【摘要】：隨著工業(yè)4.0的到來,油氣資源的開采由陸地轉(zhuǎn)向深海,因此具備高可靠性密封性能的深海油氣開采裝備已經(jīng)成為深海油氣生產(chǎn)必不可少的設(shè)備,其惡劣的環(huán)境會使套筒連接器的透鏡墊密封圈密封失效而導(dǎo)致油氣資源泄漏,危及整個水下生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。本文針對套筒連接器的密封性能特點,對透鏡墊金屬密封圈分別在預(yù)緊工況、生產(chǎn)工況下的密封圈表面接觸特性進行深入的研究,其主要研究內(nèi)容如下:(1)通過分析和總結(jié)套筒連接器的安裝原理、工作流程、生產(chǎn)過程以及其密封的方式,提出了一種套筒連接器系統(tǒng)的整體設(shè)計方案與關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。利用驅(qū)動環(huán)驅(qū)動卡爪旋轉(zhuǎn)來壓緊HUB使其與透鏡墊相配合的密封結(jié)構(gòu)方式作為套筒連接器的關(guān)鍵密封方式,利用驅(qū)動環(huán)的軸向位移來驅(qū)動卡爪的徑向移動來壓縮密封圈以實現(xiàn)連接器的預(yù)緊,且該連接器具有一定的自鎖功能。(2)通過建立的立式套筒連接器理論力學(xué)模型,分析了驅(qū)動環(huán)、透鏡墊等關(guān)鍵部件之間的力學(xué)關(guān)系,得到套筒連接器正常工作時所需的預(yù)緊載荷與生產(chǎn)載荷的計算公式,從而推導(dǎo)了連接器驅(qū)動載荷與密封圈表面接觸應(yīng)力的關(guān)系公式。且推導(dǎo)了密封結(jié)構(gòu)的機械效率公式。(3)基于ABAQUS對套筒連接器關(guān)鍵部件進行了有限元接觸特性分析,得到了各組成部件的表面接觸應(yīng)力和變形量之間變化過程與規(guī)律。與此同時,還研究了連接器在預(yù)緊狀態(tài)和生產(chǎn)狀態(tài)下HUB和透鏡墊之間的表面接觸應(yīng)力、表面接觸寬度以及密封圈壓縮變形量之間的變化關(guān)系,初步得到預(yù)緊驅(qū)動位移為30mm時密封圈的表面接觸應(yīng)力最大,且密封效果最好。(4)基于熱傳遞原理,對連接器進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,計算溫度對密封圈接觸特性的影響,其中包括接觸應(yīng)力、密封接觸寬度、壓縮變形量之間的變化關(guān)系,從而分析熱應(yīng)力對密封特性的影響程度。
【圖文】：

江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文有價值的理論參考依據(jù)。因此本文的研究具有如下幾點意義：1、提高了工程開發(fā)效率。使用自主研發(fā)的深水油氣發(fā)掘裝置，防止國外公司不借用設(shè)備帶來的復(fù)雜問題，能夠有效縮短施工周期，提高深水油氣生產(chǎn)的工作效率。同時也在一定程度上提高我國的經(jīng)濟收益。2、緩解能源危機。通過開發(fā)及深水連接器的應(yīng)用，可以加快深海油氣資源的開發(fā)且其具備的高效開采油氣技術(shù)，也可以很大程度上降低對國外油氣的依賴，實現(xiàn)我國油氣資源來源渠道的多樣化與可選化。3、展現(xiàn)國家綜合實力。使用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水下生產(chǎn)裝置，可以大大證明我國的綜合國力的強大，向世界證明我國的科技發(fā)達(dá)的實力，同時也使得我國具有與其他大國競爭的實力。也在一定程度上保障了我國利益的安全。深水管匯石油、天然氣生產(chǎn)海洋布局圖如圖 1.1 所示[4]。

第 1 章 緒論1.2.1 套筒連接器的發(fā)展與應(yīng)用最早的用于解決水下油氣生產(chǎn)密封問題而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)是在 20 世紀(jì)中期，在當(dāng)時科技發(fā)展程度上，油氣的開采大部分是選擇在很淺的水域甚至直接勘探陸地上的能來開采，所以不需要太多的水下密封技術(shù)。隨著油氣地表資源的枯竭，油氣的開采向了更深的水域，其中需要連接器解決高壓、高溫、密封的問題，，不但要連接不同格型號的水下設(shè)施，而且需要連接的管道管徑也不斷的加大，油氣的內(nèi)壓與溫度以海水的外部壓力也不斷地升高等。20 世紀(jì) 50 年代，Goett，John J 設(shè)計了一套如圖 1.2 所示的自的動法蘭安裝驅(qū)動置，通過托盤帶動著 U 形臂上的液壓缸上下伸縮，從而法蘭的密封[11]。20 世紀(jì) 60 年代，Ahlstone，Arthur G 參考了前輩的自動法蘭安裝驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)出了如圖 1.3 所示的能夠遠(yuǎn)程控制管道接頭安裝驅(qū)動的裝置。通過鋼桿的上下往復(fù)動實現(xiàn)了自動遠(yuǎn)程控制管道的連接或分開[12]。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2649521