设计一种基于18-3/4"H4型面、69 MPa井口压力的液压驱动锁块式连接器,通过有限元方法分析锁紧型面过盈量对锁紧峰值压力、连接器预紧力的影响,预紧力与锁紧峰值压力之间的关系,以及VX钢圈在失效负载条件下的密封性能,并对相关分析结果进行测试验证。分析及测试验证表明,在过盈量可调范围内连接器预紧力与锁紧峰值压力为线性关系,可通过锁紧峰值压力的大小有效评估预紧力;有限元分析结果可为连接器的调试作参考;连续的环状接触压痕是钢圈密封的必要条件,密封面的材料及加工质量是建立密封的关键因素;连接器在69 MPa+1300 kN+11000 kNm负载条件下功能、结构及密封性能良好。连接器搭载采油树在南海相关油气田得到成功的示范应用。

针对整机测试的复杂性与测试条件的不可控性,设计了适合工程机械的负载模拟实验系统,并搭建了实验平台;运用Matlab系统辨识建立了精确的比例溢流阀数学模型,采用增量式PID控制策略,进行了负载模拟控制算法参数的在线调试,并确定了合适的PID参数值。通过测试,实际负载与模拟负载误差σ≤4.5%,表明该系统可以实现准确可靠的负载模拟。