自升式钻井平台的阀门遥控系统分析

GXF360 2017-05-29

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自升式钻井平台的阀门遥控系统分析

史卫波，安浩，王波，潘志杰，穆庆林

（宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002）

摘要：以自升式钻井平台为研究对象，介绍了阀门遥控系统的组成、工作原理等，并分析了阀门遥控系统在安装、调试和工作过程中出现的问题，同时提出了一些注意事项和优化方法，对阀门遥控系统的设计、安装和调试有一定的指导意义。

关键字：阀门遥控；阀门卡顿；延迟；系统分析；优化

0 引言

根据船舶的作业需求，采用先进自动化技术的阀门遥控系统已经在海洋工程自升式钻井平台中得到广泛的应用。该系统主要对钻井平台的预压载、压载扫舱、舱底水、海水、钻井水管系阀门进行开关操作[1]。然而，在系统的安装调试过程中经常出现阀门卡顿、开关延迟、振动、漏油、通讯故障等问题。对此，本文将着重对该阀门遥控系统的结构原理和相关问题进行分析。

1 阀门遥控系统介绍

1.1 阀门遥控系统的组成

如图1所示，阀门遥控系统由液压动力单元、模拟控制板、中控系统、电磁阀箱和阀门组成[2]。该系统由液压动力单元提供动力，该动力单元设置2台互为备用的液压泵，液压泵的工作模式为间歇式运行，主电源来自平台配电系统，以及并配置2套控制系统的UPS作为备用电源。控制单元包括阀门遥控处理柜、2台电脑、2台模拟控制板、2套电磁阀箱和应急操作快速接口。应急操作单元是通过便携式手动泵连接阀门上的快速接头操作阀门。便携式手动泵可在人员能够直接到达的阀门上进行现场操作，如主甲板、机修间和右舷散料袋舱下层区域的海水系统阀门。

图1 阀门遥控系统组成

1.2 工作原理

液压动力单元由液压泵提供液压动力，并通过液压管路连接至电磁阀箱，再由电磁阀箱通过液压管路连接到各阀门。阀门分为单作用和双作用阀门，单作用阀门是两位四通电磁阀，靠一个电信号来控制油流方向，电磁阀一旦失电，在弹簧的作用下，阀门将自动关闭。双作用阀门是双向二位四通电磁阀，靠两个电信号来控制电磁阀换向，从而控制油流方向。中控系统或模拟控制板发出开关指令给信息处理柜，再由信息处理柜对两位四通电磁阀进行阀位的切换，从而实现终端阀门的开关操作[3]。

2 阀门遥控系统的分析

在自升式钻井平台的阀门遥控系统调试过程中，出现阀门卡顿、操作延迟、振动、渗油以及系统通讯故障等等问题。为避免此类故障的出现，需要从以下两个方面进行入手。

2.1 管路铺设和阀门安装

根据各个阀门的安装位置，对液压动力单元、电磁阀箱和各个阀门之间的液压管路进行合理的铺设和有效的固定，管线的材料需要拥有抵抗海水的腐蚀的能力。阀门安装时要严格要求，对阀门与管路的垂直度、螺栓的紧固、阀门的密封和装配精度等必须严格按照技术要求装配，同时需要按照试验大纲对管路进行压力试验。为了保证该系统的可靠性，管路敷设和阀门安装过程中必须做到以下几点：1）所有管路应配备适当的支撑，减小管路振动。2）管线长度和弯头尽可能最短和最少，减少管路的沿程压力损失和局部压力损失。3）所有的远程控制阀门应配有现场和远程控制的开关标识。所有阀门都应安装微型开关以指示其开/关的状态。4）图样和资料需要得到船级社的批准，并对阀门遥控系统的安装和试验进行检验和记录。

2.2 电磁阀箱的调试

在使用前，需要逐一对各个阀门的开启和关闭速度与时间进行标定。标定过程中根据阀门管路的铺设特点调节节流阀，观察流量计，避免开启时间过长和过短，无法准确达到操作目的等问题。同时标定前需要排放管路中的空气，避免管路液压油的振动和湍流，避免液压油的温升对阀门造成伤害。

3 系统优化

1）控制系统。控制系统需要增加如下自动控制功能：当压载舱需要注入海水时，只需在液位遥测界面输入需要达到的液位值，对应阀门和压载泵自动开启，海水开始注入，当液位达到设定值时，对应阀门和压载泵自动关闭。压载舱排水时，需要达到的输入液位值，排海阀自动打开，液位到达设定值时，阀门自动关闭。另外，中控操作界面的需要增加上锁和解锁锁功能，避免误操作对平台造成严重后果。

2）电磁阀箱。电磁阀箱需要配备液压油泄漏检测装置，并将报警信号反馈到控制电脑中。当任意支路中出现泄漏时，系统报警，对应电磁阀自动关闭。有利于工作人员准确定位漏油管路并及时检查和排除故障，保证系统的正常运行和平台的零污染。