水下控制模塊測試裝置關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、能源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，我國作為人口基數(shù)最大的國家，對于能源的需求尤為迫切。特別是石油和天然氣，近些年的勘測顯示，超過六成的天然氣和石油儲藏在深海區(qū)。隨著陸地資源的日趨枯竭，海洋油氣的深層開發(fā)迫在眉睫。然而，我國在這方面的研究才剛剛起步，需要加大海洋油氣生產(chǎn)設(shè)備的開發(fā)、研究力度。水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的控制中樞—水下控制模塊（SCM）在水下油氣生產(chǎn)的過程中有著不可替代作用，一旦在水下工作時出現(xiàn)問題，維修起來十分困難，且費用高昂。這就需要在

2、SCM下水前對其進行測試，確保其下水后能安全可靠的工作。
　　本課題致力于研制出一套測試SCM的裝置，該裝置包括五部分，即SCM測試臺、測試用液壓動力源、電子測試單元、信號發(fā)生裝置和閥門執(zhí)行器模擬器。根據(jù)課題要求，本文需要完成的工作如下：
　　首先，研究SCM的工作原理，完成SCM測試臺液壓系統(tǒng)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上利用ANSYS軟件對其進行仿真分析，理論上確保設(shè)計的可行性。同時完成測試用液壓源的設(shè)計，并應(yīng)用AMESi

3、m軟件對液壓系統(tǒng)進行仿真分析，研究液壓系統(tǒng)的壓力特性。
　　然后，在博途平臺上，應(yīng)用SIMATIC Step7 V12軟件模擬出電子測試單元、水下控制模塊和信號發(fā)生裝置，并對水下控制模塊的內(nèi)部狀態(tài)以及信號發(fā)生裝置的內(nèi)部參量進行模擬仿真分析，驗證電子測試單元和信號發(fā)生裝置的有效性，確保通訊的設(shè)置和程序的編寫無誤。
　　再者，研究水下閥門典型執(zhí)行器模擬器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，求解與其工作可靠性、使用壽命和成本相關(guān)的三個目標函數(shù)的

4、最優(yōu)問題，求得最優(yōu)解集，繪出最優(yōu)曲線，并研究其優(yōu)化特性。同時研究水下步進執(zhí)行器模擬器控制系統(tǒng)的工作原理，求解其控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并在MATLAT平臺上對其進行仿真分析，采取相應(yīng)的措施，改善其響應(yīng)特性，使之滿足控制的要求。
　　最后，根據(jù)SCM的測試需求，應(yīng)用SCM測試臺、測試用液壓動力源、電子測試單元、信號發(fā)生裝置和閥門執(zhí)行器模擬器對SCM進行實驗測試。研究SCM的測試方法，檢驗SCM的控制和監(jiān)測功能，并在此基礎(chǔ)上校核信號發(fā)生裝