信號(hào)傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

劉孝強(qiáng) 張海峰 劉海東 陳星 姜立民

(中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

水下生產(chǎn)系統(tǒng)具有復(fù)雜性和多樣性。信號(hào)傳輸技術(shù)使得水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用更為全面，并且真正能夠利用數(shù)據(jù)的有效傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下作業(yè)情況的判斷，這不僅能夠?qū)崿F(xiàn)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還能夠降低水下作業(yè)的不安全因素生。對(duì)此，為了確保水下作業(yè)的安全性，則必須要有效將信號(hào)傳輸技術(shù)進(jìn)行全面應(yīng)用，從而才能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)揮其自身的作用。

1 水下信號(hào)傳輸工作的基本原理

(1)作為電力網(wǎng)運(yùn)載的一種語(yǔ)言通信方式，電力線通訊工作的開(kāi)展，能夠有效利用電力線資源來(lái)實(shí)現(xiàn)推動(dòng)傳輸工作的開(kāi)展更具全面性。而且，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，電力線通訊在應(yīng)用原理上其實(shí)與傳統(tǒng)的郵電線有著一致性，所以在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，它既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基本數(shù)據(jù)的傳送，又能夠?qū)崿F(xiàn)提高自身的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。因?yàn)?，它在工作時(shí)，可以通過(guò)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)接到電力線調(diào)節(jié)器當(dāng)中，這樣通過(guò)調(diào)節(jié)器進(jìn)行分辨轉(zhuǎn)換，再傳輸至電力接口，就能夠再循環(huán)工作下，滿足輸入、輸出的工作。同時(shí)，隨著信號(hào)的傳遞，高頻振蕩參數(shù)的不同也會(huì)導(dǎo)致其調(diào)節(jié)方式出現(xiàn)變動(dòng)，因此按照不同信號(hào)的調(diào)制工作來(lái)看，調(diào)制方法又可以進(jìn)行細(xì)化，這樣就能夠通過(guò)多種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用來(lái)確保信息傳遞的真實(shí)性和真確性。但是，電力線通訊也具有一定的缺點(diǎn)，就是其整體在應(yīng)用數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，由于通信信道存在著不穩(wěn)定性，這也導(dǎo)致自身在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題[1]。并且，低電壓線的干擾性較大，這也使得各種電氣設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)脈沖干擾問(wèn)題的出現(xiàn)，這些干擾脈沖的最大值可以達(dá)到上千伏特，這也會(huì)導(dǎo)致各種電氣元件在應(yīng)用的過(guò)程中，受其波動(dòng)的干擾出現(xiàn)駐波干擾問(wèn)題，從而就會(huì)使載波信號(hào)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，這也會(huì)導(dǎo)致信息傳遞時(shí)，出現(xiàn)信息丟失的現(xiàn)象。此外，線路不同位置的低電壓線具有不同的特征，在具體應(yīng)用的過(guò)程中，也會(huì)導(dǎo)致線路存在的負(fù)荷情況過(guò)高而使信號(hào)的傳輸效果變?nèi)?，特別是在同一電力線路當(dāng)中，由于其傳出特性會(huì)隨著電壓負(fù)荷的變化而變化，這也使得在進(jìn)行低電壓線路的通訊傳輸過(guò)程中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效抑制干擾波頻的出現(xiàn)，進(jìn)而也會(huì)導(dǎo)致通信現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，無(wú)法滿足自身的運(yùn)轉(zhuǎn)需求。

(2)電磁感應(yīng)系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)用的過(guò)程中，能夠確保水下傳輸工作的開(kāi)展更具穩(wěn)定性。因?yàn)?，在電磁感?yīng)系統(tǒng)工作時(shí)，其系統(tǒng)會(huì)通過(guò)一次性補(bǔ)償機(jī)制的使用來(lái)確保高頻電流在運(yùn)送時(shí)，降低頻變效果，同時(shí)也能夠在整流運(yùn)輸時(shí)，考慮波動(dòng)頻率的變化的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以在實(shí)際進(jìn)行信息傳遞時(shí)，它能夠有效降低由于運(yùn)轉(zhuǎn)而帶來(lái)的波頻變化關(guān)系。而且，松耦合變壓器的應(yīng)用，也能確保在整體電流調(diào)節(jié)功率時(shí)作出有效的貢獻(xiàn)，這樣就能保證在二次補(bǔ)償工作開(kāi)展時(shí)，通過(guò)對(duì)高頻電流的整理，來(lái)確保整體電力運(yùn)輸情況的有效提高。電磁感應(yīng)系統(tǒng)的工作原理，其實(shí)就是通過(guò)公頻交流電與高逆變工作的結(jié)合，是低頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電能的一種方式，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，將其電流傳輸至松耦合變壓器之后，就能通過(guò)繞組工作來(lái)確保高頻電磁場(chǎng)可以與二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)遇合，這樣就能通過(guò)對(duì)其整體功率的調(diào)控，來(lái)確保向后負(fù)載供電工作的開(kāi)展更具全面性。

(3)水下電子模塊對(duì)于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用而言有著十分重要的作用。因?yàn)?，水下通訊工作需要完成下水運(yùn)行，所以對(duì)于水下管匯系統(tǒng)整體的工作而言，該技術(shù)有著十分重要的應(yīng)用性能。并且，在某些情況下，水下數(shù)據(jù)在傳遞時(shí)，其數(shù)據(jù)傳遞會(huì)受限，因此在進(jìn)行主控系統(tǒng)的配置時(shí)，有效利用水下電子模塊的設(shè)置，就能確保數(shù)據(jù)可以在傳遞時(shí)由主系統(tǒng)進(jìn)行臨時(shí)調(diào)用，這樣就能夠在水下電子模塊內(nèi)進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存，并確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量可以得到有效控制。此外，該系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，由于水下電壓頻率波動(dòng)較快，這也導(dǎo)致在實(shí)際數(shù)據(jù)傳遞時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的變化問(wèn)題，而配合使用水下電子模塊，能夠確保其系統(tǒng)的自控性可以滿足錯(cuò)誤率的降低。

2 信號(hào)傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的組成與應(yīng)用

2.1 信號(hào)傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的組成

水下生產(chǎn)系統(tǒng)距今已經(jīng)有40年的歷史，并且跟隨著油田的開(kāi)采就已經(jīng)進(jìn)行共同使用，所以在當(dāng)前階段中，針對(duì)深水油田而言，水下生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)嶋H滿足其自身的建設(shè)需求，并且也能確保在具體應(yīng)用的過(guò)程中，提高其自身信號(hào)傳遞的穩(wěn)定性。而且，該方式能夠有效確保在降低投入成本的同時(shí)，使自身的安全性和穩(wěn)定性獲得提升。

水下生產(chǎn)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分。針對(duì)于地面部分而言，需要有基本的水面設(shè)施以及陸上處理站，而對(duì)于水下設(shè)施，則需要有水下井口、采油樹(shù)、海底生產(chǎn)線、管匯以及控制系統(tǒng)，這樣通過(guò)上下設(shè)施的配合使用，就能確保水下生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)作，可以實(shí)現(xiàn)提高自身的穩(wěn)定性。一般情況下，水下生產(chǎn)系統(tǒng)可以依托周邊整體設(shè)施的應(yīng)用而提高自身的使用效率，但是由于其自身設(shè)置平臺(tái)的應(yīng)用會(huì)在淺水區(qū)，因此在進(jìn)行深水區(qū)的數(shù)據(jù)連接時(shí)，需要利用深水平臺(tái)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和傳遞，這樣才能夠使設(shè)備信號(hào)發(fā)射的波頻更具穩(wěn)定性。同時(shí)，有效利用新型設(shè)備的使用，確保數(shù)據(jù)運(yùn)行的獨(dú)立性獲得提升。

針對(duì)深水作業(yè)而言，為了確保在進(jìn)行信息傳遞時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水下設(shè)備的有效控制，水下生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用全新技術(shù)來(lái)提高對(duì)電液控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，并且在當(dāng)前階段中，電液控制系統(tǒng)能夠確保在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，提高自身信息傳遞的準(zhǔn)確性和快速性，還能夠通過(guò)液化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同模塊的組合應(yīng)用，這也使得在進(jìn)行信息傳輸時(shí)，可以有效確保信息傳遞，能夠適應(yīng)深水生產(chǎn)系統(tǒng)自身的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)[2]。

在當(dāng)前階段中，水下生產(chǎn)系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)時(shí)，其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)設(shè)備的共同應(yīng)用來(lái)確保電力波傳輸與控制信號(hào)傳遞工作的融合開(kāi)展。因此，在進(jìn)行實(shí)際信息傳遞時(shí)，其實(shí)就能通過(guò)電力設(shè)施進(jìn)行信號(hào)傳播來(lái)確保自身的通信數(shù)據(jù)更具穩(wěn)定性。但是，在原有的技術(shù)支持上，新型設(shè)備的應(yīng)用可以確保電力線路能夠被岸上設(shè)備連接和控制，所以在進(jìn)行水下管理時(shí)，也能通過(guò)數(shù)控模塊的使用，就能確保電力供應(yīng)與水下設(shè)備的共同應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)一致性。除此以外，在進(jìn)行水下檢驗(yàn)的過(guò)程中，也能夠有效利用水下設(shè)備來(lái)確保對(duì)整體環(huán)境壓力、溫度以及液位等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集，這樣通過(guò)信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸，就能確保利用岸上主控系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下生產(chǎn)的全部控制。

2.2 信號(hào)傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.2.1 PLC技術(shù)的應(yīng)用

在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，電力通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水上設(shè)施和地下設(shè)施的共同應(yīng)用，并且能確保在電力輸送時(shí)，利用通信來(lái)提高整體數(shù)據(jù)連接的效率。在信息傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠利用水上管控管匯來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下設(shè)備的有效控制，這也使得數(shù)據(jù)傳輸可以利用電子模塊來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，這樣就能通過(guò)控制系統(tǒng)功能的發(fā)揮，確保數(shù)據(jù)在傳遞時(shí)可以真正滿足自身的應(yīng)用穩(wěn)定性，并且也能確保在實(shí)際運(yùn)輸中，防止由于電磁波動(dòng)而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

一般情況下，操作人員可以利用主控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水上設(shè)備和水下設(shè)備的共同控制，還能夠利用控制面板來(lái)觀察數(shù)據(jù)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)水下閥門的有效控制，這也使得在整體技術(shù)的應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)了由岸上人員對(duì)水下操作的有效管理，并確保在信息傳遞時(shí)，能夠通過(guò)各組件之間的共同協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。由于水下控制模塊可以通過(guò)信號(hào)傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)將信號(hào)利用電力線進(jìn)行上調(diào)，這樣也能實(shí)現(xiàn)在電力運(yùn)輸時(shí)，確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性獲得提升[3]。而且，在深海作業(yè)時(shí)，由于下控模塊可以利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳，這也使得數(shù)據(jù)的傳入與傳輸工作開(kāi)展更加順滑，并確保能夠在電子模塊的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控單元波頻載號(hào)的解碼，進(jìn)而就能夠?qū)崿F(xiàn)利用信息數(shù)據(jù)傳遞來(lái)提高自身運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際效率。

2.2.2 SEM技術(shù)的應(yīng)用

水下電子模塊兒只是整體系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中的一部分，但是就其自身作用而言，它有著十分突出性的特點(diǎn)。因?yàn)?，水下控制模塊包括了對(duì)于微處理器的應(yīng)用，這使得在主控單元進(jìn)行解碼時(shí)，可以有效利用電子模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下閘門的操作，并且在進(jìn)行水下采油樹(shù)及井口壓力緩解時(shí)，也能夠利用電子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，這樣當(dāng)信號(hào)發(fā)生中斷問(wèn)題時(shí)，則可以利用電子模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，這樣也能確保在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，有效防止安全事故的發(fā)生。此外，電子模塊可以控制系統(tǒng)的二進(jìn)制平移模式進(jìn)行共同應(yīng)用，這樣也能確保數(shù)字調(diào)頻信號(hào)在進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中，可以通過(guò)不同渠道來(lái)進(jìn)行傳遞，從而也能確保數(shù)據(jù)傳遞的及時(shí)性。

2.2.3 電磁技術(shù)的應(yīng)用

電磁感應(yīng)技術(shù)能夠確保在水下傳輸工作中，提高無(wú)線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性，而且在利用高頻松耦合變壓器的共同使用后，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的有效傳輸和轉(zhuǎn)變，這也使得在電子信號(hào)傳遞時(shí)，可以利用高頻交流電的運(yùn)作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身信號(hào)的有效傳遞。同時(shí)，相較于普通的信號(hào)傳輸工作而言，電磁感應(yīng)模式能夠有效提高電力變壓器的應(yīng)用效果，并確保在進(jìn)行高頻電能轉(zhuǎn)化時(shí)，可以利用松耦合變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于整體電壓力的有效調(diào)整，這樣就能夠在提高運(yùn)輸效率的同時(shí)，真正做到降低由于傳輸不足和波頻變化而導(dǎo)致的信號(hào)中斷問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

在深海油田的工作開(kāi)展中，為了確保地上設(shè)備與地下設(shè)備的共同應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)提高整體工作開(kāi)展的運(yùn)行效率，則必須要針對(duì)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行全面分析，從而才能夠利用信號(hào)傳輸技術(shù)的使用來(lái)確保整體工作的開(kāi)展更具全面性和嚴(yán)謹(jǐn)性，進(jìn)而才能夠在真正做到提高經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展的同時(shí)，確保水下作業(yè)的安全性，并且也能夠真正實(shí)現(xiàn)降低由于信息傳遞不足而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題發(fā)生。