放射狀液壓系統(tǒng)微泄漏降壓法定位技術(shù)研究

王云杰

【摘 要】：微泄漏降壓法定位技術(shù)是通過故障液壓系統(tǒng)自然降壓過程，解讀壓力數(shù)據(jù)與圖形，確定水下液壓系統(tǒng)微泄漏點的具體位置。本文通過具體實例闡述流程，并分析故障支路最短長度。實踐表明，該項技術(shù)和傳統(tǒng)查漏法相比較，能減縮工程船在現(xiàn)場暴露實踐，降低施工費(fèi)用，具有推廣價值。

【關(guān)鍵詞】：放射狀液壓系統(tǒng);微泄漏;降壓法定位;技術(shù)應(yīng)用

【中圖分類號】R137【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-3783（2019）09-03--01

現(xiàn)階段，國內(nèi)建設(shè)的深水回接油氣田數(shù)目持續(xù)增加，液壓系統(tǒng)是深水油氣田的重要構(gòu)成，系統(tǒng)構(gòu)成通常有海平面以上的液壓源和接線終端等，及海平面以下一個配置中心與數(shù)個分布在不同方位的水下結(jié)構(gòu)，其之間以臍帶纜與液壓飛線為樞紐達(dá)到和系統(tǒng)相銜接的目的，液壓系統(tǒng)經(jīng)常因為存有數(shù)個分支而被叫做放射狀液壓系統(tǒng)[1]。泄漏/微泄漏是液壓系統(tǒng)運(yùn)行期間的常見問題，傳統(tǒng)出海檢查方法定位微泄漏存在較大難度，特別是針對微泄露量<30L/d的情況。本文闡述了降壓法定位技術(shù)在液壓系統(tǒng)微泄漏檢測及定位中的實踐應(yīng)用情況。

1 故障分析

某深水油氣田的液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，粗實線對應(yīng)的是臍帶纜，B、C、D端點的短細(xì)線對應(yīng)的均是液壓飛線，數(shù)段臍帶纜以放射狀銜接，管線內(nèi)徑均是12.60mm，ABCDO范疇中無閥門分布，液壓源處于A點區(qū)域。A、B、C、D等4個位點均配有壓力計（0.5‰）。2017年本系統(tǒng)出現(xiàn)微泄漏故障，泄露量大概為51L/d。因為B、C、D三點均設(shè)有數(shù)條液壓飛線與水下設(shè)施銜接，對應(yīng)的每條液壓飛線應(yīng)分析到其兩側(cè)的接口，液壓快速接頭將其銜接，導(dǎo)致封閉狀態(tài)下系統(tǒng)失效或泄露等故障發(fā)生的風(fēng)險增加。

泄漏點定位分析流程：第I步：將系統(tǒng)壓力增加到其運(yùn)轉(zhuǎn)壓力，隔離ABCDO管路和液壓源，且于每個液壓飛線末端隔離系統(tǒng)與水下設(shè)施，在這樣的工況下系統(tǒng)會經(jīng)由泄漏點自行泄壓，便可以取得一組系統(tǒng)自然泄壓數(shù)據(jù)信息[2]。第Ⅱ步：比較在相同時間點B、C、D三點對應(yīng)的壓力指標(biāo)，明確數(shù)據(jù)間存在的差異性，C與D點差異曲線大體持平，C-B及D-B兩點之間差異曲線在前半部分上升趨向顯著，并且差異絕對值有逐漸降低趨勢，差異曲線趨向大體統(tǒng)一。差異曲線變動幅度<0.1bar;曲線的后半部分基本水平，變動幅度≤0.2bar。結(jié)合以上分析，依照相關(guān)性規(guī)則則可推測泄漏點位于B。第Ⅲ步：依照流體力學(xué)原理可以發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)未出現(xiàn)泄漏故障時，系統(tǒng)內(nèi)任意兩個位點的壓力差是常數(shù);而在發(fā)生泄漏故障時，如果任何兩位點壓力指標(biāo)變動期間形成的差異存在統(tǒng)計學(xué)意義，則說明是泄露流量導(dǎo)致的。

2 B泄漏測算與檢驗

假定故障位于B點區(qū)域小范疇中，B點泄漏流量為AO、OB、CO等數(shù)段臍帶纜，依照其管路容積成比重貢獻(xiàn)的，臍帶纜總體長度為113.1㎞。本文以B點泄漏整體流量為1個單位進(jìn)行探究，則推算出AO段貢獻(xiàn)率為80/113.1，OB段為3.5/113.1，CO段為3.6/113.1，DO段為26/113.1。AO管段中每一個橫截面的流量存在差異，在A點微單位貢獻(xiàn)流量接近為0，而因為AO區(qū)段全部微單元貢獻(xiàn)的流量都和O點流量存在相關(guān)性，故而得出O點對應(yīng)的流量指標(biāo)約等于80/113.1。同樣的道理，CO、DO區(qū)段的流量也符合以上關(guān)系。因為管路內(nèi)徑統(tǒng)一，流速和流量兩者之間存在正相關(guān)性。經(jīng)現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)B點泄漏量為51L/d時，液壓管AO、OB、OC、OD段管段起點截面流速（m/s）依次為A點0、O點0.00441、C點0、D點0，管段終點截面流速（m/s）分別為O點0.00322、B點0.00456（51L/d）、O點0.00014、O點0.00104。

在B點出現(xiàn)泄漏故障的初始階段，C、D兩個位點的壓力指標(biāo)恒定。后續(xù)在B點區(qū)段小范疇接口處檢查，現(xiàn)場經(jīng)檢驗B點發(fā)生了泄漏故障。現(xiàn)場檢查時候熄滅ROV上部的探明燈，只應(yīng)用機(jī)械臂上部查漏燈照射液壓飛線的接口，察覺到了染色劑，焦點右端色彩無規(guī)則是染色劑，表明微泄漏降壓法定位技術(shù)應(yīng)用過程具有可靠性[3]。在本文研究的泄漏系統(tǒng)內(nèi)，B點泄漏對應(yīng)的是液壓系統(tǒng)短支線的泄漏狀況。泄漏位點壓力水平?jīng)]有顯著降低，但是泄漏支路和他類支路壓力比較曲線出現(xiàn)了顯著趨向性特點。

3 敏感性分析

分析的宗旨是探尋出降壓法適用的液壓支路的最短長度和泄漏流量、液壓管路總體長度間的相關(guān)性。

3.1 液壓支路最短長度和泄漏流量的相關(guān)性：對本液壓系統(tǒng)進(jìn)行測算分析后，獲得泄漏流量（Q）和泄漏支路長度（L）的關(guān)系是Q·L2=常數(shù)。液壓系統(tǒng)每天的泄漏量為31L/d時，可以測算出支顯最短長度大概為1174m;系統(tǒng)每天泄漏量為41L/d時，最短管路長度是1122m左右;泄漏量為51L/d時，管路長度最小值為1000m。

3.2 液壓支路最短長度和管路總長度的相關(guān)性：管路總長度大概為S㎞，應(yīng)用最小泄漏量31L/d，泄漏點流速為0.0026m/s，最短支線長度是L，泄漏支線流速均值是V=0.0026m/s（S-L/2）/S?？梢詼y得一組數(shù)據(jù)，當(dāng)S為100㎞、90㎞、80㎞、70㎞時，L對應(yīng)的指標(biāo)是1173m、1174m、1175m、1175m。整體分析后，發(fā)現(xiàn)管路最短長度對系統(tǒng)泄漏流量更具敏感性。

結(jié)束語：

結(jié)合本文實例分析，可以得出如下幾點結(jié)論：①短支路液壓系統(tǒng)微泄漏，泄漏點不會出現(xiàn)顯著降低;②長支路微泄漏時，泄漏點壓力顯著降低。相關(guān)人員在實踐中應(yīng)不斷摸索與總結(jié)經(jīng)驗，在較短時間內(nèi)快速、正確的發(fā)現(xiàn)泄漏點，予以有效應(yīng)對措施，將泄漏造成的損失降至最低水平。

參考文獻(xiàn)

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