随着海洋油气开采逐步向深水推进,传统的液压阀门执行器已不能满足深水油气生产系统的需要,全电式闸阀执行器是未来水下生产系统设施研究的重点。目前,国外海洋油气开采先进国家对全电式闸阀执行器已有相当深入的研究,而我国对全电式深水闸阀执行器的研究仍处于探索阶段。为缩短与技术先进国家的差距,本论文在参考国内外相关文献的基础上,设计了适用于1500米水深的全电式闸阀执行器,并对关键技术问题进行了研究。(1)对深水全电式闸阀执行器进行了总体方案设计,包括闸阀的结构设计,执行器的机械结构设计,以及控制系统的控制方式设计。对执行器的电力驱动机构、ROV操作机构、失效安全关断机构、低功耗保持机构及压力补偿器分别进行了三维建模,详细阐述了各部分的工作原理。(2)依据阀体壁厚的常规计算方法,计算了阀体壁厚,并对阀体进行了有限元强度分析。基于自增强理论对阀体壁厚再次进行了计算,通过分析基于自增强理论设计的阀体总应力分布,得知阀体壁厚与常规计算方法设计的相比较有所减小。根据常规方法计算的阀体壁厚,在ANSYS Workbench中对阀体进行三维建模,对阀体的通径壁厚和中腔壁厚分别进行了参数优化,并得出阀体壁厚设计的最优参数候选点。(3)在对闸板与阀体摩擦力分析计算的基础上,对执行器的驱动部件进行了选型,并确定了复位弹簧的负载。根据弹簧的工作行程和安装尺寸,对弹簧进行了结构设计,并利用Hessian矩阵的函数方法对弹簧进行了参数优化,对各参数优化的弹簧进行建模及有限元强度分析和模态分析。通过对水下阀杆密封的研究,对执行器ROV操作接口处的动密封和阀杆密封处的动密封进行了设计。(4)建立了执行器的动力学方程,对执行器双电机控制系统进行了建模,为提高双电机驱动的同步性,设计了基于差速负反馈的同步控制器。对由负载扰动、电流扰动对系统同步性的影响分别进行了仿真实验,实验结果表明,本论文设计的差速负反馈控制器能提高双电机驱动的同步性。