深海浮游微生物浓缩保压取样技术

为了获得具有原位特性的深海微生物,研制了一种具有高浓缩比和高保压性能的深海浮游微生物取样器。它采用微生物滤膜截留海水中的浮游微生物,通过深水泵过流大量海水实现在线浓缩取样;采用预充压力的蓄能器作为压力补偿器,对取样器采样筒压力进行实时补偿,实现深海浮游微生物的保压取样。分析了实现在线浓缩取样的关键技术,研究了蓄能器预充压力和采样筒保压效果的关系。模拟试验表明:采用过流技术可以实现浮游微生物在线浓缩取样;当取样水深为6 000 m,蓄能器预充压力大于25 MPa时,获得的样品6h内压力下降不超过原位压力的2％。深海试验(试验水深1900 m)表明:采用蓄能器作为压力补偿器能可靠实现保压取样。     

深海生物原位保温保压装置设计方案研究

针对潜水器采集的宏生物等深海生物从采集到转移过程中无法满足原位保真的技术现状,通过舷外充油半导体制冷片组主动控温,耐压壳外串联常压储水箱泄压与高压氮气瓶补压实现装置上浮和下潜过程的原位压力维持,完成了基于潜水器搭载的深海生物原位保温保压装置的技术方案,对该装置的耐压球壳及舱口盖盖板进行了设计计算,并对装置功能及各系统的工作原理进行了介绍。研究结果表明：深海生物原位保温保压装置通过耐压壳体内样品存储,结合舱口盖的自动启闭,并通过主动控温及原位压力维持的技术途径是切实可行的。     

进样泵在海水气体水下气相色谱原位测试系统中应用

海水中的标志性气体是追索海洋物理、化学和生物过程变化的有效示踪剂。水下气相色谱原位气体测试系统有望成为一种有效的深海气体原位检测技术,能在水下对深海中的多种溶解性气体进行准确的原位检测。进样泵是水下气相色谱原位气体测试系统的一个重要部件,阐述了进样泵耐压壳体的计算模型,仿真分析了压力储备对不同布放深度下壁厚的影响。     

石油井下工具超高压试压检测装置研制

针对深井、超深井用井下工具耐压性能检测要求,设计了一套超高压自动试压检测装置。装置采用两级气驱液体泵对待测工具进行注水和增压,试验压力可达140 MPa。试压过程中的注水、排气、增压、保压和泄压全过程由PLC和工控机监控,测试数据自动记录保存。用该装置对井下工具的耐压密封性能进行了试压检测,得到试压过程压力-时间关系曲线。结果表明,该装置能对井下工具的耐压密封性能进行快速、准确、安全地检测,提高了试压检测系统的试验压力和效率,具有较强的工程实用性。     

特厚锻造低合金钢高压深潜容器的研制——焊接部分

前沿为了满足研制深海装备和进行海洋开发,需要直径较大,压力较高的深海装置。特厚锻造合金钢高压深潜容器可以模拟6000m海洋深处的压强。对于研究潜艇,开发深海资源具有重要意义。高压深潜容器采用国产20MnMoNb钢种,壁厚250毫米的大型合金钢锻件焊制而成。该     

深海钻机保真舱保压控制装置创新设计

海底钻机在深海获取样品后,需要保真舱保压控制装置在原位环境对样品进行保压密封,利用发明问题解决理论(TRIZ)设计优化了一种在功能和结构方面更加实用可靠的深海钻机保真舱保压控制装置,通过利用TRIZ理想解确定保压控制装置整体设计优化方向,对比分析目前应用最广泛的球阀和翻板阀两种保真舱保压控制装置所存在的优缺点,选取趋于理想解的子系统进行功能结构整合优化,通过分析整合设计问题,综合利用TRIZ物场分析模型的标准解、冲突解决理论的发明原理和四大分离原理进行求解,采用特殊形式的密封接触面提高密封性能,消除杂质对密封的影响;增加翻板阀的对接开启自动触发机构,完善了其功能,并简化了整体结构。得出了一种结构简单和功能更加完善的整体设计方案,增大了有用功能并减小了有害因素的影响,提高了其理想度。     

全海深沉积物气密取样器分析与试验研究

为了满足全海深深渊海底科学研究对高品质全海深深渊海底沉积物保压样品的需求,设计了一套符合全海深载人潜水器作业机械手海底作业操控的具有保压功能的机械手持式全海深沉积物气密取样器。对该气密取样器的保压容器和压力补偿装置等关键零部件进行了分析计算并进行了全海深压力环境下的有限元仿真分析。结果表明：气密取样器的应力和应变随着所加压力的增大而增大,最大应力与应变出现在端盖与筒体封口密封位置处,方形挡栓与保压筒端盖接触位置应力、应变很小,密封性能好。最后,进行了全海深沉积物气密取样器内压试验和与机械手协同适配性试验,试验结果验证了该气密取样器保压性能的可行性和与机械手的适配性。     

深水万向水平仪研制

深水海域水下设施的安装过程中,姿态调节是一个关键环节.为解决这一问题,研发一种应用于深水的万向水平仪.对水平仪的密封原理及深水耐压原理进行了分析;对螺纹联接强度进行了校核;通过力学仿真验证了水平仪可以耐受2000 m水深的压力,在20 MPa高压舱内进行了30 min水压测试.实验完成后,水平仪外观完好、无泄漏情况.实验表明,深水万向水平仪可以被应用于2000 m内的深海.     

深海油囊式浮力调节系统的研制

浮力调节系统是深海潜水器的重要组成部分,可用来补偿潜水器浮力变化和调整潜水器姿态,基于6000 m无人遥控潜水器浮力调节需求,研制了一套深海油囊式浮力调节系统。详细介绍了系统组成、工作原理及关键部件的设计,对关键承压部件耐压油舱进行了强度分析、稳定性校核和深海模拟压力环境测试。试验表明该系统能够向油囊排出60 MPa高压油,深海模拟压力试验结果显示油舱能够承受66 MPa压力,两项试验说明该系统可在6000 m深海进行浮力调节;此外还对系统进行了水池姿态调节模拟实验,进一步验证了该系统进行浮力和姿态调节的有效性和可行性。     

攀钢2#板坯连铸机液压系统油循环冲洗

1　概况攀钢2 #板坯连铸机液压系统采用进口的设备和技术,主机液压系统管道重量为30t(不含机上配管) ,液压管道总长70 0 0m ,设计两个液压站,主压力油管最大管径×壁厚: 89×15mm ,回油管最大管径×壁厚: 114×6mm ,液压管路共分8个子系统,设备机体上安装配管与地面及地下室阀台最大安装高差2 0m。由于各子系统均使用伺服控制,所以对系统工作洁净度要求较高,其中某结晶器液压振动装置要求其系统最高工作压力30MPa ,系统工作最高洁净度为NAS 4级。2　冲洗装置设置2 1　冲洗泵的选择根据冶金机械设备安装工程施工及验收规范《液压、气动和…     

一种新型深海微生物多级膜取样系统

针对现有微生物取样系统存在的样品杂质含量高、微生物纯度低的问题,介绍了一种新型深海微生物多级膜取样系统,设计了一种多级膜过滤系统,能有效剔除杂质。使用三柱塞海水泵抽取水样,可伸缩的采集头设计能够实现对精确位置的采样,温度测量头可以获取采样点的温度信息。整个系统采用了模块化设计,特别适宜于科考实验中水下运载器的搭载运输。在2010年10月南海实验中,整套系统运行正常,实验结果表明系统达到了提高样品纯度的设计目的。     

高压海水液压系统密封技术研究

针对深海勘探装备中的高压海水液压系统密封设计缺乏成熟的设计准则和方法,根据大量试验结果和借助有限元分析软件,对高压海水液压系统管道和接头的选择提供了可行方案。当密封压力为60MPa时,组合垫圈只适用于直径小于20mm的密封,而O形橡胶圈既可用于小直径的密封,还可以用于大直径(不小于250mm)的密封。     

高速离心泵磁性液体新型旋转密封结构的设计及实验研究*

针对垃圾焚烧工程急冷系统中高速离心泵密封问题,设计一种五极六靴二十四齿的磁性液体旋转密封装置,该装置适用于焚烧的高温烟气环境条件,使用寿命长。理论上推导考虑温度和离心力因素的磁性液体密封耐压公式,得出密封耐压力为线速度的二次函数,温度的一次函数。用Ansys有限元分析软件计算该密封结构分别在间隙0.4、0.5、0.6和0.7 mm下的磁性液体磁场分布。结果表明:密封耐压能力随着密封间隙的减小而逐渐递增,而由于漏磁的存在,递增的程度并非线性的;磁力线分布表明,在第一、六极靴和二、五极靴处漏磁较大。密封实验中得出最大间隙为0.7 mm时单级密封耐压能力达到51.7 kPa。     

车氏密封在水下电机密封装置中的有限元分析

介绍了一种10MPa水压环境下工作的电机密封装置的设计结构,电机密封装置是为某型步进电机专门设计的密封外壳,它采用车氏密封标准产品为基础设计旋转动密封结构,采用O型橡胶圈解决静密封问题;进一步建立了车氏动密封结构的有限元模型,分析了不同水压下动密封的工作情况,并探索了动密封摩擦扭矩的计算方法。     

Nonlinear sealing force of a seawater balance valve used in an 11000-meter manned submersible

Balance valve is a core component of the 11000-meter manned submersible “struggle,” and its sealing performance is crucial and challenging when the maximum pressure difference is 118 MPa. The increasing sealing force improves the sealing performance and increases the system’s energy consumption at the same time. A hybrid analytical–numerical–experimental (ANE) model is proposed to obtain the minimum sealing force, ensuring no leakage at the valve port and reducing energy consumption as much as possible. The effects of roundness error, environmental pressure, and materials on the minimum sealing force are considered in the ANE model. The basic form of minimum sealing force equations is established, and the remaining unknown coefficients of the equations are obtained by the finite element method (FEM). The accuracy of the equation is evaluated by comparing the independent FEM data to the equation data. Results of the comparison show good agreement, and the difference between the independent FEM data and equation data is within 3% when the environmental pressure is 0–118 MPa. Finally, the minimum sealing force equation is applied in a balance valve to be experimented using a deep-sea simulation device. The balance valve designed through the minimum sealing force equation is leak-free in the experiment. Thus, the minimum sealing force equation is suitable for the ultrahigh pressure balance valve and has guiding significance for evaluating the sealing performance of ultrahigh pressure balance valves.     

井下环境模拟装置液压系统设计

为在室内考察井下随钻测量仪器工作性能,设计了井下环境模拟试验装置。该装置能够模拟井底70 MPa高压及125 ℃高温环境,可作为井下仪器、工具的室内耐温耐压测试平台。液压系统是装置核心模块,采用恒压变量泵控等技术,精确模拟环空压力、地层压力及井底温度。变量泵的输出流量与工作负载相适应,符合井下环境模拟装置高压、小流量工况要求,且高效节能。经测试,试验装置压力控制精度±0.3 MPa,温度控制精度±0.5 ℃,能够较准确地模拟预设压力及温度数值,满足设计要求。     

节能型深海海水取样器的设计

深海海水原位检测需要解决降压取水和升压排废水两大难题。基于液压变压器原理,提出了一种节能型海水取样器,能将降压取水释放的能量用于废水的加压排放。介绍了该取样器的设计方案,阐述了取样器的工作原理。针对取样器的工作需求,提出了取样器的控制原理,对主要参数进行了计算。利用AMESim和MATLAB软件,建立了取样器的仿真模型。通过仿真,验证了本方案的可行性。该节能型海水取样器能够适应不同水域的检测需求,研究成果可用于我国海底观测网络的建立,也可用于深海空间站的建设。     

一种套管悬挂器金属密封结构设计与研究

针对高温高压下悬挂器橡胶密封件的失效问题,采用316L软金属,设计线型、正弦、椭圆、抛物线4种不同的密封结构,采用ANSYS软件分析套管悬重及不同顶丝压力下的接触压力和接触宽度的变化规律。结果表明:随顶丝压力的增加,线型密封各接触面处的平均接触压力增幅较小,正弦和抛物线型密封各接触面处的平均接触压力起伏式增加,椭圆密封各接触面处的平均接触压力平稳增加,表明采用椭圆型接触面有利于密封的稳定。实验结果表明,该全金属多级等锥椭圆曲面密封结构可靠,能满足油田井口装置140 MPa极限工况的密封要求。     

高压旋转组合密封试验装置设计与研究

针对旋转组合密封性能检测问题,设计完成可对直径100 mm的轴用旋转组合密封圈进行密封性能试验的装置。采用PLC控制驱动,实现系统数据采集和压力转速自动调节控制,可对密封件在不同转速、压力下的扭矩、泄漏量等指标进行测试。利用该试验装置对某型号旋转组合密封件进行试验研究,试验结果表明：在定转速情况下,组合密封启动摩擦力矩随压力增加而增加;相同压力下,组合密封圈在低转速情况下,摩擦力矩随转速增加而增加,当转速增加到一定数值后,摩擦力矩增幅出现下降趋势。同时测试结果也表明该装置功能完善,操作简便,自身回转阻力小,在高压下工作稳定可靠。