水下連接器研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u23746水下連接器研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1207551.1水下連接器在海洋油氣工程中的作用 1118301.2國外較成熟水下連接器種類及其代表公司 1125351.2.1螺栓法蘭連接器 1166131.2.2卡箍連接器 2216221.2.3Morgrip機(jī)械連接器 2276241.2.4夾具連接器 368051.2.5卡爪連接器 3115711.3國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 3246661.4國內(nèi)外發(fā)展概括小結(jié) 4289451.4.1密封技術(shù) 4160871.4.2控制技術(shù) 567751.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 510926參考文獻(xiàn) 51.1水下連接器在海洋油氣工程中的作用隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)石油的需求量也不斷增加，由于石油資源屬于不可再生能源，陸地上的油氣資源終將枯竭，由此可以預(yù)見未來海洋油氣資源勘探開發(fā)將占據(jù)重要地位，海洋也將成為油氣開發(fā)的重要區(qū)域。隨著海洋油氣田開發(fā)模式的探索研究，水下生產(chǎn)系統(tǒng)也處于較成熟階段，水下連接器是連接水下管道、水下器械的重要機(jī)構(gòu)，起著至關(guān)重要的作用。1.2國外較成熟水下連接器種類及其代表公司國外已經(jīng)發(fā)展出不同結(jié)構(gòu)的水下連接器，并且不同公司對(duì)不同類型的水下連接器有著其獨(dú)特的技術(shù)。1.2.1螺栓法蘭連接器螺栓法蘭連接器由兩部分組成，其一是旋轉(zhuǎn)環(huán)法蘭，其二是對(duì)焊頸法蘭。螺栓法蘭連接器主要有三個(gè)特點(diǎn)：其一，帶有螺栓孔的旋轉(zhuǎn)環(huán)可以轉(zhuǎn)動(dòng)；其二，法蘭配合面間設(shè)有凹槽，通過擠壓金屬密封件從而實(shí)現(xiàn)密封；其三，經(jīng)濟(jì)成本較其他水下連接器較低。美國StoltOffshore公司在2011年成功研制出MATIS系統(tǒng)，此系統(tǒng)已成功將螺栓法蘭連接器應(yīng)用于海底管道的鋪設(shè)項(xiàng)目中。螺栓法蘭連接器如圖1.1所示。11-螺栓2-螺母3-旋轉(zhuǎn)環(huán)4-旋轉(zhuǎn)環(huán)法蘭5-管道6-密封環(huán)7-對(duì)焊頸法蘭8-管子與法蘭焊接圖1.1螺栓法蘭連接器剖視圖1.2.2卡箍連接器卡箍連接器由兩部分組成，其一是管接頭法蘭，其二是卡箍。卡箍連接器連接時(shí)，需要較少的螺栓螺母，一般只需要2~4個(gè)螺栓。連接器的連接軸線在管道的末端，末端上有兩個(gè)相配合的半圓形夾子，當(dāng)旋緊螺栓時(shí)，夾子內(nèi)部的凹槽可將螺栓的預(yù)緊力轉(zhuǎn)化為管道的軸向力，從而實(shí)現(xiàn)管道的連接。美國FMC公司目前能將卡箍式水下連接器成功的運(yùn)用到水下管道鋪設(shè)項(xiàng)目中。卡箍連接器如圖1.2所示。1.2.3Morgrip機(jī)械連接器Morgrip機(jī)械機(jī)械連接器由無焊縫的整體性機(jī)械法蘭組成，見圖所示。在待回接的管道之間分別布置有軸承式法蘭，并且有一整套帶彈簧的球軸承安裝在管接頭內(nèi)側(cè)，密封圈就鑲嵌在球軸承之中。壓緊時(shí)通過預(yù)緊螺栓，從而推動(dòng)球軸承抵住法蘭外壁，用產(chǎn)生的夾緊力壓縮槽內(nèi)的密封圈使其與法蘭外壁接觸，從而實(shí)現(xiàn)密封。美國HydratightSweeneyLtd公司所研制的Morgrip機(jī)械連接器雖然比螺栓法蘭連接器的造價(jià)更高，但是他集合了安裝方便、節(jié)省安裝時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。1-螺栓1-螺栓2-卡箍3-螺母4-管接頭法蘭圖1.2卡箍連接器剖視圖11-張緊螺栓2-密封件3-球軸承4-彈簧圖1.3快速接頭示意圖1.2.4夾具連接器夾具連接器的工作原理是將兩個(gè)分段鉗固定在一起，并且可以形成一個(gè)類圓結(jié)構(gòu)，從而起到定心的作用，通過夾柱即可產(chǎn)生夾緊力，起到密封、固定的作用。夾具連接器適合大口徑、低壓橫向連接，并且美國FMC公司已經(jīng)將夾具連接器實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。1.2.5卡爪連接器卡爪式法蘭連接器的工作原理是用置于被連接管道一端的卡爪組來連接管道，通過卡爪的鉗制，將被連接管道的另一端鎖死，并且筒夾可以沿軸向移動(dòng)，作用在法蘭上的筒夾力還可以提供金屬密封環(huán)擠壓力，從而實(shí)現(xiàn)密封。美國OilStates公司研制的無人化液壓卡爪式法蘭連接器現(xiàn)已應(yīng)用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)的最終連接，并且可以應(yīng)用于管道維修1-輪毅2-卡爪3-套筒圖1.1-輪毅2-卡爪3-套筒圖1.5卡爪連接器示意圖1-鉗夾2-鎖緊件3-桿軸承4-夾柱圖1.4夾具連接器示意圖1.3國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)水下連接器研究較晚，目前只有少數(shù)的科研院所有相應(yīng)的研究，其中哈爾濱工程大學(xué)與水下連接器相關(guān)的課題組已經(jīng)完成了大量關(guān)于水下連接器的研究工作，其中第一代樣機(jī)如圖1.6所示，第二代樣機(jī)如圖1.7所示。圖1.7圖1.7水下連接器第二代樣機(jī)圖1.6水下連接器第一代樣機(jī)目前各項(xiàng)研究工作也有了相應(yīng)的進(jìn)展，其中最新研制的卡爪式水下連接器可適用于水深2000m，內(nèi)壓可達(dá)50MPa，可承受拉力750KN，彎矩52200N·m，壓力700KN；卡箍式自動(dòng)連接器適用于6英寸管徑，可實(shí)現(xiàn)密封壓力34.5MPa，適用于水深1500m。以上水下連接器已通過陸上性能測試和海試試驗(yàn)，并且都具有ROV友好性，可以在ROV的操作下實(shí)現(xiàn)無淺連接，具有較高的通用性，能實(shí)現(xiàn)自鎖保護(hù)，密封性能也較好，并且安裝的工具可以回收利用。1.4國內(nèi)外發(fā)展概括小結(jié)經(jīng)過綜合分析，國外較成熟產(chǎn)品雖然形式不同，但是其工作原理都比較接近，最大的不同就是在在某些關(guān)鍵功能上，各個(gè)公司都有其獨(dú)特的技術(shù)去保證能夠?qū)崿F(xiàn)某些關(guān)鍵功能。國外公司成熟產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過了長時(shí)間的研究并且具有實(shí)際應(yīng)用的大量經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)、制造以及檢驗(yàn)方法等方面積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)。產(chǎn)品通過不斷的改進(jìn)優(yōu)化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理、安全性有更大的保障。但是價(jià)格成本也相對(duì)較高。經(jīng)過對(duì)比，國外的水下連接器在以下方面具有一定優(yōu)勢：1.4.1密封技術(shù)水下連接器工作環(huán)境是深水高溫高壓，對(duì)應(yīng)的密封技術(shù)也要求能滿足在惡劣環(huán)境工作時(shí)的要求。國外公司目前大多數(shù)采用自緊式金屬密封，并且在透鏡型金屬密封圈的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用方面有相應(yīng)的專利。同時(shí)國外公司也具有將金屬密封以及非金屬密封相結(jié)合的應(yīng)用方式，并且已經(jīng)有了較成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。其主要原理是將金屬密封作為主要密封形式，用于阻擋管道內(nèi)部的工作壓力；非金屬密封作為第二重密封，用于阻擋海水的密封外壓。并且不同產(chǎn)品甚至有不同的實(shí)現(xiàn)方式。1.4.2控制技術(shù)在水下連接器安裝方面，國外公司也具有水平較高的技術(shù)。以卡爪式水下連接器為例，其在密封圈的安放、液壓控制閥門的開合、初始安裝位置的精細(xì)調(diào)準(zhǔn)等眾多方面都需要依靠機(jī)械手的輔助操作。由此可見，在水下連接器的安裝過程中所應(yīng)用到的控制技術(shù)已經(jīng)有了較高的水平。1.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國外公司在水下連接器的設(shè)計(jì)研究開始較早，具有幾十年的研究及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前已經(jīng)有了成熟產(chǎn)品，并且產(chǎn)品的很多關(guān)鍵零件都經(jīng)過大量的試驗(yàn)和實(shí)際工程的使用，結(jié)構(gòu)上經(jīng)歷了嚴(yán)苛工況的檢驗(yàn)，在可靠性、密封性已經(jīng)其他各方面都有其不可忽視的優(yōu)勢。參考文獻(xiàn)[1]龐楠，賈鵬，王立權(quán)，運(yùn)飛宏，張寧，劉璞.水下連接器結(jié)構(gòu)可靠性分析[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2021(01):1-7[2]張森.海底管道卡壓式連接器密封性能分析及試驗(yàn)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2018.[3]宋春娜.水下卡爪連接器及其無潛安裝技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2017.[4]王仁華.深海水平式卡箍連接器密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析與性能研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2017.[5]李忠慶.水下卡箍式連接器熱力學(xué)分析與試驗(yàn)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2016.[6]王立權(quán)，深水管道連接技術(shù)研究及裝備研制.黑龍江省，哈爾濱工程大學(xué)，2015-11-30.[7]趙勇.深水卡爪連接器密封結(jié)構(gòu)特性及其性能試驗(yàn)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2015.[8]張媛.水下卡箍式連接器樣機(jī)設(shè)計(jì)及密封性能研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2014.[9]夏仁杰.水下連接器溫度壓力測試方法研究及測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工程大學(xué)，2014.[10]曹宏建.水下連接器測試裝置的研制[D].哈爾濱工程大學(xué)，2013.[11]譚磊.水下管道卡壓式連接器與連接機(jī)具關(guān)鍵技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2012.[12]王學(xué)文.可回收式水平海底管道連接器關(guān)鍵技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.[13]徐慶江.水下可回收垂直卡爪連接器關(guān)鍵技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.[14]楊雷.垂直式水下卡爪連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析[D].哈爾濱工程大學(xué)，2010.[15]張攀攀，彭開持.海底管道智能修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國水運(yùn)(下半月)，2015，15(11):296-298.[16]吳家鳴.世界及我國海洋油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀[J].廣東造船，2013，32(01):29-32.[17]JunLiu,YuchenWang,BaoshuangShi,DaomingWang,LiquanWang,XiangjuanXu.Studyonunderwaterconnectortemperatureandp