隔水管张紧系统是海洋浮式钻井装置的重要子系统,主要为海洋钻井隔水管提供恒定张力,以减少因钻井平台升沉运动和漂移对隔水管系统总成造成的损害。在紧急脱离时,为保障系统安全,隔水管不能与上端船体以及下端井口相撞。然而,由于海况环境比较恶劣,海浪及台风等因素对隔水管张紧系统的安全提出了巨大挑战。如何设计有效的抗反冲控制策略是钻井平台面临的难题。为了处理上述问题,本文针对南海某钻井平台的实际工况,研究了一种液缸式隔水管张紧系统的性能及其抗反冲控制策略,通过设计系统的整体结构,建立了基于AMESim的仿真模型;结合所设计的新型抗反冲控制阀,提出了系统的抗反冲控制方法。具体研究内容如下:一、设计了隔水管张紧系统的总体结构。首先,基于某钻井平台的实际工况,确定了隔水管张紧系统各个组成部分的参数。其次,结合所得参数,进行了系统张力及刚度计算。最后,对计算结果进行了校核,校核结果表明所设计结构满足系统要求。二、建立了隔水管张紧系统的模型。首先,建立了系统的数学模型;其次,基于AMESim环境中建立了隔水管张紧系统的仿真模型,并基于此研究了该系统的性能影响因子。此外,讨论了气瓶组充放气时间,确保了实际系统的安全可靠性。仿真结果表明所建立张紧系统模型的合理性。三、设计了一种新型抗反冲控制阀。首先,由液缸式隔水管抗反冲原理以及危害,制定了抗反冲控制目标;其次,建立了液压缸、气液型蓄能器以及抗反冲控制阀的数学模型,并基于此设计了一种新型抗反冲控制阀。最后,验证了所设计阀的有效性。四、研究了一种新型隔水管抗反冲控制方法。首先,建立了抗反冲控制系统的整体模型;其次,基于PID方法理论,以液压缸活塞位移与抗反冲阀开度控制曲线为基础,研究了在隔水管紧急脱离时的抗反冲控制策略;最后,基于控制策略进行了海况适应性分析,验证了所设计方法的有效性。