油气资源是国民经济的命脉,我国是石油生产大国同时也是石油消费大国,随着石油、天然气生产和需求的增长,管道运输行业也得到了长足的发展。在管道组对焊接施工中,如何实现山区组对焊接流水施工,保证管道铺设质量、提高管道铺设效率已成为当前管道建设的重要课题。当前,在钢管对口及焊接工程上主要应用气动内对口器,可以实现两根钢管对接过程中的相对位置固定,便于焊接,施工效率较高。但气动内对口器体积大,管道内小角度转向困难,最小转弯半径为30D;同时,气动压力低,大角度爬坡困难,对于坡度较大的管道不适用。本文根据气动内对口器的工作原理结合液压系统的优点,设计出液压内对口器。本文首先从结构上对内对口器进行改进,将对口器分成涨紧部分、驱动部分和动力舱三部分,各部分间采用铰接,可实现最小6D转弯半径;行走驱动采用液压驱动,驱动力大,可实现90度直管爬行和安全制动。其次,针对内对口器管道内行走对中问题,对液压阀控支撑缸进行了数学建模和仿真分析,采用前馈-反馈控制策略对三个支撑缸进行位置同步控制,分析了其控制结构的组成和控制过程。再次,行走驱动采用液压缸支撑液压马达组成驱动装置,为降低系统功耗,采用模糊PID对液压缸内压力进行控制,分析了控制过程和实现方法。保证一定驱动力的情况下,驱动力越小,系统的能耗也就越低。最后,通过现场实验,内对口器可以在6D转弯半径下进行自由转向,在0到90度斜坡管道内可以实现行走和制动。通过三个油缸位置检测,采用前馈-闭环控制策略显著提高了设备管道对中精度,采用模糊PID的压力控制,其压力控制精度更高,波动更小。电控设备采用CAN总线通信,保证了驱动的安全可靠。