【水下连接器研究的国内外文献综述2800字】

水下连接器研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u23746水下连接器研究的国内外文献综述 1207551.1水下连接器在海洋油气工程中的作用 1118301.2国外较成熟水下连接器种类及其代表公司 1125351.2.1螺栓法兰连接器 1166131.2.2卡箍连接器 2216221.2.3Morgrip机械连接器 2276241.2.4夹具连接器 368051.2.5卡爪连接器 3115711.3国内发展现状 3246661.4国内外发展概括小结 4289451.4.1密封技术 4160871.4.2控制技术 567751.4.3结构设计 510926参考文献 51.1水下连接器在海洋油气工程中的作用随着世界经济的发展，对石油的需求量也不断增加，由于石油资源属于不可再生能源，陆地上的油气资源终将枯竭，由此可以预见未来海洋油气资源勘探开发将占据重要地位，海洋也将成为油气开发的重要区域。随着海洋油气田开发模式的探索研究，水下生产系统也处于较成熟阶段，水下连接器是连接水下管道、水下器械的重要机构，起着至关重要的作用。1.2国外较成熟水下连接器种类及其代表公司国外已经发展出不同结构的水下连接器，并且不同公司对不同类型的水下连接器有着其独特的技术。1.2.1螺栓法兰连接器螺栓法兰连接器由两部分组成，其一是旋转环法兰，其二是对焊颈法兰。螺栓法兰连接器主要有三个特点：其一，带有螺栓孔的旋转环可以转动；其二，法兰配合面间设有凹槽，通过挤压金属密封件从而实现密封；其三，经济成本较其他水下连接器较低。美国StoltOffshore公司在2011年成功研制出MATIS系统，此系统已成功将螺栓法兰连接器应用于海底管道的铺设项目中。螺栓法兰连接器如图1.1所示。11-螺栓2-螺母3-旋转环4-旋转环法兰5-管道6-密封环7-对焊颈法兰8-管子与法兰焊接图1.1螺栓法兰连接器剖视图1.2.2卡箍连接器卡箍连接器由两部分组成，其一是管接头法兰，其二是卡箍。卡箍连接器连接时，需要较少的螺栓螺母，一般只需要2~4个螺栓。连接器的连接轴线在管道的末端，末端上有两个相配合的半圆形夹子，当旋紧螺栓时，夹子内部的凹槽可将螺栓的预紧力转化为管道的轴向力，从而实现管道的连接。美国FMC公司目前能将卡箍式水下连接器成功的运用到水下管道铺设项目中。卡箍连接器如图1.2所示。1.2.3Morgrip机械连接器Morgrip机械机械连接器由无焊缝的整体性机械法兰组成，见图所示。在待回接的管道之间分别布置有轴承式法兰，并且有一整套带弹簧的球轴承安装在管接头内侧，密封圈就镶嵌在球轴承之中。压紧时通过预紧螺栓，从而推动球轴承抵住法兰外壁，用产生的夹紧力压缩槽内的密封圈使其与法兰外壁接触，从而实现密封。美国HydratightSweeneyLtd公司所研制的Morgrip机械连接器虽然比螺栓法兰连接器的造价更高，但是他集合了安装方便、节省安装时间等优点。1-螺栓1-螺栓2-卡箍3-螺母4-管接头法兰图1.2卡箍连接器剖视图11-张紧螺栓2-密封件3-球轴承4-弹簧图1.3快速接头示意图1.2.4夹具连接器夹具连接器的工作原理是将两个分段钳固定在一起，并且可以形成一个类圆结构，从而起到定心的作用，通过夹柱即可产生夹紧力，起到密封、固定的作用。夹具连接器适合大口径、低压横向连接，并且美国FMC公司已经将夹具连接器实现了标准化。1.2.5卡爪连接器卡爪式法兰连接器的工作原理是用置于被连接管道一端的卡爪组来连接管道，通过卡爪的钳制，将被连接管道的另一端锁死，并且筒夹可以沿轴向移动，作用在法兰上的筒夹力还可以提供金属密封环挤压力，从而实现密封。美国OilStates公司研制的无人化液压卡爪式法兰连接器现已应用于海底生产系统的最终连接，并且可以应用于管道维修1-轮毅2-卡爪3-套筒图1.1-轮毅2-卡爪3-套筒图1.5卡爪连接器示意图1-钳夹2-锁紧件3-杆轴承4-夹柱图1.4夹具连接器示意图1.3国内发展现状国内水下连接器研究较晚，目前只有少数的科研院所有相应的研究，其中哈尔滨工程大学与水下连接器相关的课题组已经完成了大量关于水下连接器的研究工作，其中第一代样机如图1.6所示，第二代样机如图1.7所示。图1.7图1.7水下连接器第二代样机图1.6水下连接器第一代样机目前各项研究工作也有了相应的进展，其中最新研制的卡爪式水下连接器可适用于水深2000m，内压可达50MPa，可承受拉力750KN，弯矩52200N·m，压力700KN；卡箍式自动连接器适用于6英寸管径，可实现密封压力34.5MPa，适用于水深1500m。以上水下连接器已通过陆上性能测试和海试试验，并且都具有ROV友好性，可以在ROV的操作下实现无浅连接，具有较高的通用性，能实现自锁保护，密封性能也较好，并且安装的工具可以回收利用。1.4国内外发展概括小结经过综合分析，国外较成熟产品虽然形式不同，但是其工作原理都比较接近，最大的不同就是在在某些关键功能上，各个公司都有其独特的技术去保证能够实现某些关键功能。国外公司成熟产品已经经过了长时间的研究并且具有实际应用的大量经验，在设计、制造以及检验方法等方面积累了大量宝贵的经验。产品通过不断的改进优化，结构设计更加合理、安全性有更大的保障。但是价格成本也相对较高。经过对比，国外的水下连接器在以下方面具有一定优势：1.4.1密封技术水下连接器工作环境是深水高温高压，对应的密封技术也要求能满足在恶劣环境工作时的要求。国外公司目前大多数采用自紧式金属密封，并且在透镜型金属密封圈的设计以及应用方面有相应的专利。同时国外公司也具有将金属密封以及非金属密封相结合的应用方式，并且已经有了较成熟的应用经验。其主要原理是将金属密封作为主要密封形式，用于阻挡管道内部的工作压力；非金属密封作为第二重密封，用于阻挡海水的密封外压。并且不同产品甚至有不同的实现方式。1.4.2控制技术在水下连接器安装方面，国外公司也具有水平较高的技术。以卡爪式水下连接器为例，其在密封圈的安放、液压控制阀门的开合、初始安装位置的精细调准等众多方面都需要依靠机械手的辅助操作。由此可见，在水下连接器的安装过程中所应用到的控制技术已经有了较高的水平。1.4.3结构设计国外公司在水下连接器的设计研究开始较早，具有几十年的研究及应用经验，目前已经有了成熟产品，并且产品的很多关键零件都经过大量的试验和实际工程的使用，结构上经历了严苛工况的检验，在可靠性、密封性已经其他各方面都有其不可忽视的优势。参考文献[1]庞楠，贾鹏，王立权，运飞宏，张宁，刘璞.水下连接器结构可靠性分析[J].哈尔滨工程大学学报，2021(01):1-7[2]张森.海底管道卡压式连接器密封性能分析及试验研究[D].哈尔滨工程大学，2018.[3]宋春娜.水下卡爪连接器及其无潜安装技术研究[D].哈尔滨工程大学，2017.[4]王仁华.深海水平式卡箍连接器密封结构优化分析与性能研究[D].哈尔滨工程大学，2017.[5]李忠庆.水下卡箍式连接器热力学分析与试验研究[D].哈尔滨工程大学，2016.[6]王立权，深水管道连接技术研究及装备研制.黑龙江省，哈尔滨工程大学，2015-11-30.[7]赵勇.深水卡爪连接器密封结构特性及其性能试验研究[D].哈尔滨工程大学，2015.[8]张媛.水下卡箍式连接器样机设计及密封性能研究[D].哈尔滨工程大学，2014.[9]夏仁杰.水下连接器温度压力测试方法研究及测试系统设计[D].哈尔滨工程大学，2014.[10]曹宏建.水下连接器测试装置的研制[D].哈尔滨工程大学，2013.[11]谭磊.水下管道卡压式连接器与连接机具关键技术研究[D].哈尔滨工程大学，2012.[12]王学文.可回收式水平海底管道连接器关键技术研究[D].哈尔滨工程大学，2011.[13]徐庆江.水下可回收垂直卡爪连接器关键技术研究[D].哈尔滨工程大学，2011.[14]杨雷.垂直式水下卡爪连接器结构设计及运动稳定性分析[D].哈尔滨工程大学，2010.[15]张攀攀，彭开持.海底管道智能修复技术研究进展[J].中国水运(下半月)，2015，15(11):296-298.[16]吴家鸣.世界及我国海洋油气产业发展及现状[J].广东造船，2013，32(01):29-32.[17]JunLiu,YuchenWang,BaoshuangShi,DaomingWang,LiquanWang,XiangjuanXu.Studyonunderwaterconnectortemperatureandp