样机的结构分析
• 4.5 螺母库样机的结构分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 深水回接技术机具的关键部件强度分析
• 5.1 引言
• 5.2 基于 ANSYS的机具静力学分析
• 5.3 轴对准及接应机具零部件分析
• 5.3.1 轴对准机具的卡爪分析
• 5.3.2 接应机具的伸出梁强度分析
• 5.4 螺栓螺母库机具零部件分析
• 5.4.1 螺栓库的开合器分析
• 5.4.2 螺栓库梁轴的强度分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢