分析水下执行器液压控制仿真

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第11期MACHINETO0L&HYDRAULICSV01．38No．1lDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．I1．035水下执行器液压控制仿真余国核，周美珍，程寒生(海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451)摘要：介绍了当前国内外在水下油气开发方面的状况。并阐述水下生产系统的结构和原理。并对水下生产设施液压控制系统的执行器进行研究，然后对其在工作过程中压力的变化通过AMESim软件进行了仿真。仿真曲线清楚显示了执行器在工作过程中压力的变化规律。为研究、设计和开发水下生产系

2、统提供了参考。关键词：水下执行器；液压控制；AMESim；仿真中图分类号：P75文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)11—116—3SimulatiOnOfHydraulicControlofSubseaActuatorYUGuohe。ZHOUMeizhen．CHENGHansheng(EngineeringCompanyofChinaOffshoreOilEngineeringCo．，Ltd，Tianjin300451，China)Abstract：Thestatusofsubseaoil&gasdevelopmentathomeandabr

3、oadwasintroduced．Thestructureandprincipleofsubseaproductionsystemwereelaborated．Thesubseaactuatorofitshydrauliccontrolsystemwasstudied．ThechangeofitspressureduringtheproductionwassimulatedbythesoftwareofAMESim．Thesimulatingeurvesoftheactuatorindicatethedisciplinesofthepressureanddisp

4、lacement．Keywords：Subseaactuator；Hydrauliccontrol；AMESim；Simulation海上石油天然气的开发已经走向深水和超深水，统之一，以下针对水下液压控制系统的执行机构进行开发过程中几乎不能容忍失败，否则代价极其高昂。分析，建立动态模型，并进行仿真。AMESim软件拥随着计算机技术的发展和计算数学的成熟，计算机仿有包括控制应用库、机械应用库、流体应用库等6个真技术已成为工程领域非常重要的设计手段，可以通涵盖各个领域相互兼容的应用库，能实现包括机械、过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达液压、气动、热、电和

5、磁等多学科领域的系统工程的到优化设计，提高系统稳定性及可靠性，提高产品的建模和仿真。因此采用AMESim软件进行仿真是合竞争力。因此，仿真技术在海洋石油天然气开发中具适的。有广阔的应用前景。1．1水下液压控制系统构成及工作原理当前，国外在深水开发方面进展速度很快，已经以南海某油田开发项目为例，对其水下生产系统能钻探水下3000多米并开采水下2600多米水深的执行机构的动态特性建立数学模型，然后进行仿真。海上油气。我国深水油气资源储量较大，受国外深该开发项目水下生产设施液压控制系统主要由：液压水开发的技术封锁，国内在深水开发方面进展缓慢，动力站(HPU)、水下液压

6、分配单元和水下控制模块目前尚未发现有关于水下油气生产设施控制方面的文(SCM)3个部分组成。该执行器位于采油树上，其献报道。迄今为止，钻探才543．8m水深，开采332m水深。，并且是与国外大公司合作开发，没有自系统原理图和结构示意图分别如图1、2所示。图2右侧伸出杆用来推动采油树上的主阀、翼阀和安全阀己的知识产权，没有掌握水下生产系统的核心技术。作者针对水下生产设施液压控制系统的执行器进等阀门的开闭；左侧是一个液压缸，其活塞杆与右侧行分析，建立动态特性数学模型，并采用AMESim软的伸出杆刚性连接。活塞位于左端(图示位置)时件进行仿真，从仿真结果得出执行器相关

7、参数的变化主阀和翼阀等阀门关闭，活塞在P口压力油的作用下规律，为水下液压控制系统的研究、设计与开发提供移动到右端时，采油树阀门打开。如果由于各种原因参考。P口失压，被压缩的弹簧会将活塞强制推到左端，关1水下液压控制建模与仿真闭采油树阀门。液压控制系统是水下油气田开发工程中的关键系收稿日期：2009—07—23作者简介：余国核(1972一)，男，博士，工程师，现从事海洋工程的设计研究工作。电话：022—66908665。E—mail：yugh@mail．cooec．corn．ca。第11期余国核等：水下执行器液压控制仿真·117·图1水下生产系统原理图图2执行器结

8、构示意图1．2数学建模深