随着水下生产系统的国产化进程的加快,国产系统的装备性能就显得尤为重要。这就需要设计出可以等效模拟水下生产设备的测试装置。水下控制系统的功能、性能测试是确保水下生产系统在水下工作稳定性的关键程序,水下生产系统和海上控制、能源系统通常通过几十公里甚至几百公里的水下脐带缆连接。水下脐带缆就是水下控制系统的连接上部电源液压等系统和水下管汇、SCM等设备之间的“神经和生命线”。脐带电缆体积大,净重大且成本高,价格昂贵。并且水下脐带缆用于陆地测试水下控制系统的难度大,几十甚至几百千米的水下脐带缆无法在陆地进行展开测试。如果能够开发出一种等效装置来完成对水下脐带缆的电传输特性模拟和液压传输特性模拟,并且该等效模拟装置可直接用于在陆地进行水下生产控制系统的功能、性能测试。那么水下生产系统检测的成本和难度将大大降低。本文的研究对水下石油生产及水下生产系统的测试具有重要意义。本文对水下脐带缆电力传输特性、液压特性进行了分析,并对水下脐带缆的电传输模块和液压传输模块进行了等效建模并进行了等效特性分析,最终确立了水下脐带缆等效模拟装置的物理模型。采用液电等效理论,参照电学中的电阻、电容、电感提出液压学中的液阻、液容、液感,并对1-30km的水下脐带缆进行了等效建模。本文使用Multisim仿真软件对以1km为单位的典型的π型、T型进行分析,从而等到等效效果更好的改进型π型等效电路,得出水下脐带电缆中最佳的等效物理模型。使用最佳等效模型构造一个1-30km的等效电路。使用Multisim及Simulink仿真软件分别从仿真模拟及物理模型方面进行等效电路的相互验证。比较了不同工作电压下水下脐带缆等效模拟装置电缆部分的压降、电力载波特性,验证了仿真建模的可靠性。本文通过细长管、液压马达及飞轮、蓄能器分别对水下脐带缆的液阻、液感、液容进行模拟,建立30km高压10000psi,低压5000psi,回油5000psi的等效仿真模型。使用Simulation X仿真软件对30km的水下脐带缆等效模拟装置进行等效分析,测试液压模块的充压及泄压特性,操作单个执行器特性,连续操作两个执行器特性,开关SCSSV特性及泄压特性。