本文關(guān)鍵詞：海底管道配重混凝土層高壓水射流清除技術(shù)研究

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【摘要】：隨著我國海底管道鋪設(shè)長度的增加,以及管道服役年限的增長,海底管道維修量越來越大,因此對海底管道配重混凝土層清除的需求也越來越大。研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的海底管道配重混凝土層專用清除裝置迫在眉睫,這對提高我國的海底管道維修技術(shù)整體水平具有重要意義,同時也積極地響應(yīng)了國家“十三五”有關(guān)大力發(fā)展海上作業(yè)保障裝備和系統(tǒng)的要求。本論文在查閱國外前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)條件和技術(shù)水平,探索了適合我國國情的海底管道配重混凝土層清除系統(tǒng),并完成該系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分——海底管道配重混凝土層清除裝置的設(shè)計首先確定了實際海底管道配重混凝土層清除工程的施工計劃流程,然后進行了淹沒環(huán)境中高壓水射流破碎混凝土的可行性實驗驗證,并得到了可行的工藝參數(shù),從而明確了設(shè)計混凝土清除裝置的功能要求和主要參數(shù)。然后在功能要求和設(shè)計參數(shù)的指導(dǎo)下,完成了對海底管道配重混凝土層清除裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括設(shè)備框架、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、夾緊機構(gòu)和爬行機構(gòu)的設(shè)計,并進行了詳細的力學(xué)分析和計算。同時進行了液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計,確定了液壓系統(tǒng)原理圖和執(zhí)行元件,并對液壓執(zhí)行元件和液壓控制元件進行了計算選型。設(shè)計的裝置可以進行360度回轉(zhuǎn),和沿管道自動爬行。最后通過FLUENT數(shù)值分析,分別研究了淹沒環(huán)境相對于空氣環(huán)境對高壓水射流的影響,以及噴嘴形狀、噴嘴直徑、射流壓力、環(huán)境壓力等對淹沒射流速度和動壓的影響,以對不同水深的海底管道配重混凝土破碎施工提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：海底管道 混凝土清除 水下維修裝置 高壓水射流 淹沒環(huán)境
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P756.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 課題研究背景和意義16-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-25
• 1.2.1 水下作業(yè)裝置研究20-22
• 1.2.2 高壓水射流系統(tǒng)介紹22-25
• 1.2.3 高壓水射流仿真研究25
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容25-28
• 第二章 海底管道配重混凝土層高壓水射流清除系統(tǒng)總體方案設(shè)計28-40
• 2.1 工程背景介紹28
• 2.2 海底管道配重混凝土層高壓水射流清除系統(tǒng)構(gòu)成28-30
• 2.3 計劃施工流程30-31
• 2.4 技術(shù)路線31-32
• 2.4.1 水下作業(yè)裝置設(shè)計要求和技術(shù)路線31
• 2.4.2 淹沒環(huán)境高壓水射流仿真技術(shù)路線31-32
• 2.5 淹沒環(huán)境中高壓水射流破碎混凝土可行性實驗驗證32-36
• 2.5.1 實驗設(shè)備介紹32-34
• 2.5.2 水射流噴射路徑規(guī)劃34
• 2.5.3 實驗過程和實驗效果34-36
• 2.6 設(shè)計參數(shù)確定36-39
• 2.6.1 尺寸相關(guān)參數(shù)確定36-37
• 2.6.2 功能相關(guān)參數(shù)確定37
• 2.6.3 工藝相關(guān)參數(shù)確定37-38
• 2.6.4 水射流反沖力計算38-39
• 2.7 本章小結(jié)39-40
• 第三章 海底管道配重混凝土層清除裝置機械結(jié)構(gòu)設(shè)計40-64
• 3.1 機械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計40
• 3.2 清除裝置設(shè)備框架設(shè)計40-43
• 3.2.1 框架形式的選擇40-42
• 3.2.2 框架組成42-43
• 3.3 噴頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計43-56
• 3.3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成43-44
• 3.3.2 回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作原理44-45
• 3.3.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)剛度關(guān)鍵問題研究45-50
• 3.3.4 齒輪設(shè)計與計算50-52
• 3.3.5 齒輪校核52-53
• 3.3.6 回轉(zhuǎn)機構(gòu)導(dǎo)輪導(dǎo)軌設(shè)計選型53-56
• 3.4 管道夾緊機構(gòu)設(shè)計56-59
• 3.4.1 夾緊機構(gòu)組成56-57
• 3.4.2 夾緊機構(gòu)工作原理57-58
• 3.4.3 夾緊機構(gòu)受力分析58-59
• 3.5 爬行機構(gòu)設(shè)計59-62
• 3.5.1 爬行機構(gòu)組成59
• 3.5.2 爬行機構(gòu)工作原理59-61
• 3.5.3 導(dǎo)向部分設(shè)汁和有限元分析61-62
• 3.6 本章小結(jié)62-64
• 第四章 海底管道配重混凝土層清除裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計64-76
• 4.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計64-65
• 4.1.1 液壓系統(tǒng)方案選擇64
• 4.1.2 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計64-65
• 4.2 液壓執(zhí)行元件選型65-71
• 4.2.1 噴頭回轉(zhuǎn)驅(qū)動馬達選型計算65-67
• 4.2.2 管道夾緊液壓缸選型計算67-69
• 4.2.3 噴頭伸縮液壓缸選型計算69-70
• 4.2.4 高壓噴頭旋轉(zhuǎn)馬達選型計算70-71
• 4.2.5 液壓系統(tǒng)所需流量壓力71
• 4.3 液壓控制元件選型71-73
• 4.4 水下液壓熱插拔裝置介紹73-75
• 4.4.1 設(shè)計原因和設(shè)計要求73
• 4.4.2 原理介紹73-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第五章 高壓水射流仿真分析76-92
• 5.1 高壓水射流仿真理論介紹76-78
• 5.2 空氣和淹沒環(huán)境的對比78-81
• 5.2.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分78-79
• 5.2.2 空氣和淹沒環(huán)境的對比79-81
• 5.3 噴嘴對流體狀態(tài)的影響81-87
• 5.3.1 噴嘴形狀對淹沒射流的影響81-84
• 5.3.2 噴嘴直徑對淹沒射流的影響84-87
• 5.4 不同參數(shù)對淹沒射流的影響87-90
• 5.4.1 射流壓力對淹沒射流的影響研究87-89
• 5.4.2 水深對淹沒射流的影響研究89-90
• 5.5 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 全文總結(jié)92-93
• 6.2 工作展望93-94
• 參考文獻94-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-100
• 作者及導(dǎo)師簡介100-101
• 附件101-102

【參考文獻】

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本文編號：704986