水下控制系统是保障深海生产设施安全、高效运行的关键系统之一。由于水下控制系统的重要性,对系统及其设备的可靠性要求极高,故研究并掌握水下控制系统总体设计、突破部分关键设备的设计制造技术,同时测试验证产品可靠性,对于提升我国水下控制系统的技术能力有很大的促进作用。本课题致力于研制出一套新型的全电式水下控制系统,该系统主要包括两部分:全电式水下控制模块和全电式阀门执行器。根据课题要求,本文完成的工作如下.:在深入研究全电式水下控制系统整体构成和工作原理的基础上,结合全电式水下控制系统的设计指标和性能要求,完成全电式水下控制系统的机械结构方案和电气控制方案设计。在完成全电式水下控制系统总体方案设计的基础上,重点对关键结构和技术进行研究:针对全电式水下控制模块的锁紧对接技术要求,设计一种新型的ROV操作锁紧机构,并对锁紧机构进行强度校核;对水下电子模块密封结构进行ANSYS仿真分析,得到O型橡胶密封圈工作过程中最大接触应力、等效应力及剪应力随着密封结构变化规律,根据O型圈失效判据,在满足性能要求情况下优化设计密封结构尺寸;在深入研究低压大功率驱动技术的基础上,提出永磁同步电机驱动的硬件系统和软件系统的总体方案;针对电力变送技术涉及的绝缘技术问题进行分析研究,并提出电力变送系统的总体方案。依据系统的设计指标和性能要求,完成全电式阀门执行器的方案设计;在此基础上比较比例分配法、评分分配法、考虑重要度和复杂度分配法的优劣,采用考虑重要度和复杂度分配法对全电式阀门执行器进行可靠性分配设计;建立强度——应力干涉数学模型,对其关键零部件压缩弹簧依次从静强度、疲劳强度、稳定性可靠性三个方面进行分析,然后综合考虑三种可靠性相关关系,应用Ditlevsen窄界限理论分析得到压缩弹簧的系统综合可靠度,并进行可靠性预测验证。针对全电式阀门执行器建立数学模型,并在AMESim上建立相应仿真模型,重点对全电式阀门执行器定转速驱动、定转矩驱动、有无复位弹簧、失电复位功能四个方面进行动力学仿真分析,最终验证了全电式阀门执行器的驱动性能满足设计要求。