海洋工程自升式鉆井平臺壓載系統遙控閥門驅動方式對比研究

【摘 要】 作為海洋工程鉆井平臺重要的管路系統，壓載系統對于保持平臺在極端惡劣條件下的穩定性具有重要意義。為了提高平臺的自動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平穩運行和降低員工工作強度和誤操作率等優勢，受到了造船業和海洋工程各個管路系統的廣泛認可。本文依據國內外海上自升式鉆井平臺項目的經驗教訓，結合平臺總體性能的規范要求，對壓載系統的遙控閥門不同的驅動方式進行對比分析，得出最佳驅動方式。

【關鍵詞】 自升式鉆井平臺 遙控閥門 驅動方式

引言

通常情況下，壓載系統中的管子會隨著自升式鉆井平臺壓載艙被安裝在雙層底以下和主甲板邊艙位置。由于閥門數量較多以及位于壓載艙不便操作（壓載艙無照明設施且有水）等問題，船員經常進入壓載艙開啟和關閉相應閥門不僅工作難度和工作強度很大，而且工作的危險性對船員的安全來說是很大的威脅。因此，遙控閥門的運用對于海洋工程自升式鉆井平臺壓載系統具有很大意義。依據驅動方式的不同，遙控閥門分為電力驅動遙控閥、氣動驅動遙控閥、液壓驅動遙控閥和電液驅動遙控閥四種，下面依據此分類方式進行對比研究。

1壓載系統遙控閥門驅動方式對比

1.1電力驅動遙控閥門

電動驅動遙控閥通過控制臺上的控制按鈕，利用交流電或者直流電來使電機運轉，閥門的開啟和關閉通過電機的正轉、反轉以及減速裝置實現[1]。電動驅動遙控閥門有如下優點：（1）電力驅動，快速實現閥門開啟或關閉；（2）電力驅動動能來源廣泛；（3）電纜施工、保養簡單。此外，電動驅動遙控閥門也存在以下缺陷：（1）防爆式電動遙控閥門與浸沒式電動遙控閥門售價高昂；（2）機械性能低，受閥門管徑大小影響較大；（3）電纜受環境影響大，在船舶潮濕、有鹽霧的工作環境下，電纜使用壽命短、事故發生幾率大幅上升。

1.2氣動驅動遙控閥門

氣動驅動遙控閥門是通過控制臺上的控制按鈕調控相應的門閥管道電磁閥開啟或關閉，其動力來源來自于氣壓驅動器壓縮空氣壓力[2]。氣動驅動遙控閥門有如下優點：（1）動力來源空氣來源廣泛、容易獲取，具有較強的經濟性和適用性；（2）配套設施簡單，可實現對閥門開啟和關閉的快速響應，且速度快慢可控；（3）動力來源清潔無污染，可直接排放；（4）壽命長，驅動頭故障率低。與此同時，氣動驅動遙控閥門也有缺點如下：（1）氣源控制管路分布較為分散，管路接口多，易發生泄漏事故；（2）壓縮空氣為驅動動力，易發生延遲，閥門開啟或關閉的控制速率穩定性差，后期保養難度較大；（3）機械效率低，大管徑和高壓系統適用性差；（4）驅動頭空間利用率低。

1.3液壓驅動遙控閥門

液動驅動遙控閥門是通過控制臺上的控制按鈕調控相應的門閥管道電磁閥開啟或關閉，其動力來源來自于液壓驅動器壓縮液體壓力[3]。液壓驅動器屬于高壓驅動系統，主要是因為其液壓油的壓力值通常處于較高水平。這種工作狀態對儀器具有較高要求，從電磁閥箱到每個遙控閥上的液壓驅動器，每條管線均要求使用高精度不銹鋼盤管，保證了管路的長距離暢通，排除了管道接口引發的液壓管線泄露事故，從而大大提高遙控閥操作的穩定性。同時，液動驅動遙控閥門管路的布置較為簡單，可以鋪設在平臺的任何場所中，管理系統的可靠性更高。此外，液動驅動遙控閥也有以下缺點：由于管路系統結構相對復雜，設備眾多且對儀器要求高，因此后期保養、修理任務較為繁重；同時，由于對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，液壓驅動器無放氣設備，易影響遙控閥門的穩定性和適用性；作為小功率電氣裝備，電磁閥可能會出現不受控制等故障，從而不利于對閥門開啟或關閉的控制。

1.4電液驅動遙控閥門

電液驅動遙控閥同樣是以液體壓力作為運行動力，通過調控控制柜來決定電液式驅動電機的運作方向，這種來自液壓泵正向或反向的液壓動力控制油路的開閉，從而控制閥門的開啟或關閉[4]。電液驅動遙控閥門有如下優點：（1）各個遙控閥門彼此獨立性強，操作、檢修、保養不影響其他閥門正常運轉；（2）電纜替代了不銹鋼管路用來連接多個設備，易于后期保養、維護；（3）電腦控制系統運行，調整閥門開啟關閉比例，更加先進。此外，電液驅動遙控閥門也存在一定不足：（1）環境要求高，閥門安裝在干燥環境中，潮濕的環境需配氣動式或液動式閥門；（2）電纜連接電腦、動力液壓頭等部件，建設成本昂貴。

2結論

通過對海洋工程自升式鉆井平臺電力驅動、氣動驅動、液壓驅動和電液驅動四種遙控閥門驅動方式進行優缺點對比分析可以得出，電力驅動遙控閥門和氣動驅動遙控閥門由于其動力供給有限，在管徑尺寸較小的系統或者閥門數量相對較少的系統中應用較為常見，因此自升式鉆井平臺系統較少使用電力驅動遙控閥門和氣動驅動遙控閥門。而電液驅動方式的遙控閥門價格較為昂貴，自升式鉆井平臺全船大約180個遙控閥門，數量多，成本高昂，此外壓載系統中的遙控閥門通常是位于壓載艙內部，屬于浸沒式閥門，不符合電液驅動閥門對干燥環境的要求，因此電液驅動遙控閥門不適用于自升式鉆井平臺。綜上所述，液壓驅動是自升式鉆井平臺當前最佳選擇。

【參考文獻】

[1] 鄭志敏，施健.張嘉慧.閥門遙控系統的探討[J].船舶，2011， （05） ：50-54.

[2] 郭曉波，許亮亮，張海龍.鉆井船閥門遙控系統設計[J].船舶標準化工程師，2016， （01）：77-79.

[3] 陳躍漢.各種閥門遙控系統的組成和使用情況[J].航海，2013， （05） ：64-66.

[4] 林銳，劉輝，張軒.船舶閥門遙控系統的研究與分析[J].流體傳動與控制，2007，（06）：15-16.

作者簡介：王傳杰（1978—），男，山東煙臺人，龍口中集來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等方向研究。