基于海洋环境的水下液压系统密封技术研究
面向深海潜水器的液压技术发展现状
面向深海潜水器的液压技术发展现状摘要：在深海复杂海洋环境下，深海载人潜水器能够承载科学工作者与各种监测装置、特种设备进行监测考察以及深海搜救捕捞等，是开发和利用深海资源的重要技术手段。
本文，分析总结了国内外深海潜水器液压技术的发展现状，为我国全海深载人潜水器研究与设计提供帮助与参考。
关键词：面海潜水器；液压技术1国内外液压技术的发展现状随着科技的进步，国内外液压技术取得了非常显著的成效，具体表现在提高液压机的性能以及工作的稳定性。
当然，我国虽然在液压技术的发展上取得了一定成就，生产出各种类型的液压机，但是液压技术水平与发达国家相比仍处于落后水平。
国外的液压技术生产厂家主要生产具有较高性能的以工业控制机为控制方式的液压机产品。
这种控制方式，极大地提高了国外液压机的整体控制性能和生产效率。
而当前国内采取这种生产技术的企业还比较少，落后于发达国家的生产水平。
将液压技术按照控制系统进行分类，我国国内的液压机主要可分为三类，即以继电器为主控元件的液压机（传统的液压机）；采用可编程控制器控制的液压机；应用高级微处理器的液压机。
这三种类型的液压机功能互不相同，应用范围也有较大的差异，但是它们都朝着智能化的方向在发展和进步。
传统的液压机是以继电器为主控元件，对技术的要求相对较低，电路结构也相对简单，所以生产成本比较低廉。
传统的液压机适应性比较弱，在控制功能上也相对简单，主要用于精确度要求不高的产品生产，其在稳定性上与优质产品还有较大的差异。
在我国，这种传统的液压机主要用于小型加工厂或是民用企业，他们对加工精度的要求都不是很高。
可编程控制器是将自动化技术、通讯信技术和计算机技术结合在一起的工业自动控制装置。
它是以继电器控制和计算机控制发展为基础开发出来的，其核心是微处理器。
可编程控制器在当前的机械自动化生产中应用较为广泛。
近年来，可编程控制器也在不断地更新发展，已经由原来的简单逻辑控制转变为采用微处理器作为可编程序控制器的CPU，这样就可以对逻辑和模拟量进行双重控制。
深潜型海水液压动力系统的研究
收稿日期: 2010- 04- 23 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 50975101) 作者简介: 蒋卓 ( 1986 ), 男, 博士研究 生, 主要研 究方向 为水液 压传动。电 话: 15827192417, E- m a i: l tom co m。
jiangzhuo33@
第 13 期
蒋卓 等 : 深潜型海水液压动力系统的研究
5
接头的密封性及绝缘程度, 很大程度上决定了该动力 源的水下作业深度。 综上所述, 确定后的系统主要参数如表 2如示。
表 2 系 统及主要元器件参数 组成 系统 主要技术指标 参数 功率 /kW 作业深度 /m 额定压力 /M P a 海水液压泵 额定流量 / ( L m in 额定转速 / ( r m in 容积效 率 /% 额定功率 /kW 额定电流 /A 额定压力 /M P a 额定流量 / ( L m in
R esearch on th e D eep Seawater H ydraulic Pow er System
JI ANG Zhuo , L IU Y in shu,i WU Defa , GUO Zhiheng , CH EN Jingyue , ZHU Yuquan ( Schoo l o fM echanical Sc ience and Eng in eering , H uazhong Un iv ersity of Sc ience and T echnology , W uhan H ube i 430074 , Ch in a)
[ 4]
潜水电机 / ( L m in- 1 )
2 关键技术 深潜型海水液压动力源, 除必须研制出适应以海 水作为工作介质的高性能液压元件外, 必须着重解决 以下两个问题: ( 1 ) 关键电气元件及漏电保 护; ( 2 ) 污染控制。 2 1 关键电气元件及漏电保护 在大深度工况下, 潜水电机的关键技术是密封与 耐压。为达到指定设计深度, 在以往的基础上, 作了 如下改进: ( 1 ) 电机 的重 要 零部 件均 采 用新 材料, 结构简单, 运行可靠, 使用寿命 长, 维护方 便; ( 2 ) 电机尾部设有橡胶膜, 电机内部充有防冻液, 用于补 偿水深压力; ( 3 ) 电 机轴输 出端 有机 械密 封, 各止 口为 O 形圈密封; ( 4 ) 定 子绕组 有良好 的绝缘 和耐 [ 7] 水性能 。
沙漠和海洋环境下液压系统使用与维护论文
沙漠和海洋环境下液压系统使用与维护论文沙漠和海洋环境下液压系统使用与维护论文本文阐述了液压系统在沙漠环境和海洋环境下的使用与维护，指出了环境科学对系统的具体影响因素，并给出了相应的解决问题的方案。
1沙漠环境液压系统使用与维护1.1沙漠环境对液压系统的影响沙漠环境对装甲装备性能与质量的综合影响可归纳为干热、沙尘和太阳辐射等3个方面。
1.1.1干热的影响沙漠特有的干热经常引起设备或元器件热老化、氧化及结构变化、软化、熔化、升华，液体物理膨胀、粘度下降和蒸发，还会引起物质的化学反应，导致装备出现各种形式的故障。
干热导致空气密度下降，使得发动机充气系数降低，影响装备的动力性和经济性;另外还会引起发动机散热器的散热能力下降，造成发动机过热。
温度过高时机油、液压油变质加快，油性变差，粘度下降，系统泄漏量增大，破坏运动副间的油膜，造成摩擦阻力增大，加剧机件磨损;液压系统油温过高还可导致油液的空气分离压降低，从而产生气穴，致使系统工作性能降低;装备的橡胶密封件变形，加速老化失效，造成润滑油(脂)泄漏，而泄漏的产生又使油液进一步升温。
地表高温使液压制动系统产生气阻，引起刹车失灵。
1.1.2沙尘的影响沙尘在物理上表现为不同尺寸、硬度的小固体颗粒;在化学上沙尘由不同的矿物质构成，一定条件下会发生酸性或碱性反应。
因此沙尘环境可对装甲装备造成物理和化学两方面影响，其主要损坏类型包括磨损、阻塞堵塞及侵蚀等。
漏进液压元件的沙粒会加速运动部件磨损;仪器仪表进沙后精度下降，动作不灵，最后导致损坏。
1.1.3强太阳辐射的影响太阳辐射是以电磁波形式传输到地球上的一种能量，由紫外线、可见光和红外线组成。
太阳辐射对装备的影响主要是由加热效应和光化学效应产生的。
加热效应主要是由太阳辐射能中红外光谱部分产生的，与高温产生的热效应不同，它具有方向性，且产生温度梯度。
太阳辐射热效应主要引起产品短时高温、局部过热和装备表面较大的'附加温升，降低有机绝缘材料的材质性能，使材料变形、产生机械热应力等，造成运动零件的卡死或松动、焊缝和结构件的强度降低、电气电子元件热老化、合成橡胶和聚合物的性能变化及涂层和其他保护层出现气泡和剥落现象等。
开题报告-水下电机密封技术的研究
它由双0形圈和聚四氟乙烯滑环组成 优点：耐磨性能优异，摩擦阻力小。 缺点：缺乏弹性，没有自密封能力。
潜水电机密封技术
3、机械密封
1)密封性能可靠，泄漏量极小。 2)使用范围广，适用于各种工况条件。 3)使用寿命长，有的工况可以达到10
年不需维修，不需经常更换，功耗小。
开题报告-水下电机密封技术 的研究
水下电机的应用潜艇研 Nhomakorabea背景1、海洋开发活动的深入,深海电机作为水下设备的 核心部件而得到广泛应用。
2、深海电机的密封是普通电机用于深海需要解决的 关键性问题。
3、目前现有的密封技术使用条件要求不同，成本高 的技术没有得到普遍的应用。
2 第二部
分 水下电机的密封技术的现状
经的起所有的压力。
深海电机密封技术
2、压力平衡式
压力平衡式电机也是用外罩 来密封，但是罩中充满不导电 的液体。
优点：外罩和密封圈承受的内 外压力差小。
缺点：可能造成密封面之间工 作不稳定。
3 第三部
分 水下电机密封技术的发展趋势
The development trend of underwater motor sealing technology
4 第四部
分 研究方法和小组人员分工
The research methods and the team division of labor
研究方法
1、文献资料收集法：深入相关企业的试验场地，对现状 进行调查，利用不同的资源进行收集，找准问题所在， 明确研究对象。
2、改造研究法：结合课题研究目标，从实际出发，制定 研究计划，针对个性发展的需要，发挥个人主观能动性， 尝试对深海电机的密封方式进行改造。
深海水下液压技术的发展与展望
毕业后留校工作 至今，现任浙江大学机械 电子控制工程研 究所 副所长 、海洋
引 言
代 的深海 设备 和 工程设 施设 计 者们选 择 了液 压驱 动控 制 方式 。毕竟 在深 海 ， 增 加 重量 就意 味着 花更 多 的钱 、
在深 海使 用 液压驱 动 控制 系统 是一 个非 常 无奈 的
选择。液压系统固有 的对液压油 的依赖性 ， 把旋转轴 动密封 和运动软管老化这两个在地面液压 系统上并
元器件意外损坏 ， 给深海设 备 或海底 工程 设施 造成
巨大 损 失 。
目前常用的回避上述风险的方法主要有两种 ： 远
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ３ １ 基金项 目： 国家 ８ ６ ３资助项 目： ４ ５ ０ ０米级深海作业 系统 （ Ｎ ｏ
２ ０ ０ ８ Ａ Ａ ０ ９ ２ ３ ０ １ ）
摘
要： 环境 压 力补偿 是 目前 深 海水 下液 压 系统 最常 用的 结构 。本 文介 绍 它的 结构 与工作 原理 ， 分析 了
影响其长时间工作可靠性的两大核心风险——旋转轴动密封和运动软管老化 问题。在此基础上， 介 绍 了远
程 液压 源 、 深海静 压 源 两种 目前 国外 回避上 述 风 险的 方 法 ， 分析 了各 自的优缺 点和 适 用 条件 。最后 指 出 ， 廉
不 太 受 关 注 的 风 险 无 限放 大 ， 成 为 了始 终 悬 在 深 海
意味着风险概率成倍的增加。由此带来的风险可能会 几 倍 于液 压系 统 的旋转 轴 动密封 风 险和运 动软 管老化
基于海洋环境的水下液压系统密封技术研究_洪啸虎
基于海洋环境的水下液压系统密封技术研究
洪啸虎 薛尚文 常 兴 黄 镍
（解放军理工大学，南京 210007）
摘 要：水下液压系统没有在水下作业设备中得到广泛应用，主要原因是在海水环境的液压元件与常规液压元件相比，无论是在材料
在 中 、低 压 范 围 内 （约 为 0~10MPa），be 的 变 化 比 较 大 。
版 社 ，2002.
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（上接第 16 页）
3 结束语
中。 图 3 是静水压力补偿器的示意图。 结构上是一个由 薄膜或浮动活塞隔开的空腔。 补偿现有的压力补偿器大 多采用滚动膜片作为弹性元件，滚动膜片是由橡胶等纤 维织物复合而成，既是密封元件又是压力传递的敏感元 件，滚动膜片在自由状态下的形状如同一个礼帽，它是 由夹有丝布的橡胶制成，丝布是滚动膜片的骨架，主要 起到增加强度的作用，橡胶则起到密封的作用。 滚动膜 片的顶部通常设有中间孔，用于安装活塞，活塞带动滚 动膜片在活塞缸内运动，活塞与活塞缸之间留有一定的 间隙，活塞运动时，膜片沿着活塞缸内壁做无滑动的滚 动，所以称为滚动膜片，为了便于安装和密封，滚动膜片 底部通常设计成 O 型边或周边带孔等形式[7]。
选择、设计方法上，还是在结构原理、加工要求上都有较大差别，这是因为海水的自身压力对液压系统的渗透改变了传统的密封与润滑
观念。 而通过采取密封措施和压力补偿后，以液压油为工作介质的水下液压系统可以在不同海水深度下作业。 介绍了基于海洋环境的
水下液压系统密封技术。
关键词：液压系统；密封；压力补偿
中 图 分 类 号 ：TB42，TH137.7
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究摘要：在水下作业设备中水下液压系统发挥着至关重要的作用，水下液压系统由于海水中的特殊环境在体积重量、安全性、可靠性以及可靠性等各方面都具有更高的要求。
要想适应不同深度下的作业要求，水下液压系统必须要在系统中对压力补偿器进行设置，从而使海水压力与系统的回油压力相等，并且还可以根据海水深度的变化进行自动调节，最终使海水压力的影响得以避免。
不过其中一些作业时间较短且功率不大的水下作业设备，其液压器系统是由液压泵、水下点击以及电池构成的，除了具有复杂的系统结构之外，由于水下电机以及电池在海水环境中工作，所以对电气系统的可靠性具有极高的要求。
本文对基于海水压力的水下液压系统的关键技术进行了分析很探讨，供大家参考。
关键词：海水压力；水下液压系统；关键技术引言在海洋的广阔水域中蕴藏的矿物资源、能源以及海洋生物资源极为丰富，这些资源可以有效地保证人类社会的可持续发展。
对海洋进行研究和合理开发，不仅对人类的经济意义巨大，还可以促进社会的不断发展。
各种新技术随着现代科学技术的发展而不断涌现，提供了新的技术支持以便于对海洋的开发利用，从而使人们对海洋的大规模开发成为可能，标志着人类已经进入了利用以及开发海洋的时代。
由于海洋环境条件比较苛刻，所以为开发海洋资源带来了非常大的困难。
无论是开采海底矿产资源，还是考察海洋资源环境，现代化的水下作业技术都发挥着非常重要的作用。
1.基于海水压力的水下液压系统的关键技术与常规液压系统相比较，基于海水压力的水下液压系统最大的不同在于液压源部分，由充满液压油的耐性容器以及蓄能器共同组成了基于海水压力的水下液压系统中至关重要的液压源部分。
因为水下液压系统是对海水压力能的运用，所以为了避免对海水液压元件的采用，通过对蓄能器的使用液压油的压力能替代海水的压力能，海水的压力在蓄能器的外侧产生作用，从而使蓄能器出现收缩的现象，因为蓄能器内被液压油充满，所以外界海水压力与蓄能器内液压油的压力相等。
北京航空航天大学科技成果——深海耐高压式液压缸
北京航空航天大学科技成果——深海耐高压式液压缸
项目简介
现有的液压缸主要包括缸筒、后端盖、活塞、活塞杆和密封件，这类液压缸一般应用在空气压力环境或短时间在变化的压力环境，基本满足要求。
但是针对深海环境0-2000m，且长时间浸泡在海水环境，由于密封件的不合理，使得油缸的密封性能差。
针对上述问题，本项目研发了一种深海耐高压式液压缸。
深海耐高压式液压缸密封结构，具体说是由利用动密封，隔离油液，浮动活塞组成，属于液压缸密封技术领域。
技术描述
技术方案：深海耐高压式液压缸密封结构，包括动密封、隔离油液、浮动活塞、端盖、缸筒、活塞杆、注油口。
其机械结构：缸内油
液与隔离油液存放于缸筒内部，隔离油液为高压油液，缸筒内部设置三道动密封，浮动活塞安装在缸筒内部，外部由端盖挡住其脱离缸筒，端盖与缸筒连接固定，端盖与活塞杆之间留有10mm空隙，与外界海水联通，浮动活塞表面设置三道密封接口，且浮动活塞本身为第二道动密封部件，注油口布置在浮动活塞运动区间某位置即可。
该技术的优势在于：对深海环境0-2000m，且长时间工作在海水环境，很好的满足了液压缸的密封性能。
在浮动活塞外侧与海水接触，内侧充有压力油，且油压大于海水压力，保证了与外界海水压力平衡，防止海水渗入，且用高压油液（压力高于缸内油液）隔开油缸内部与海水，且结构简单，更换方便。
知识产权
已获国家发明专利。
意向合作方式
技术转让、技术许可、作价投资。
大深度潜水器海水液压浮力调节技术研究进展
水箱 ｃ）海水液压浮力调节系统
图１潜水器可调浮力系统
从上面的分析可以看出，浮力调节的三种方式分 别对应气压传动、油压传动和海水液压传动。其中，油 压传动和海水液压传动的组成均包括油（水）箱、油压
（海水）泵以及控制阀组等。同油压传动相比，海水液 压技术由于其与海洋环境相容、具有海深压力自动补
ｓｅａｗａｔｅｒ
ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ｌａｒｇｅ—ｄｅｐｔｈ ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅｓ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｂＩＤａｄ ｉｓ ｂｒｉｅｎｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｆｋｃｔｓ ｏｆ ｄｅｅｐ
ｏｎ ｓｅａ
ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｕｏｙａｎｃｙ
关系，因此潜水器只能完成简单的预定任务。 为了克服单向浮力调节的局限性，使潜水器在水 下获得更好的作业能力，需要实现浮力的双向调节。 图１ｂ的油压浮力调节系统采用软、硬两只油箱，当所
有的油都在耐压油箱里时，橡皮囊受到压缩，排水体积
公认为是大深度潜水器浮力调节的理想方式，特别是在 大潜深、浮力调节范围宽的情况下，其优越性更加突出。
翦Ｌ型塑幽可调压载箱
Ｉ球舱内压载油Ｉ 制阀组件ｌ
压 力 管 道 口Ｊ调Ｊ盘载稽 背压控制 阀组件 由马达控制的 球阀
口处的截止阀、安全阀、浮力开关、单向阀、与泵并联的 安全阀以及实现电机空载起动的开关阀。
安全阀卜
油泵Ｌ－一
电机
过滤器｝
可调压载袋 注入 放出 ａ）第一代油压浮力调节系统
图４“Ｓｌｌｉｎｋａｉ６５００”海水液压浮力调节系统
Ｋｅｙ ｗｏｒｄ崎：ｌａｒｇｅ—ｄｅｐｔｈ ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ，ｓｅａｗａｔｅｒ ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，ｂｕｏｙａｎｃｙ
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下液压系统在海洋工程、深海探测、水下作业等领域的应用越来越广泛。
由于水下环境的特殊性，传统的液压系统在海水压力和海洋腐蚀等恶劣环境下的性能稳定性和可靠性受到了极大的挑战。
研究基于海水压力的水下液压系统关键技术，提高其在复杂海洋环境下的适应性和可靠性，对于推动水下液压技术的发展和拓宽其应用领域具有重要意义。
本文旨在深入研究基于海水压力的水下液压系统关键技术，包括海水压力对液压系统性能的影响、海水腐蚀防护技术、水下密封技术、以及水下液压元件的设计与制造等。
通过理论分析、实验研究以及数值模拟等手段，探讨海水压力对液压油的物理性质和化学稳定性的影响，研究有效的海水腐蚀防护方法和密封技术，提出适用于水下环境的液压元件设计和制造方案。
本文的研究将为水下液压系统的设计、制造和应用提供理论支持和技术指导，推动水下液压技术在海洋工程领域的应用和发展。
二、海水压力对水下液压系统的影响海水压力是水下液压系统设计和运行中必须考虑的关键因素之一。
由于水下的特殊环境，海水压力随着深度的增加而增大，这对水下液压系统的性能、稳定性和可靠性都带来了极大的挑战。
海水压力对液压系统的密封性能有着极高的要求。
在高压环境下，任何微小的泄漏都可能导致系统失效。
水下液压系统的密封材料、密封结构和密封技术都需要经过严格的测试和验证，以确保其能够在长期高压环境下保持良好的密封性能。
海水压力还会影响液压油的性能。
随着压力的增加，液压油的粘度、密度和流动性等参数都会发生变化，这可能导致液压系统的控制精度和响应速度受到影响。
在选择液压油时，需要充分考虑其在高压环境下的性能表现，以确保液压系统的正常运行。
海水压力还会对液压系统的结构和材料产生影响。
在高压环境下，液压系统的各个部件都需要承受巨大的压力差，这就要求系统的结构和材料具有足够的强度和耐腐蚀性。
为了避免海水对系统的腐蚀和侵蚀，还需要对系统进行特殊的防腐处理。
海洋工程装备液压控制与优化技术研究
海洋工程装备液压控制与优化技术研究海洋工程是指在海洋环境下进行工程活动的综合性学科。
在海洋工程领域，液压控制是一项非常重要的技术。
液压控制系统能够实现对机械和设备的精确控制，提高其性能和效率。
随着船舶和海洋平台规模的不断扩大，对液压控制系统的要求也越来越高。
因此，海洋工程装备液压控制与优化技术研究已成为当前热门的领域之一。
液压控制系统是一种利用液体传递能量，以控制机器和设备运动的系统。
它由液压元件、控制元件、执行元件和液压油箱等组成。
在海洋工程装备中，液压控制系统的应用非常广泛，涉及船舶、海洋平台、深海探测设备、水下机器人等领域。
海洋工程装备的液压控制需要满足多种特殊环境条件。
例如，在严重海况下，需要具有抗冲击、抗震动、抗腐蚀等特性。
此外，在深海环境下，还需要具有耐高压、耐低温等特殊性能。
为了满足这些需求，目前已经研制出了多种液压控制技术，包括比例喷嘴调节、伺服阀调节、超声波测距技术、网络控制技术等。
比例喷嘴调节是一种基于流量调节的液压控制技术。
它利用比例式直接放大流量传感器的电信号来控制位移执行元件的运动状态。
因此，比例喷嘴调节具有控制精度高、动态性能好的优点。
在海洋工程装备中，它被广泛应用于深海机器人的操作和控制等方面。
伺服阀调节是利用伺服阀来控制液压机械或执行元件的运动状态。
伺服阀通过对轴节的自动调节，实现对系统输出进行精确控制。
伺服阀调节具有稳定性好、反应速度快的优点。
在海洋工程装备中，伺服阀调节被应用于吊装设备、救生艇和船舶推进系统等。
超声波测距技术是一种利用声波进行距离测量的技术。
它通过发射和接收声波，实现对靶物位置的精确控制。
超声波测距技术适用于吊装、救生艇和船舶推进系统等场合。
网络控制技术是一种利用现代通信技术来实现数据传输和控制的方法。
它可以实现多点控制和实时数据采集，具有成本低、实用性高等优点。
网络控制技术被广泛应用于深海探测设备、水下机器人等领域。
除了以上技术外，还有许多其他的液压控制技术，如多级压力调节、智能优化控制、自适应控制等。
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究的开题报告
基于海水压力的水下液压系统关键技术研究的开题报告一、研究背景水下液压系统是水下工程中十分重要的控制系统之一，被广泛应用于水下作业、油气生产、海洋科研等领域。
水下液压系统主要由液压泵、执行元件、控制元件、传感器等组成，其最主要的特点是在高水压环境下工作。
因此，对于水下液压系统而言，压力性能和密封性能都是十分关键的参数。
而传统的水下液压系统常常存在着密封性能差、起动困难、泄漏等问题，严重影响了其稳定性、可靠性和安全性。
为了解决这些问题，基于海水压力技术的水下液压系统应运而生。
该技术利用了海水的压力作为能源，将海水作为动力源为水下液压系统提供动力，从而实现高效、安全的水下控制。
因此，基于海水压力的水下液压系统在近年来得到了越来越广泛的关注和研究，并取得了一些重要进展。
二、研究目的本课题的目的是探究基于海水压力技术的水下液压系统的关键技术和难点，分析水下液压系统在高压力环境下遇到的问题和挑战，并提出相应的解决方案。
具体的研究内容包括：1. 基于海水压力技术的水下液压系统的工作原理和特点。
2. 水下液压系统在高压力环境下的关键技术和难点，包括海水温度对系统性能的影响、密封性能的保证、泵的选择与设计等等。
3. 基于海水压力技术的水下液压系统的优化设计和控制策略，包括系统参数的选取、控制流程的设计、故障诊断与排除等等。
4. 实验验证和应用研究，对基于海水压力技术的水下液压系统进行实验验证和应用研究，验证系统的可行性和实用性，并探索其在实际工程中的应用前景与发展方向。
三、研究方法本课题的研究方法主要包括文献调研、理论分析、实验验证和应用研究。
在文献调研阶段，将主要通过查阅相关文献和资料，了解基于海水压力技术的水下液压系统的发展现状、研究热点等方面的信息。
在理论分析阶段，将主要通过数学建模和理论推导等手段，研究水下液压系统在高压力环境下的关键问题和技术难点，并提出相应的解决方案。
在实验验证阶段，将主要利用实验室设备和测试平台，对系统的性能和可靠性进行验证和测试。
深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究
◀海洋石油装备▶深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究∗万春燕１ꎬ２㊀万波３㊀曾乔１ꎬ２㊀李中华１ꎬ２㊀雷广进１ꎬ２㊀康永田３(１ 宝鸡石油机械有限责任公司㊀２ 中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司㊀３ 中国船级社)万春燕ꎬ万波ꎬ曾乔ꎬ等.深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(４):５４－６０.ＷａｎＣｈｕｎｙａｎꎬＷａｎＢｏꎬＺｅｎｇＱｉａｏꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｓｅａｌｉｎｇｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｅｅｐ￣ｓｅａｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅａｎｄａｃｔｕａｔｏｒ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(４):５４－６０.摘要:深海水下闸阀和驱动器是水下采油树㊁出油管线㊁水下管汇系统等水下生产系统装备中不可或缺的设备ꎬ其密封的可靠性是影响使用性能和寿命的关键ꎬ同时也是该类阀门及驱动器国产化研究的重点ꎮ基于对国内外水下闸阀及驱动器的技术特点和应用情况的分析ꎬ结合该部件国产化研制的情况ꎬ围绕水下闸阀和驱动器密封性能研究这一关键技术问题ꎬ从密封结构设计㊁密封性能分析㊁密封可靠性验证方法研究㊁产品样机密封试验验证过程和问题处理等内容进行了全面的分析和研究ꎮ针对故障率较高的闸阀密封ꎬ创建了阀座密封分析模型ꎬ对比分析了不同工况下Ｃ形金属密封环的受力和变形趋势ꎬ得出了该类密封圈结构优化方案ꎬ通过ＰＲ２Ｆ性能试验验证了设计的可行性ꎬ指出影响产品密封性能的主要因素ꎬ解决了水下闸阀和驱动器国产化关键技术问题ꎮ研究结果可为提升该产品性能和国产化开发提供技术指导ꎮ关键词:深水油气开发ꎻ水下闸阀ꎻ驱动器ꎻ密封性能ꎻ可靠性ꎻ深海中图分类号:ＴＥ９５２㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２３ ０４ ００８ＳｔｕｄｙｏｎＳｅａｌｉｎｇＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＤｅｅｐ￣ｓｅａＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＧａｔｅＶａｌｖｅａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒＷａｎＣｈｕｎｙａｎ１ꎬ２㊀ＷａｎＢｏ３㊀ＺｅｎｇＱｉａｏ１ꎬ２㊀ＬｉＺｈｏｎｇｈｕａ１ꎬ２㊀ＬｅｉＧｕａｎｇｊｉｎ１ꎬ２㊀ＫａｎｇＹｏｎｇｔｉａｎ３(１ ＣＮＰＣＢａｏｊｉＯｉｌｆｉｅｌｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎻ２ ＣＮＰＣＮａｔｉｏｎａｌＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎻ３ ＣｈｉｎａＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｏｃｉｅｔｙ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｅｅｐ￣ｓｅａｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅａｎｄａｃｔｕａｔｏｒａｒｅｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｄｅｖｉｃｅｓｉｎｓｕｂｓｅａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｕｃｈａｓｓｕｂｓｅａＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅꎬｆｌｏｗｌｉｎｅａｎｄｓｕｂｓｅａｍａｎｉｆｏｌｄｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｉｒｓｅａｌｉｎｇｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｃｒｕｃｉａｌｔｏｔｈｅｉｒｓｅｒｖｉｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌｉｆｅꎬａｎｄｉｓａｌｓｏｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｕｃｈｄｅｖｉｃｅｓ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅｓａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｓꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｏｃａｌｉｚｅｄｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓꎬｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅｓａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｓꎬｃｏｍｐｌｅｔｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｕｄｙｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｓｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎꎬｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓꎬｓｅａｌｉｎｇｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｒｅｓｅａｒｃｈꎬｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｔｏｔｙｐｅｌｅａｋａｇｅｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｈａｎｄｌｉｎｇ.ＭｏｒｅｏｖｅｒꎬａｖａｌｖｅｓｅａｔｓｅａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｆｏｒｔｈｅｇａｔｅｖａｌｖｅｓｅａｌｗｉｔｈｈｉｇｈｆａｉｌｕｒｅｒａｔｅꎬｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆＣ￣ｓｈａｐｅｄｍｅｔａｌｓｅａｌｒｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｓｅａｌｒｉｎｇｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.ＦｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅＰＲ２Ｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎꎬｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅａｌｉｎｇ４５ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀２０２３年㊀第５１卷㊀第４期∗基金项目:国家工信部高技术船舶科研项目 水下油气生产系统工程化示范应用 (工信部装函 ２０１８ ４７２号)ꎻ中国石油天然气集团有限公司项目 水下采油树关键部件国产化研制 (２０２１ＺＧ１４)ꎮｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｗｅｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔꎬａｎｄｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅｓａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｓｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｌｏｃａｌｉｚｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｅｅｐｗａｔｅｒｏｉｌａｎｄｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎻｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅꎻａｃｔｕａｔｏｒꎻｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎻｒｅ￣ｌｉａｂｉｌｉｔｙꎻｄｅｅｐ￣ｓｅａ０㊀引㊀言我国深海海域蕴藏着丰富的油气资源ꎬ但深水油气开发面临着海洋装备国产化工业基础弱㊁研究时间短㊁技术成熟度低等诸多难题ꎮ其中ꎬ水下闸阀及驱动器作为水下油气输送㊁油气井内流体压力可控的连接装置ꎬ是水下采油树㊁出油管线㊁水下管汇系统等水下生产系统装置的不可或缺设备[１]ꎬ用于流道内油气的通断控制ꎬ可靠性要求高ꎮ国外水下闸阀及驱动器与水下采油树同步发展ꎬ技术成熟度较高ꎬ市场长期被ＦＭＣ㊁Ｃａｍｅｒｏｎ㊁ＤｒｉｌｌＱｕｉｐ㊁ＡｋｅｒＳｏｌｕｔｉｏｎｓ等欧美的供应商垄断[２]ꎮ上述公司通过长期的工程应用和技术研究ꎬ在优化产品结构和提高可靠性等方面积累了丰富的经验ꎮ例如ꎬＦＭＣ公司早在１９９７年就完成了新型水下闸阀及驱动器Ｍ３０００型的设计改造ꎬ并广泛应用于各生产项目ꎬ同时ꎬ增加ＰＲ２Ｆ验证试验次数以提高产品性能[３－４]ꎮ国内方面ꎬ宝鸡石油机械有限责任公司㊁哈尔滨工程大学㊁中国船舶重工集团公司第七十二研究所和南海某气田公司等企业和高校开展了基础知识㊁样机研制㊁性能试验以及工程应用等研究ꎬ取得阶段性进展[５－８]ꎮ由于水下闸阀需要频繁的启闭ꎬ长期处于含硫油气㊁砂石等工作介质和复杂的工况下ꎬ使得水下闸阀更容易发生故障[９]ꎮ据陈钦伟等[１０]对某作业公司各平台上报采油树故障的统计ꎬ平板闸阀发生故障的比列高达４８ ７２％ꎬ明显高于节流阀㊁井下安全阀㊁密封钢圈等其他部件ꎬ且密封失效是水下闸阀故障的主要原因ꎮ可以看出ꎬ水下闸阀及驱动器性能的可靠性将直接影响水下设备的运行状况和使用寿命ꎬ特别是闸板㊁阀座以及阀座密封等关键件受各种因素的影响ꎬ国外产品不能正常供货ꎬ且国内没有定型或可替代产品ꎬ成为该部件国产化过程 卡脖子 的关键技术ꎮ因此在水下闸阀和驱动器国产化进程和推向市场的初期ꎬ急需结合国产化基础研究现状㊁制造技术水平和开发经验ꎬ对其密封的要求㊁结构原理㊁性能分析及验证方法进行研究ꎬ梳理识别影响密封性能的主要因素ꎬ提出切实可行的实施方案ꎬ为保障国产化产品质量和提高产品性能提供指导ꎮ１㊀密封设计１ １㊀密封要求驱动器的密封结构为常规的活塞密封形式ꎬ工作介质常为清洁度较高的水基液ꎬ且工作环境比较友好ꎬ其设计难度较低ꎬ目前国内已成熟掌握ꎬ此处不再赘述ꎮ为满足６９ＭＰａ的额定工作压力和－１８~１２１ħ的额定工作温度范围要求ꎬ以及油气㊁天然气水合物㊁砂石和化学药剂等密封介质ꎬ水下闸阀的密封设计和试验时不仅要考虑压力场㊁温度场对水下闸阀使用造成的影响ꎬ还需考虑含Ｈ２Ｓ气体㊁气液固多相流对阀腔内壁㊁阀座㊁闸板和密封件等内部构件造成的腐蚀和磨损ꎮ当阀门关闭时ꎬ介质通过阀门进口端进入阀腔ꎬ为了防止介质泄漏ꎬ维护生产系统的稳定性ꎬ出口端阀座与闸板及阀体间的密封是本研究的重点ꎮ１ 阀杆ꎻ２ 压盖ꎻ３ 挡环ꎻ４ 阀盖ꎻ５ 泄压阀ꎻ６ 阀杆密封ꎻ７ 密封钢圈ꎻ８ 阀体ꎻ９ 阀座ꎻ１０ 闸板ꎻ１１ 阀座密封ꎮ图１㊀水下闸阀结构示意图Ｆｉｇ １㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅ１ ２㊀密封结构及原理为了达到密封外部海水和内部高低压油气介质的目的ꎬ同时借鉴类似成熟产品的设计经验ꎬ将水下闸阀的密封系统设计为如图１所示的４种密封结构ꎬ分别是填料式的阀杆密封㊁ＡＰＩ标准ＢＸ型密封钢圈[１１]㊁金属对金属的闸板密封和冗余密封组合的阀座密封ꎮ其中阀杆密封及ＢＸ型密封钢圈结构简单ꎬ载荷情况明确ꎬ在国内外均已趋于成熟ꎬ５５２０２３年㊀第５１卷㊀第４期万春燕ꎬ等:深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究㊀㊀㊀可直接选用或按需定制ꎻ而闸板密封和阀座密封载荷多变ꎬ受力过程复杂ꎬ尚无定型产品ꎬ其结构型式和密封性能还需研究及验证ꎮ闸板浮动安装于２个阀座中间ꎬ可随阀杆移动ꎬ实现阀门开关动作ꎬ当阀门关闭时ꎬ如进口端压力较低ꎬＣ形金属密封环支撑阀座ꎬ使闸阀与双侧阀座接触ꎬ形成双向密封ꎻ当压力继续升高ꎬ推动闸板与一侧阀座接触ꎬＣ形金属密封环进一步挤压ꎬ形成 阀后密封 ꎮ２㊀密封性能分析２ １㊀密封系统系统的泄漏率是衡量密封性能的主要指标ꎬ通常情况下ꎬ密封面之间不能达到零泄漏ꎬ但应尽量减少流体泄漏ꎬ使系统泄漏量小于环保㊁安全以及经济性决定的最大允许泄漏指标ꎮ对泄漏率的分析常采用平行接触式机械密封泄漏模型ꎬ该模型提出影响泄漏的因素有密封间隙㊁密封宽度㊁缝隙压力以及滑动速度等[１２]ꎮ上述４组密封中ꎬ闸板密封㊁阀盖密封和阀杆密封的密封材料是具有连续性结构的金属或非金属ꎬ它们的受力变形较为规律ꎬ其密封可靠性可从提高密封面质量和设计合理的密封间隙得以保证ꎮ而阀座密封为金属密封和非金属密封的组合密封结构ꎬ工作时相互作用和影响ꎬ尤其是Ｃ形金属密封环属不规则薄壁件ꎬ在实际生产过程中ꎬ流体介质进入Ｃ形金属密封环内表面后ꎬ所受介质压力不断增大ꎬ接触关系也从它对阀座的支撑转变为阀座对它的挤压ꎬ与阀体接触区域的不断变化可能会引起密封间隙㊁密封宽度的变化ꎬ影响水下闸阀密封效果ꎮ１ 阀体ꎻ２ 阀座ꎻ３ 闸板ꎻ４ Ｃ形金属密封环ꎻ５ 非金属密封ꎮ图２㊀水下闸阀密封几何模型Ｆｉｇ ２㊀Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｓｅａｌｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅ２ ２㊀建立阀座分析模型建立简化后的密封几何模型如图２所示ꎮ该模型为平面轴对称形式ꎬ分析围绕在不同压力㊁不同温度和不同工况下Ｃ形金属密封环与阀体间接触面的密封能力验证ꎬ将接触区域划分为节点１到节点１２之间的１１个宽度为０ １ｍｍ的四边形网格ꎮ图３所示为接触宽度示意图ꎮ模型中将阀体固定ꎬ初始对闸板施加位移载荷０ ３ｍｍꎬ分析时将各节点上的接触压力近似看作节点附近接触面上的接触压力ꎮ图３㊀Ｃ形金属密封环与阀体接触示意图Ｆｉｇ ３㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｃｏｎｔａｃｔｏｆＣ￣ｓｈａｐｅｄｍｅｔａｌｓｅａｌｒｉｎｇｗｉｔｈｖａｌｖｅｂｏｄｙ２ ３㊀Ｃ形金属密封环受力分析对Ｃ形金属密封环内部从１３ ８~６８ ９ＭＰａ分５级施加压力载荷ꎬ得到不同压力载荷下接触面上各节点的接触压力变化曲线ꎬ如图４所示ꎮ温度也会在密封圈上产生温度场和热应力ꎬ影响接触压力和Ｍｉｓｅｓ应力ꎬ对Ｃ形金属密封环内部从０~１２１ħ分４级施加温度载荷ꎬ得到不同介质温度对应的Ｃ形金属密封环接触面上各节点的接触压力变化曲线ꎬ如图５所示ꎮ图６为Ｃ形金属密封环在不同工况下的Ｍｉｓｅｓ应力分布云图ꎬ分别是安装预紧工况ꎬ１０３ ５ＭＰａ静水压力测试工况ꎬ只受介质压力６９ＭＰａ的生产工况ꎬ受介质压力６９ＭＰａ㊁介质温度１２１ħ的生产工况ꎮ图４㊀不同压力下各节点接触压力曲线Ｆｉｇ ４㊀Ｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｎｏｄｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｓ２ ４㊀结果比较从图４可以看出ꎬ随着介质压力载荷的增加ꎬ６５ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第４期Ｃ形金属密封环的密封面接触压力和应力也随之增大ꎬ但接触宽度基本不变ꎬ这种密封件起到了自密封的作用ꎬ有益于密封ꎮ从图５可以看出ꎬ考虑温度载荷后ꎬＣ形金属密封环最大接触压力也有所增加ꎬ但是接触宽度在不断变化ꎬ密封性能有不稳定趋势ꎮ从图６可以看出ꎬ在初始预紧时ꎬ密封面接触压力较小ꎬ介质压力从０~６９ＭＰａ增加的过程中ꎬ接触压力增加了８００ＭＰａꎻ介质温度从０~１２１ħ增加的过程中ꎬ最大Ｍｉｓｅｓ应力增加了１２５ＭＰａꎬ从接触压力的角度看ꎬ在介质压力和温度的共同影响下ꎬＣ形金属密封环的密封效果会更好ꎻ介质压力６９ＭＰａ和１２１ħ温度载荷的共同作用时ꎬ最大Ｍｉｓｅｓ应力为１４２ ５ＭＰａꎬ虽然满足强度判定准则ꎬ密封不会失效ꎬ但在阀门唇部端面接触处存在着一定的应力集中ꎬ可合理地进行改进ꎮ图５㊀６９ＭＰａ压力下不同温度各节点接触压力曲线Ｆｉｇ ５㊀Ｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｎｏｄｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ６９ＭＰａ图６㊀Ｃ型金属密封环在不同工况下Ｍｉｓｅｓ应力分布云图Ｆｉｇ ６㊀ＭｉｓｅｓｓｔｒｅｓｓｃｌｏｕｄｓｏｆＣ￣ｓｈａｐｅｄｍｅｔａｌｓｅａｌｒｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ３㊀密封性能验证３ １㊀工厂验证试验ＡＰＩＳＰＥＣ１７Ｄ中给出了水下闸阀和驱动器的工厂验收试验项目㊁流程㊁试验介质和压力ꎬ以及验收准则等[１３]ꎮ水下闸阀及驱动器产品规范级别均为ＰＳＬ３Ｇꎬ工厂验收试验的项目包括静水压试验㊁密封试验㊁气密封试验和功能试验等ꎮ静水压强度试验一方面验证驱动器液缸和阀体承压完成性ꎬ另一方面检验密封外部海水的相应密封件的可靠性ꎬ排除后续试验时该类密封件不合格的影响ꎻ其试验压力是工作压力的１ ５倍ꎬ密封件为工装密封件ꎬ完成该试验后应更换为产品密封件ꎮ阀门的密封试验和气密封试验是要求阀门开关动作后ꎬ分别在闸板单侧分级加压至额度工作压力ꎬ密封试验检验规则要求在保压期内ꎬ阀座另一侧不应有可见泄漏或气泡ꎮ３ ２㊀型式试验为了评价和验证水下闸阀长期往复开启㊁关闭的磨损和密封特性ꎬ需进行ＡＰＩＳＰＥＣ１７Ｄ标准规定的水下闸阀和驱动器的最低设计试验要求ꎮ即在额定工作压力下开启和关闭不少于６００次耐久性循环试验[１１]ꎬ包含ＰＲ２Ｆ性能鉴定试验中的动态试验２００次㊁外压动态试验２００次和室温下动态试验２００次ꎮ其中ꎬＰＲ２Ｆ性能试验的试验项目如表１所示ꎬ多达２４项ꎮＡＰＩＳＰＥＣ１７Ｄ标准要求闸阀ＰＲ２Ｆ试验时需驱动器配合进行ꎬ且装配体在完成７５ ２０２３年㊀第５１卷㊀第４期万春燕ꎬ等:深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究㊀㊀㊀所有试验项目后方可拆解ꎮ压力温度循环试验程序(见图７中ｆ段至ｑ段曲线)ꎬ需进行共计６次的压力或温度的转换和保压ꎬ每次保压时间至少６０ｍｉｎꎮ为了阶段性掌握试验过程中阀门的工作状态ꎬ可在最高温度和最低温度的阀门和驱动器总成动态循环试验的前后增加常温的密封试验和气密封试验ꎮ表１㊀水下闸阀和液动驱动器的ＰＲ２Ｆ试验项目图７㊀ＰＲ２Ｆ温压循环试验曲线Ｆｉｇ ７㊀ＰＲ２Ｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｃｌｉｃｔｅｓｔｃｕｒｖｅ３ ３㊀验证过程及密封失效分析在进行阀座的密封试验时ꎬ闸板关闭后ꎬ在６９ＭＰａ的试验压力保持阶段ꎬ在阀座出口段出现了清水渗漏的情况(见图８)ꎮ试验后检查发现Ｃ形金属密封环已压溃ꎬ且密封面有划痕ꎬ非金属密封件对应位置出现撕裂ꎮ分析原因为:组装过程中Ｃ形金属密封环被异物划伤引起密封失效ꎻ同时ꎬ高压试验时Ｃ形金属密封环局部支撑力不足ꎬ引起高压短时间内通过ꎬ造成非金属密封撕裂ꎮ在ＰＲ２Ｆ试验前ꎬ分阶段进行了常温下的开关动态试验和气密封试验ꎬ其中在进行多次开关动态试验后的气密封试验时ꎬ出现了阀杆密封失效的情况ꎮ图９所示为在密封试验增压过程中用肥皂泡检图８㊀阀座密封试验泄漏Ｆｉｇ ８㊀Ｌｅａｋａｇｅｉｎｌｅａｋａｇｅｔｅｓｔｏｆｖａｌｖｅｓｅａｔ验泄漏时产生的气泡ꎮ产品拆解后通过复验尺寸密８５ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第４期封件检查ꎬ发现闸板㊁阀座密封面质量良好ꎬ而阀杆已变形ꎮ分析原因为阀门反复带压开关过程中的阀杆受力不均匀ꎬ导致了阀杆被动与密封件偏磨ꎬ从而引起密封失效ꎮ通过优化结构ꎬ在阀杆靠近阀座的位置增加轴承ꎬ同时确认新安装的阀杆和闸板活动灵活ꎮ最终ꎬ阀门顺利通过了ＰＲ２Ｆ性能试验ꎬ试验效果良好ꎬ其中２个极限温度下的动态试验和气密封试验的保压过程中ꎬ压降几乎为０ꎮ图１０所示为１２１ħ高温下２０次开关循环动态试验的试验曲线ꎮ图９㊀阀杆气密封试验密封泄漏Ｆｉｇ ９㊀Ｓｅａｌｌｅａｋａｇｅｉｎｇａｓｔｉｇｈｔｔｅｓｔｏｆｖａｌｖｅｓｔｅｍ图１０㊀高温开关循环动态试验曲线(２０次ꎬ１２１ħ)Ｆｉｇ １０㊀Ｈｉｇｈ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎ/ｏｆｆｃｙｃｌｉｃｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｃｕｒｖｅｓ(２０ｔｉｍｅｓꎬ１２１ħ)４㊀影响密封性能的因素４ １㊀密封件结构稳定性水下闸阀和驱动器在使用过程中ꎬ阀门频繁开启ꎬ同时受温度㊁压力的影响ꎬ因此要求各密封件在样机组装完成后结构稳定ꎬ始终保持工作可靠位置ꎮ例如在满足阀门开关行程的情况下ꎬ阀杆长度越短ꎬ工作稳定性越好ꎻ合理的密封间隙设计有助于密封件工作过程结构的稳定ꎬ非金属密封件较金属密封件具有更好的回弹力ꎻ对金属密封件表面进行镀银处理和局部强度硬化ꎬ可增加密封接触面ꎬ提高其密封性能ꎮ４ ２㊀密封面质量虽然样机研制后进行试验的时间较２０ａ设计使用寿命短很多ꎬ表面腐蚀影响不能完全展现ꎬ但是为了满足与油气接触的表面ＨＨ材料级别的长效防腐的要求ꎬ阀杆㊁阀座和闸板等与密封介质接触的零件需选用不锈钢材质ꎻ另外ꎬ在密封垫环槽和阀腔内堆焊了耐蚀合金ꎮ保证所有金属密封面的表面粗糙度近乎镜面的加工质量ꎬ在密封面上喷焊碳化钴或碳化钨ꎬ可极大提高闸板和阀座密封面的耐磨性和密封可靠性ꎮ４ ３㊀试验验证流程虽然ＩＳＯ１３６２８㊁ＧＢ/Ｔ２１４１２㊁ＡＰＩＳＰＥＣ１７Ｄ和ＡＰＩ６Ａ系列标准给出了水下闸阀及驱动器出厂试验和型式试验的试验内容和验收准则ꎬ但是在新产品研发时ꎬ需提前预判影响产品质量和性能的因素ꎬ设置试验流程时做出相应调整ꎬ在满足上述标准要求的前提下ꎬ增加验证产品材料性能㊁结构设计㊁加工和装配质量的试验项目ꎬ实现全方位监测产品过程表现ꎬ掌握完整的试验信息和数据ꎬ为后续优化产品结构㊁提升质量和系列化开发奠定坚实基础ꎮ５㊀结㊀论(１)深海水下闸阀和驱动器是水下采油树㊁水下管汇系统的关键部件之一ꎮ该产品国外技术成熟度高ꎬ国内多家单位开展了相关研究ꎬ为适应复杂工作环境和满足闸阀频繁启闭及可靠密封功能ꎬ水下闸阀的密封可靠性成为该产品样机研制和工程应用的重点ꎮ(２)针对水下闸阀的密封结构和密封原理ꎬ建立了有限元分析模型ꎬ重点分析了Ｃ形金属密封环在不同压力㊁温度载荷ꎬ以及预紧㊁测试和生产工况下的受力和密封情况ꎬ得出密封面接触宽度㊁接触压力和Ｍｉｓｅｓ应力变化趋势ꎮ(３)水下闸阀和驱动器完成了工厂验收试验和型式试验ꎬ结合产品试验过程中出现的问题ꎬ分析了阀杆密封试验和阀座气密封试验时密封失效的原因ꎬ梳理出影响密封性能的因素ꎬ为提升产品性能和国产化开发提供参考ꎮ９５ ２０２３年㊀第５１卷㊀第４期万春燕ꎬ等:深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究㊀㊀㊀参㊀考㊀文㊀献[１]㊀王斌ꎬ徐茂ꎬ陈康ꎬ等.水下闸阀结构设计研究及仿真分析[Ｊ].工程机械文摘ꎬ２０２０(６):１－３.ＷＡＮＧＢꎬＸＵＭꎬＣＨＥＮＫꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｓｉｍ￣ｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｕｂｓｅａｇａｔｅｖａｌｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｉｇｅｓｔꎬ２０２０(６):１－３. [２]㊀刘文霄ꎬ樊春明ꎬ雷广进ꎬ等.水下卧式采油树研制及浅水试验[Ｊ].海洋工程装备与技术ꎬ２０２０ꎬ７(１):２７－３４.ＬＩＵＷＸꎬＦＡＮＣＭꎬＬＥＩＧＪꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｔｅｓｔｏｆｓｕｂｓｅａｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒｅｅ[Ｊ].Ｏ￣ｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ７(１):２７－３４.[３]㊀陈金致ꎬ段梦兰ꎬ田红平ꎬ等.深水高压闸阀执行器超控机构的对比研究[Ｃ]ʊ第十七届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上).南宁:海洋出版社ꎬ２０１５:２９８－３０３.ＣＨＥＮＪＺꎬＤＵＡＮＭＬꎬＴＩＡＮＨＰꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａ￣ｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｏｖｅｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｅｅｐｗａｔｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｔｅｖａｌｖｅａｃａｔｕａｔｏｒ[Ｃ]ʊＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ１７ｔｈＣｈｉｎａＯｆｆｓｈｏｒｅ(Ｃｏａｓｔａｌ)ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ(Ｉ).ＮＡＮＮＩＮＧ:ＣｈｉｎａＯｃｅａｎＰｒｅｓｓꎬ２０１５:２９８－３０３.[４]㊀万春燕ꎬ王定亚ꎬ刘文霄ꎬ等.水下采油树系统配套工具技术研究和发展建议[Ｊ].石油机械ꎬ２０２０ꎬ４８(７):７４－７９.ＷＡＮＣＹꎬＷＡＮＧＤＹꎬＬＩＵＷＸꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｔｏｏｌｓｆｏｒｕｎ￣ｄｅｒｗａｔｅｒＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２０ꎬ４８(７):７４－７９.[５]㊀拱中秋.海洋油气开采用深水闸阀关键技术研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工程大学ꎬ２０１７.ＧＯＮＧＺＱ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｄｅｅｐｗａｔｅｒｇａｔｅｖａｌｖｅｆｏｒｍａｒｉｎｅｏｉｌａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ[Ｄ].Ｈａｒ￣ｂｉｎ:ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１７. [６]㊀万春燕ꎬ樊春明ꎬ贾向锋ꎬ等.水下采油树用闸阀和驱动器试验技术研究[Ｊ].石油矿场机械ꎬ２０２１ꎬ５０(４):２５－３０.ＷＡＮＣＹꎬＦＡＮＣＭꎬＪＩＡＸＦꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｇａｔｅｖａｌｖｅａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｆｏｒｓｕｂｓｅａ￣ｔｒｅｅ[Ｊ].ＯｉｌＦｉｅｌｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬ２０２１ꎬ５０(４):２５－３０. [７]㊀李跟飞ꎬ史文祥ꎬ蒋鹏ꎬ等.深海水下阀门工程化研制技术[Ｊ].材料开发与应用ꎬ２０２１ꎬ３６(２):９８－１０２.ＬＩＧＦꎬＳＨＩＷＸꎬＪＩＡＮＧＰꎬｅｔａｌ.Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｄｅｅｐｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖａｌｖｅ[Ｊ].ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２１ꎬ３６(２):９８－１０２.[８]㊀石磊ꎬ琚选择ꎬ张飞ꎬ等.水下阀门研制及工程应用[Ｊ].阀门ꎬ２０１９(１):２４－２７.ＳＨＩＬꎬＪＵＸＺꎬＺＨＡＮＧＦꎬｅｔａｌ.Ｓｕｂｓｅａｖａｌｖｅｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｖａｌｖｅꎬ２０１９(１):２４－２７.[９]㊀万春燕ꎬ贾向锋ꎬ王定亚ꎬ等.水下采油树闸阀及驱动器国产化关键技术分析[Ｊ].石油机械ꎬ２０２１ꎬ４９(９):７３－７８.ＷＡＮＣＹꎬＪＩＡＸＦꎬＷＡＮＧＤＹꎬｅｔａｌ.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｌｏｃａｌｉｚｅｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｇａｔｅｖａｌｖｅａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｕｓｅｄｉｎｓｕｂｓｅａＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａ￣ｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２１ꎬ４９(９):７３－７８.[１０]㊀陈钦伟ꎬ张士超ꎬ贺智杰ꎬ等.基于故障率分析的海上采油树可靠性评估[Ｊ].石油工业技术监督ꎬ２０１９ꎬ３５(１０):１４－１７.ＣＨＥＮＱＷꎬＺＨＡＮＧＳＣꎬＨＥＺＪꎬｅｔａｌ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｏｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｒｅｅｓｂａｓｅｄｏｎｆａｉｌｕｒｅｒａｔｅａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎｉｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ３５(１０):１４－１７. [１１]㊀ＡＰＩ.ＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｗｅｌｌｈｅａｄａｎｄＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｅ￣ｑｕｉｐｍｅｎｔ:ＡＰＩＳＰＥＣ６Ａ－２０１８[Ｓ].ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎꎬＤＣ:ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１８.[１２]㊀孙见君ꎬ顾伯勤ꎬ魏龙.基于分形理论的接触式机械密封泄漏模型[Ｊ].化工学报ꎬ２００６ꎬ５７(７):１６２６－１６３１.ＳＵＮＪＪꎬＧＵＢＱꎬＷＥＩＬ.Ｌｅａｋａｇｅｍｏｄｅｌｏｆｃｏｎｔａｃ￣ｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｂａｓｅｄｏｎｆｒａｃｔａｌｇｅｏｍｅｔｒｙｔｈｅｏｒｙ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２００６ꎬ５７(７):１６２６－１６３１. [１３]㊀ＡＰＩ.Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｅａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓ￣ｔｅｍｓ￣ｓｕｂｓｅａｗｅｌｌｈｅａｄａｎｄｔｒｅｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ:ＡＰＩＳＰＥＣ１７Ｄ ２０１１[Ｓ].ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎꎬＤＣ:ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１１.㊀㊀第一作者简介:万春燕ꎬ女ꎬ高级工程师ꎬ生于１９８３年ꎬ２０１１年毕业于四川大学机械设计专业ꎬ获硕士学位ꎬ现从事海洋石油工程装备技术研究工作ꎮ地址:(６１００５２)四川省成都市ꎮ电话:(０２８)６８９６７６１５ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｗａｎｃｙ２０１１＠１６３ ｃｏｍꎮ㊀收稿日期:２０２２－０８－０３(本文编辑㊀南丽华)０６ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第４期。
深水海底防喷器组液压控制系统设计研究的开题报告
深水海底防喷器组液压控制系统设计研究的开题报告一、研究背景与意义深水海底防喷器是海洋工程中一项十分关键的设备，它能够有效地阻止海底油气井口的喷漏问题，减少环境污染和人员伤亡风险。
液压控制系统作为防喷器的核心控制部分，在其中扮演着至关重要的角色。
液压控制系统可以通过对系统压力、流量等参数的控制，调整防喷器的操作状态，实现对油气井口处的流体进行控制。
因此，对液压控制系统的设计研究具有重大的工程应用价值和科学意义。
二、研究内容和方法本次研究的主要内容包括：1. 深入分析深水海底防喷器的工作原理和液压控制系统的组成结构；2. 研究液压控制系统中典型元件的特点和原理，如液压泵、液压阀等；3. 建立深水海底防喷器液压控制系统的控制流程和控制模型；4. 利用MATLAB等计算软件，对液压控制系统进行仿真分析，优化控制参数，最终确定系统的最优控制策略；5. 基于分析和仿真研究结果，对深水海底防喷器液压控制系统的设计进行改进和优化，提高系统的稳定性和可靠性。
本次研究的方法主要包括文献调研、数值模拟、实验验证等多种手段。
其中，文献调研用于梳理防喷器和液压控制系统的基础理论和相关知识；数值模拟和实验验证将通过计算机仿真和物理实验来验证液压控制系统的可行性和优化效果。
三、研究目标和成果本次研究的目标是基于对深水海底防喷器液压控制系统工作原理及构成的全面认识和理解，深入探索液压控制系统的设计和优化问题，实现防喷器的稳定操作和流体控制效果的优化。
具体成果包括：1. 针对深水海底防喷器实现的液压控制系统的设计和分析，深入了解关键的液压元件工作原理及特点；2. 提高液压控制系统的性能，优化系统的稳定性、灵敏性和可靠性；3. 通过实验验证，分析和优化深水海底防喷器的液压控制系统，进而提高海底工程的应用水平和环境保护效果。
四、研究预期成果的应用和意义本次研究的预期成果将对石油和天然气开采、海洋环境保护、海洋工程等领域具有重要的科学和工程应用价值。
海洋工程装备的液压系统与控制技术研究
海洋工程装备的液压系统与控制技术研究随着科技的不断发展和人类对海洋资源的不断探索，海洋工程装备的需求也在逐渐增加。
海洋工程装备的液压系统与控制技术在海底油气开发、海底生态保护、深海探测和海洋工程建设等领域中起着重要的作用。
本文将重点探讨海洋工程装备的液压系统的设计原理与控制技术的研究进展。
液压系统是海洋工程装备中最常用的动力传动系统之一，其主要作用是随着流体的压力改变来实现各种机械动作。
在海洋工程中，液压系统主要用于操作深海钻井平台、潜水器、遥控无人潜水器等设备。
这些设备通常需要在复杂的海洋环境中进行作业，因此，液压系统必须具备高可靠性、高精度和耐腐蚀等特点。
在海洋工程装备的液压系统设计中，需要考虑到以下几方面的因素。
首先是海水环境的腐蚀问题。
海水中含有大量的盐分和杂质，对金属材料有着极强的腐蚀性。
因此，在设计液压系统时，需要选用耐腐蚀材料，并对液压系统进行抗腐蚀处理。
其次是液压油的选择。
液压系统需要使用特殊的液压油来确保系统的正常工作。
海洋工程装备的液压系统中常使用的液压油有合成液压油和生物可降解液压油。
合成液压油具有耐高温、抗磨损和抗氧化等优点，而生物可降解液压油对海洋环境更加友好。
最后是对液压系统进行密封处理。
由于液压系统需要在高压下工作，因此对于液压系统的密封件尤为重要。
在海洋工程装备的设计中，常使用氟橡胶、聚氨酯和聚四氟乙烯等材料来保证液压系统的密封性能。
液压系统的控制技术是海洋工程装备的核心之一。
液压系统的控制技术可以分为手动控制和自动控制两种。
手动控制通常通过操作人员对阀门进行控制来实现机械动作。
而自动控制则通过采用传感器、电信号和电磁阀等元器件来实现液压系统的自动控制。
在海洋工程装备中，由于环境复杂性和作业的特殊性，自动控制技术得到了广泛应用。
在自动控制技术中，液压系统的控制系统通常由中央处理单元（CPU）、传感器、执行器、控制器和通信模块等组成。
中央处理单元是液压系统的大脑，负责接收来自传感器的信号，并根据预设的控制算法输出相应的指令。
海洋油气固井撬(船)的液压系统设计与控制技术
海洋油气固井撬（船）的液压系统设计与控制技术随着能源需求不断增长，海洋油气资源的开发已成为当今世界上最为重要的任务之一。
而海洋油气固井撬（船）作为其中的关键工具，其液压系统设计与控制技术显得尤为重要。
本文将介绍海洋油气固井撬（船）的液压系统设计与控制技术，旨在提供给读者有关该领域的全面了解和专业知识。
一、液压系统设计1. 性能需求：海洋油气固井撬（船）的液压系统需要具备高压、大流量、无泄漏等性能需求。
同时，还需要考虑在恶劣海况下的使用环境。
2. 液压元件选择：为满足高压、大流量要求，可选择高压液压泵、液压缸、液压阀等元件。
同时，还可以考虑使用一些先进的液压元件，如比例阀、伺服阀等，以实现更精确的控制。
3. 系统稳定性与安全性：在设计液压系统时，需要考虑系统的稳定性和安全性。
通过采用适当的压力控制、流量控制及溢流阀等装置来确保系统的安全性，并通过合理的管路设计来降低系统震动和噪声。
4. 节能性考虑：海洋油气固井撬（船）的液压系统通常需要大功率输出，为了提高系统的能效，可以引入节能技术。
例如，使用可调节的泵控装置、能量回收装置等。
5. 维护和检修性：考虑到海洋环境的恶劣性，设计液压系统时应注重其维护和检修性。
采用易于维护和更换的连接件、阀门等元件，并提供合适的检修通道，以便及时进行检修和维护。
二、液压系统控制技术1. 控制方式选择：液压系统的控制方式包括手动控制、自动控制以及远程控制等。
根据实际需求选择合适的控制方式。
2. 控制逻辑设计：液压系统控制逻辑的设计十分重要。
需要确保系统的各个部件能够正确地配合工作，实现安全、稳定、高效的控制。
根据工作流程和安全要求，设计合理的控制策略和程序。
3. 传感器选择：液压系统需要采集各种参数数据来进行控制，因此需要选用合适的传感器。
常见的传感器包括压力传感器、位移传感器、温度传感器等。
4. 控制回路设计：控制回路的设计是液压系统控制的重点。
根据实际需求，设计合适的控制回路，提高系统的稳定性和控制精度。
海洋工程中的液压技术应用研究
海洋工程中的液压技术应用研究海洋工程是一门涵盖广泛的工程学科，旨在研究如何利用海洋资源和提高人类的海洋活动能力。
而液压技术则是海洋工程领域中不可或缺的一部分，它能够帮助我们更好地实现海洋工程任务，提高工程效率和安全性。
本文将着重探讨液压技术在海洋工程中的应用研究。
一、液压技术概述液压技术是一种利用液体转化压力和能量的技术，广泛应用于机械、工程和其他领域。
液压系统是由液压泵、液压控制阀、液压缸等组成的，能够将电能或其他能源转化为液压能量，为机械设备提供所需的动力和控制。
二、液压技术在海洋工程中的应用1. 海洋采油平台海洋采油平台是海上石油开采的重要设施，液压技术在其中扮演着至关重要的角色。
由于海洋环境的苛刻和船体限制，采油平台需要高度专业化的工程技术和设备支持。
液压系统具有抗压强度高、易于控制等特点，使得它成为采油平台最重要的能源传递系统。
2. 海洋工程建设液压技术在海洋工程建设中也有广泛应用。
如海洋土木工程建设时，可选用液压器械对海底的石头和土壤进行挖掘和压实；而建设海洋管道时，液压泵和液压控制器协作完成管道的敷设和连接。
3. 海底勘探与观测液压技术在海底勘探与观测任务中也屡有所用。
如在海上进行石油勘探时，液压系统用于驱动扩孔器、钻井平台等设备；而在进行海底地震、气象、氧气检测等科学研究时，液压技术也能够为研究人员提供可靠的能源支持。
三、液压技术在海洋环境中的挑战液压技术在海洋工程中应用广泛，但同时也迎来了一些挑战。
例如，海洋环境的严苛和变化性较大，需用高强度材料、密封性强的高压管道。
并且，液压系统故障的维修也不易，需要不断改进液压控制系统的精度和可靠性，提高系统抗故障能力。
四、海洋液压技术未来的发展方向未来，海洋液压技术将会因其更好的性能和更高的可靠性，在海洋工程中得到更广泛的应用。
例如，在高温、高压和重载等极端条件下进行作业时，将会使用更加高效的液压技术。
再如，液压技术的自动化和远程控制等特点将更加得到重视，为未来海洋工程提供更加智能的技术支持。
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选 择 、 计 方 法 上 ， 是 在结 构 原 理 、 工 要 求 上 都 有较 大差 别 ， 是 因为 海 水 的 自身压 力对 液 压 系 统 的渗 透 改 变 了 传 统 的 密 封 与 润 滑 设 还 加 这
观念 。而 通 过 采取 密 封 措 施 和压 力 补 偿 后 ， 以液 压 油 为 工 作 介质 的水 下 液 压 系 统 可 以 在不 同海 水 深 度 下作 业 。介绍 了基 于 海 洋 环境 的 水 下 液 压 系 统 密 封 技术 。 关 键词 ： 压 系统 ； 封 ； 力 补偿 液 密 压 中 图分 类号 ：Ｂ ２Ｔ ３ ． Ｔ ４ ．Ｈ１７ ７ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８ ０ １ （０ ２ ０ — ０ ５ ０ １０ — ８ ３ ２ １ ）３ ０ １ — ３
Ｈｖ ｒ ｕ ｉｓＰ ｅ ｍａ ｉｓ＆ Ｓ ａｓＮｏ３ ２ ２ ｄａ ｌ ｎ ｕ ｔ ｃ ｃ ｅｌ ／ ． ．０１
基 于海洋环境 的水 下液压 系统 密封技术研究
洪 啸 虎 薛 尚文 常 兴 黄 镍
（ 解放 军 理工 大学 ， 京 南
摘பைடு நூலகம்
２００ ） １０ ７
要 ： 下 液 压 系 统 没 有 在 水 下 作业 设 备 中得 到广 泛应 用 ， 要 原 因 是 在 海 水 环 境 的 液 压 元 件 与 常 规 液 压 元 件 相 比 ， 论 是 在 材 料 水 主 无
Ｒ ｅ ｅ ｒｈ ｎ ｅ ｌ ｓ ａ ｃ ｏ Ｓ ａ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｏ ｃ ｎｏｏ ｙ ｆ Ｕｎｄ ｒ ａｅ ｙ ｒ ｕ ｉ ｅｗ ｔ ｒ Ｈ ｄ ａ ｌ ｃ
Ｓ ｓｅ ｓｄ ｎ Ｍ ａ ｉ ｅ ｙ ｔｍ Ｂａｅ ｏ ｒｎ Ｅｎ ｉｏ ｍ ｅ ｔ ｖｒ ｎ ｎ
ＨＯ Ｘｉｏ ｈ ＮＧ ａ－ ｕ ＸＵ Ｅ Ｓ ａ ｇ ｗ ｎ ｈｎ － ｅ Ｃ ＨＡＮＧ Ｘｉｇ ｎ ＨＵＡ ＮＧ Ｎｉ ｅ
Ｋｅ Ｗ ｏ ｄ ： ｈ ｄ ａ ｌ ｓ ｓ ｍ ； ｓ ａｓ ｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｎ ｙ ｒｓ ｙ ｒｕｉ ｙ ｔ ｃ ｅ ｅｌ ； ｒｓｕｅ ｏ ｅ ｓｔ ｏ
Ｏ 引 言
水 下液 压 系统 的密 封技 术 是基 于 海水 压力 水 下液
统 的各元 部 件 。除 了 陆上 为 防止油 液外 泄 所采 用 的密
（ Ｌ Ｕ ｉｅｓｙ ｏ ｃ ｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃｎ ｌｇ ， Ｎ ｎｉｇ １（ ７ Ｃ ｉａ Ｐ Ａ ｎｖｒｉ ｆＳｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ ｔ ｅ ｏ ａｊ ２ ０１ ， ｈｎ ） ｎ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕｎ ｅ ｗ ｔｒ ｈ ｄ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ ａ ｏ ｅ ｎ ｗｉ ｅｙ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒ ａｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｍａｎ ｙ ｂ ｃ ｕ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｏ ｏ ｅ ｔ ｉ ｓｒ ｃ ： ｄ ｒ ａｅ ｙ ｒ ｕｉ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ｎ ｔｂ ｅ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｈ ｎ ｅ ｔｒ ｅ ｕ ｐ ｎ ， ｃ ｗ ｉ ｌ ｅ ａ ｓ ｙ ｒ ｕ ｉ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｎ ｃ
封措 施外 ，还要 考 虑 防止 海水 渗入 液 压 系统 的密封 措 施 。液压 系 统 的密 封 直接关 系 到水 下设 备 的作 业性 能