针对智能封堵器的水声通信子系统中的通讯问题，以及成品Modem与实际的水声换能器频段相差太远而无法直接使用的问题，设计了基于单片机和DDS技术的水声通信系统。介绍了该系统的结构、工作原理及其信号源电路中软、硬件的设计方法。阐明了该系统可通过对单片机AT89C51编程以控制DDS芯片产生频率为33—43kHz的正弦波信号，信号经过滤波及功率放大后输出至水声换能器，从而驱动水声换能器工作，用于完成智能封堵器中水声通信子系统的通信任务。

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈。为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态。只有当预紧力足够大,使得密圈接触表面发生合理塑性变形时,连接器才能满足密封要求。当介质压力增加时,为了保证连接器的密封性能,最小预紧力需要相应增加;连接器密封性能随密封圈腐蚀程度的加深,会明显降低。

密封圈是水下连接器上的全金属结构,其性能优劣将影响连接器密封功能的实现。为保证密封圈的性能,需要进行裂纹故障对其性能影响的研究。根据水下连接器的两种工作状态,利用ABAQUS有限元法对无裂纹密封圈进行强度计算,通过最大等效应力结果与最大等效塑性应变结果找到易产生裂纹的区域;之后在该区域预置了不同深度、位置、角度的裂纹,探讨了三个因素对密封圈密封性能和结构性能的影响。结果表明:水下连接器金属密封圈在工作时,与毂座的接触面为应力集中区域,处于塑性变形状态,容易产生横向裂纹;裂纹前期对密封圈密封性能影响不大,但使得密封圈结构性能变差,长期使用会导致裂纹扩展,从而使结构断裂,密封发生失效。

开发深海油气需要钻探大量超深井、大位移井,井下油管需要承受水下复合载荷的综合作用,这对气密特殊螺纹油管接头的密封性能提出挑战。以99.25 mm×6.45 mm气密油管特殊螺纹接头为研究对象,以密封面最大接触压力为考核指标,依据ISO 13679标准A系试验载荷包络线对正交优化试验结果进行密封性能分析。分析结果表明:密封面最大接触压力影响因素敏感性由大至小的顺序为:密封面角度>扭矩台肩角度>螺纹承载面角度>螺纹锥度>螺纹螺距;气密特殊螺纹油管接头参数最优组合为密封面角度10°、扭矩台肩角度-12°、螺纹承载面角度12°、螺纹锥度1∶18、螺纹螺距4.8 mm;优组后油管接头在ISO 13679标准A系试验载荷下各加载点密封性能良好。所得结果对气密特殊螺纹油管结构的进一步优化设计具有指导意义。

基于虚位移原理,建立了异锥度气密特殊螺纹接头(简称接头)的连接控制方程,并建立三维有限元模型,分析其在不同的机紧转矩和井下复杂工况条件下的力学响应特性。结果表明:在常见的工况下,接头的最大应力均小于材料的屈服应力;对于接头的密封结构,其主密封面的密封性能优于次密封面的密封性能;随着机紧转矩的增加,接头密封结构的平均接触压力与机紧转矩呈线性关系;轴向拉力和弯矩对接头密封结构的主、次密封面有不同程度的影响,但当机紧转矩值大于一定值后,其影响力将缓慢减弱并最终趋于稳定。分析结果对于接头的现场应用具有参考意义。

油田集输站在油田生产过程中,发挥着非常大的作用,由于其工作的特殊性,各种安全运行风险因素比较多,对各种设备的工作可靠性往往有着比较高的要求。安全阀是一种安全保护用阀,是呼吸阀的安全备用设备,一般安装在油罐的顶部,与呼吸阀配合进行使用。

以国内首套国产化水下控制模块液压系统为研究对象,针对水下控制模块液压系统故障诊断中故障点的隐蔽性、故障原因的复杂性和交织性、相关因素的随机性等难点,分析水下控制模块液压系统的工作原理,确定水下控制模块液压系统的失效故障类型,分别提出基于决策树的水下控制模块低压油路和高压油路故障诊断模型及高效求解算法,准确有效地实现了水下控制模块液压系统的故障诊断。结果表明,水下控制模块液压系统低压油路易发生油路泄漏和堵塞故障,高压油路易发生DCV阀打开失败故障。研究结果能够为我国锦州某气田水下控制模块液压系统的故障诊断提供一定的理论参考和技术指导,对于预防油气泄露等有着重要意义。

水下采油树是深海油气开发的关键设备,油管悬挂器作为采油树核心部件,其传热计算关系到后期油气的流动安全。以传热学理论为基础,分析水下采油树稳态和非稳态条件下传热控制方程及边界条件,对混合天然气比热容、导热系数以及对流换热系数等进行计算。采用数值传热方法建立水下采油树油管悬挂器传热的有限元模型,对油管悬挂器在稳态生产阶段和非稳态停机阶段的温度场分布进行数值模拟。稳态计算结果显示:油管悬挂器内壁温度关于X=0截面对称分布,最高为57℃,为生产的油气温度,最低温度出现在油管悬挂器顶部位置,为21.672℃;停机8 h后,油管悬挂器温度下降到21.66℃;在停机0.5 h内,温降幅度最大,油管悬挂器温度降到25℃,说明内部产出流体在关机初期和采油树本体间的热量交换剧烈;2 h后温度逐渐接近海水温度,最终达到稳态。

为解决植入人工关节润滑不充分而引起的过早失效问题,文中制备了一种基于石墨烯的仿生关节滑液.借助氧化石墨烯拥有较好的润滑性能和透明质酸（HA）良好的生物相容性制备了水分散性较好的氧化石墨烯透明质酸（HA-GO）纳米复合材料作为仿生关节润滑液添加剂.通过核磁共振氢谱、红外光谱、热重分析、原子力扫描显微镜等对HA-GO进行了表征,并考察了其在不同分散介质中的分散性和稳定性.将HA-GO加入到HA基础溶液里配制成HA＋HA-GO人工关节润滑液,系统考察了石墨烯基仿生关节液对ZrO2陶瓷人工关节材料的减摩抗磨作用,结果显示HA＋HA-GO仿生关节液具有明显的减摩抗磨性能且具有良好的生物相容性.

采用S7-400系列PLC实现了对液压拉深垫泵站电机的控制,由于系统泵站所用电机功率都比较大,设计中采用了星/角转换的启动方式。根据系统控制要求编写了PLC程序,给出了详细的流程图,实现了泵站电机的星/角启动和安全连锁控制,保证了电机的安全运行和系统的正常工作。