水下控制模块的结构分析与设计.pdf

《水下控制模块的结构分析与设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、４２２化工自动化及仪表第４２卷水下控制模块的结构分析与设计１２１２１２杨安王立权苏锋李维天陈斌马洪文（１．海洋石油工程股份有限公司，天津３００４５１；２．哈尔滨工程大学机电工程学院，哈尔滨１５０００１）摘要简述了水下控制模块的组成和功能，对水下控制模块的设计提出了要求，分析设计水下控制模块的结构要素。按照设计要求与实际需要，对水下控制模块的内部器件进行分析和选型，主要包括内部控制阀、蓄能器和底板液压接头，并简略阐述水下控制模块的组装。在现有技术的基础上，对水下控制模块做底板对接实验，最后把水下控制模安装到水

2、下分离器上做联合测试，为国内水下控制模块的研制做了一些尝试和探索。关键词水下控制模块结构分析控制阀底板对接中图分类号ＴＨ７０２　　　文献标识码Ｂ文章编号　１０００-３９３２（２０１５）０４-０４２２-０４自２０世纪６０年代以来，国外水下采油技术导向装置，以便水下控制模块的精确安装，同时顶突飞猛进，水下生产控制系统被用于控制采油生部上安装有遥控车（ＲｅｍｏｔｅｌｙＯｐｅｒａｔｅｄＶｅｈｉｃｌｅ，产时井口的压力和流量、清蜡及化学药剂注入等ＲＯＶ）适配接口，方便回收和替换。采油流程。目前复合电液控制方式是应用较广

3、泛的一种控制方式，它将多个水下控制模块连接到同一根脐带缆的终端上，使操作者在岸上的工作站内可以对水下设备的各个阀门进行远程操作，水下设备上的传感器实时监测水下设备的工作状态，并将状态信息传送到岸上的主控站内，从而实现了对水下多口井的控制。该类控制系统的特点是响应速度快、传输距离长、易实现集中控制。水下控制模块是复合电液控制方式的重要组成部分，一般将其安装在水下采油树、水下分离器及管［１～３］汇等水下设备上。1水下控制模块的组成①水下控制模块一般采用模块化设计，将内部器件集成在一个密封的壳体中，为了降低壳体的

4、制造成本，壳体中充满矿物质油，用来平衡海水的压力。水下控制模块一般能够被重复利用，在水下能够被单独安装和取出，通过使用水下吊装工具和水下机器人将水下控制模块安装到水下采油树等设备上。水下控制模块内部结构复杂，集机械、电气及液压等技术于一体（图１），主要包括锁紧机构、换图１　水下控制模块典型结构向阀、蓄能器、压力补偿器、深水液压接头、湿插拔电连接器及水下电子模块等，这些组件相互配合来控制水下采油设备。水下控制模块底板设计有①收稿日期：２０１５-０１-０９（修改稿）基金项目：国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５０

5、２７-００４）第４期杨安等．水下控制模块的结构分析与设计２４３１———中间壳体；　２———导向筒；　　３———锁紧机构；提供配件，水下控制模块内部元器件的生产和选４———壳体底座；　５———安装基座；　６———电磁阀组；用已经标准化。因为笔者设计的是实验样机，所７———过滤器；　　８———蓄能器；　　９———水下电子模块；以在研究国外标准化器件的基础上，选择与其相１０———壳体顶部似的国内器件即可满足实验要求。2水下控制模块设计内部电液方向阀的分析与选型。水下控制系2．1基本要求统在深水环境下工作时，其大部

6、分组件不但要承笔者的设计主要是针对浅水测试场的水下控受外部海水的压力，而且要有较强的抗腐蚀能力，制模块实验，目标是做出初步的实验样机，相比于所以所采用的电子器件和液压元件一般不能直接国外技术指标有所降低，其主要设计指标如下：［７］用在深海环境下。水下控制模块内部采用的方设计水深水下５０ｍ向控制阀是电液换向阀，这种产品一般是为水下通信方式电力载波通信和光纤通信控制模块特制的，具有较好的耐腐蚀性和较高的内部液压控制功能具备１０路低压控制口可靠性。电液换向阀的阀体主材料多采用３１６Ｌ（２０．６８５ＭＰａ），２路高

7、不锈钢。它与岸上使用的电液换向阀的主要区别压控制口（３４．４７５ＭＰａ）是其具备液压自锁和失压复位功能。为了延长换传感器类型　４～２０ｍＡ、Ｃａｎｂｕｓ、Ｍｏｄｂｕｓ向阀内部控制线圈的使用寿命，同时降低期间功2．2重点要素分析耗并减少发热量，水下电液换向阀采用脉冲操作，水下控制模块设计主要考虑压力、海水腐蚀进而要配备液压自锁功能，这样会使换向阀内部及密封等因素的影响。阀芯保持特定的工作位置。当水下控制模块的电深水环境下的压力。水下控制模块壳体主要子设备失效时，为及时关闭水下设备上的各工作受到内部矿物质油的静

8、压力和外部海水的静水压阀门，通过降低岸上液压动力单元的供油压力，从力，另外还会受到海水的冲击压力。水下控制模而降低换向阀供油口的压力，此时阀芯会移动到块内部使用的压力补偿器需经过较精确的估算，初始位置，同时水下设备上的各阀门会关闭，此为如果压力补偿器补偿的油量不及时，会造成外部失压复位功能。的静水压力大于水下控制模块内部的压力，所以蓄能器的分析与选型。在水下控制模块里，在设计时需给壳体留出一些余量，可使壳体承受［