海洋工程自升式鉆井平臺(tái)壓載系統(tǒng)遙控閥門驅(qū)動(dòng)方式對(duì)比研究

【摘 要】 作為海洋工程鉆井平臺(tái)重要的管路系統(tǒng)，壓載系統(tǒng)對(duì)于保持平臺(tái)在極端惡劣條件下的穩(wěn)定性具有重要意義。為了提高平臺(tái)的自動(dòng)化管理水平和人性化管理程度，遙控閥門因其保證管理系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行和降低員工工作強(qiáng)度和誤操作率等優(yōu)勢(shì)，受到了造船業(yè)和海洋工程各個(gè)管路系統(tǒng)的廣泛認(rèn)可。本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外海上自升式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合平臺(tái)總體性能的規(guī)范要求，對(duì)壓載系統(tǒng)的遙控閥門不同的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)比分析，得出最佳驅(qū)動(dòng)方式。

【關(guān)鍵詞】 自升式鉆井平臺(tái) 遙控閥門 驅(qū)動(dòng)方式

引言

通常情況下，壓載系統(tǒng)中的管子會(huì)隨著自升式鉆井平臺(tái)壓載艙被安裝在雙層底以下和主甲板邊艙位置。由于閥門數(shù)量較多以及位于壓載艙不便操作（壓載艙無(wú)照明設(shè)施且有水）等問(wèn)題，船員經(jīng)常進(jìn)入壓載艙開啟和關(guān)閉相應(yīng)閥門不僅工作難度和工作強(qiáng)度很大，而且工作的危險(xiǎn)性對(duì)船員的安全來(lái)說(shuō)是很大的威脅。因此，遙控閥門的運(yùn)用對(duì)于海洋工程自升式鉆井平臺(tái)壓載系統(tǒng)具有很大意義。依據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，遙控閥門分為電力驅(qū)動(dòng)遙控閥、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥、液壓驅(qū)動(dòng)遙控閥和電液驅(qū)動(dòng)遙控閥四種，下面依據(jù)此分類方式進(jìn)行對(duì)比研究。

1壓載系統(tǒng)遙控閥門驅(qū)動(dòng)方式對(duì)比

1.1電力驅(qū)動(dòng)遙控閥門

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥通過(guò)控制臺(tái)上的控制按鈕，利用交流電或者直流電來(lái)使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，閥門的開啟和關(guān)閉通過(guò)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及減速裝置實(shí)現(xiàn)[1]。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）電力驅(qū)動(dòng)，快速實(shí)現(xiàn)閥門開啟或關(guān)閉；（2）電力驅(qū)動(dòng)動(dòng)能來(lái)源廣泛；（3）電纜施工、保養(yǎng)簡(jiǎn)單。此外，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門也存在以下缺陷：（1）防爆式電動(dòng)遙控閥門與浸沒(méi)式電動(dòng)遙控閥門售價(jià)高昂；（2）機(jī)械性能低，受閥門管徑大小影響較大；（3）電纜受環(huán)境影響大，在船舶潮濕、有鹽霧的工作環(huán)境下，電纜使用壽命短、事故發(fā)生幾率大幅上升。

1.2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門

氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門是通過(guò)控制臺(tái)上的控制按鈕調(diào)控相應(yīng)的門閥管道電磁閥開啟或關(guān)閉，其動(dòng)力來(lái)源來(lái)自于氣壓驅(qū)動(dòng)器壓縮空氣壓力[2]。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）動(dòng)力來(lái)源空氣來(lái)源廣泛、容易獲取，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性；（2）配套設(shè)施簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門開啟和關(guān)閉的快速響應(yīng)，且速度快慢可控；（3）動(dòng)力來(lái)源清潔無(wú)污染，可直接排放；（4）壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)頭故障率低。與此同時(shí)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門也有缺點(diǎn)如下：（1）氣源控制管路分布較為分散，管路接口多，易發(fā)生泄漏事故；（2）壓縮空氣為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，易發(fā)生延遲，閥門開啟或關(guān)閉的控制速率穩(wěn)定性差，后期保養(yǎng)難度較大；（3）機(jī)械效率低，大管徑和高壓系統(tǒng)適用性差；（4）驅(qū)動(dòng)頭空間利用率低。

1.3液壓驅(qū)動(dòng)遙控閥門

液動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門是通過(guò)控制臺(tái)上的控制按鈕調(diào)控相應(yīng)的門閥管道電磁閥開啟或關(guān)閉，其動(dòng)力來(lái)源來(lái)自于液壓驅(qū)動(dòng)器壓縮液體壓力[3]。液壓驅(qū)動(dòng)器屬于高壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要是因?yàn)槠湟簤河偷膲毫χ低ǔＬ幱谳^高水平。這種工作狀態(tài)對(duì)儀器具有較高要求，從電磁閥箱到每個(gè)遙控閥上的液壓驅(qū)動(dòng)器，每條管線均要求使用高精度不銹鋼盤管，保證了管路的長(zhǎng)距離暢通，排除了管道接口引發(fā)的液壓管線泄露事故，從而大大提高遙控閥操作的穩(wěn)定性。同時(shí)，液動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門管路的布置較為簡(jiǎn)單，可以鋪設(shè)在平臺(tái)的任何場(chǎng)所中，管理系統(tǒng)的可靠性更高。此外，液動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥也有以下缺點(diǎn)：由于管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，設(shè)備眾多且對(duì)儀器要求高，因此后期保養(yǎng)、修理任務(wù)較為繁重；同時(shí)，由于對(duì)工作壓力條件的限制，一旦液壓管中液壓油中混有空氣等雜質(zhì)，液壓驅(qū)動(dòng)器無(wú)放氣設(shè)備，易影響遙控閥門的穩(wěn)定性和適用性；作為小功率電氣裝備，電磁閥可能會(huì)出現(xiàn)不受控制等故障，從而不利于對(duì)閥門開啟或關(guān)閉的控制。

1.4電液驅(qū)動(dòng)遙控閥門

電液驅(qū)動(dòng)遙控閥同樣是以液體壓力作為運(yùn)行動(dòng)力，通過(guò)調(diào)控控制柜來(lái)決定電液式驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)作方向，這種來(lái)自液壓泵正向或反向的液壓動(dòng)力控制油路的開閉，從而控制閥門的開啟或關(guān)閉[4]。電液驅(qū)動(dòng)遙控閥門有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）各個(gè)遙控閥門彼此獨(dú)立性強(qiáng)，操作、檢修、保養(yǎng)不影響其他閥門正常運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）電纜替代了不銹鋼管路用來(lái)連接多個(gè)設(shè)備，易于后期保養(yǎng)、維護(hù)；（3）電腦控制系統(tǒng)運(yùn)行，調(diào)整閥門開啟關(guān)閉比例，更加先進(jìn)。此外，電液驅(qū)動(dòng)遙控閥門也存在一定不足：（1）環(huán)境要求高，閥門安裝在干燥環(huán)境中，潮濕的環(huán)境需配氣動(dòng)式或液動(dòng)式閥門；（2）電纜連接電腦、動(dòng)力液壓頭等部件，建設(shè)成本昂貴。

2結(jié)論

通過(guò)對(duì)海洋工程自升式鉆井平臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和電液驅(qū)動(dòng)四種遙控閥門驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析可以得出，電力驅(qū)動(dòng)遙控閥門和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門由于其動(dòng)力供給有限，在管徑尺寸較小的系統(tǒng)或者閥門數(shù)量相對(duì)較少的系統(tǒng)中應(yīng)用較為常見，因此自升式鉆井平臺(tái)系統(tǒng)較少使用電力驅(qū)動(dòng)遙控閥門和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)遙控閥門。而電液驅(qū)動(dòng)方式的遙控閥門價(jià)格較為昂貴，自升式鉆井平臺(tái)全船大約180個(gè)遙控閥門，數(shù)量多，成本高昂，此外壓載系統(tǒng)中的遙控閥門通常是位于壓載艙內(nèi)部，屬于浸沒(méi)式閥門，不符合電液驅(qū)動(dòng)閥門對(duì)干燥環(huán)境的要求，因此電液驅(qū)動(dòng)遙控閥門不適用于自升式鉆井平臺(tái)。綜上所述，液壓驅(qū)動(dòng)是自升式鉆井平臺(tái)當(dāng)前最佳選擇。

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作者簡(jiǎn)介：王傳杰（1978—），男，山東煙臺(tái)人，龍口中集來(lái)福士海洋工程有限公司外包管理中心，主要從事海洋工程鉆井平臺(tái)等方向研究。