随着全球海洋石油工业的高速发展,并实现由浅海到深海的跨越式转变,对输油管道的安全性提出了更高的要求。同时,各种管道连接技术也越来越多的应用于海洋石油开采系统。其中可回收式水平海底管道连接器是一种新型高效的管道连接技术。水平连接器通过初对准、对中、连接、锁紧、解锁及连接器回收等步骤,实现软、硬管道与海底固定采油设施的连接。本课题为“水下分离器及相关技术研究”子课题之一,论文主要任务是研制出与1500m水深配套的适用于6inch连接器试验样机,并对关键技术进行研究。通过对国内外管道连接器方案研究,并根据实际工况提出了水平连接器试验样机总体设计方案。本设计过程遵照IS013628标准(石油天然气工业—海底开采系统的设计与操作)。水平连接器机械本体由安装工具、接头机构、固定支座三部分组成。通过有限元分析软件,对关键部件进行强度校核。应用ADAMS软件,对底座套筒与锥形导向体的碰撞、液压缸推进过程、卡爪抱紧过程进行动力学与运动学仿真分析,并验证了设计参数的合理性。根据实际工况,设计了连接器液压系统方案。考虑到液压缸施加载荷对连接性能有重要作用,建立了液压缸力伺服控制系统,推导了阀控液压缸力伺服系统传递函数,通过MATLAB/Simulink进行特性分析,通过引入PID控制器对系统进行校正,提高了系统的稳定性,并使其具有较好的动态性能。通过对连接器接头进行密封试验,验证了密封圈法兰结构的合理性,接头密封性能可以达到实际工况下的性能指标,为连接器的后续设计提供了可靠的参考依据。