海洋工程自升式钻井平台压载系统遥控阀门驱动方式对比研究

【摘 要】 作为海洋工程钻井平台重要的管路系统，压载系统对于保持平台在极端恶劣条件下的稳定性具有重要意义。为了提高平台的自动化管理水平和人性化管理程度，遥控阀门因其保证管理系统平稳运行和降低员工工作强度和误操作率等优势，受到了造船业和海洋工程各个管路系统的广泛认可。本文依据国内外海上自升式钻井平台项目的经验教训，结合平台总体性能的规范要求，对压载系统的遥控阀门不同的驱动方式进行对比分析，得出最佳驱动方式。

【关键词】 自升式钻井平台 遥控阀门 驱动方式

引言

通常情况下，压载系统中的管子会随着自升式钻井平臺压载舱被安装在双层底以下和主甲板边舱位置。由于阀门数量较多以及位于压载舱不便操作（压载舱无照明设施且有水）等问题，船员经常进入压载舱开启和关闭相应阀门不仅工作难度和工作强度很大，而且工作的危险性对船员的安全来说是很大的威胁。因此，遥控阀门的运用对于海洋工程自升式钻井平台压载系统具有很大意义。依据驱动方式的不同，遥控阀门分为电力驱动遥控阀、气动驱动遥控阀、液压驱动遥控阀和电液驱动遥控阀四种，下面依据此分类方式进行对比研究。

1压载系统遥控阀门驱动方式对比

1.1电力驱动遥控阀门

电动驱动遥控阀通过控制台上的控制按钮，利用交流电或者直流电来使电机运转，阀门的开启和关闭通过电机的正转、反转以及减速装置实现[1]。电动驱动遥控阀门有如下优点：（1）电力驱动，快速实现阀门开启或关闭；（2）电力驱动动能来源广泛；（3）电缆施工、保养简单。此外，电动驱动遥控阀门也存在以下缺陷：（1）防爆式电动遥控阀门与浸没式电动遥控阀门售价高昂；（2）机械性能低，受阀门管径大小影响较大；（3）电缆受环境影响大，在船舶潮湿、有盐雾的工作环境下，电缆使用寿命短、事故发生几率大幅上升。

1.2气动驱动遥控阀门

气动驱动遥控阀门是通过控制台上的控制按钮调控相应的门阀管道电磁阀开启或关闭，其动力来源来自于气压驱动器压缩空气压力[2]。气动驱动遥控阀门有如下优点：（1）动力来源空气来源广泛、容易获取，具有较强的经济性和适用性；（2）配套设施简单，可实现对阀门开启和关闭的快速响应，且速度快慢可控；（3）动力来源清洁无污染，可直接排放；（4）寿命长，驱动头故障率低。与此同时，气动驱动遥控阀门也有缺点如下：（1）气源控制管路分布较为分散，管路接口多，易发生泄漏事故；（2）压缩空气为驱动动力，易发生延迟，阀门开启或关闭的控制速率稳定性差，后期保养难度较大；（3）机械效率低，大管径和高压系统适用性差；（4）驱动头空间利用率低。

1.3液压驱动遥控阀门

液动驱动遥控阀门是通过控制台上的控制按钮调控相应的门阀管道电磁阀开启或关闭，其动力来源来自于液压驱动器压缩液体压力[3]。液压驱动器属于高压驱动系统，主要是因为其液压油的压力值通常处于较高水平。这种工作状态对仪器具有较高要求，从电磁阀箱到每个遥控阀上的液压驱动器，每条管线均要求使用高精度不锈钢盘管，保证了管路的长距离畅通，排除了管道接口引发的液压管线泄露事故，从而大大提高遥控阀操作的稳定性。同时，液动驱动遥控阀门管路的布置较为简单，可以铺设在平台的任何场所中，管理系统的可靠性更高。此外，液动驱动遥控阀也有以下缺点：由于管路系统结构相对复杂，设备众多且对仪器要求高，因此后期保养、修理任务较为繁重；同时，由于对工作压力条件的限制，一旦液压管中液压油中混有空气等杂质，液压驱动器无放气设备，易影响遥控阀门的稳定性和适用性；作为小功率电气装备，电磁阀可能会出现不受控制等故障，从而不利于对阀门开启或关闭的控制。

1.4电液驱动遥控阀门

电液驱动遥控阀同样是以液体压力作为运行动力，通过调控控制柜来决定电液式驱动电机的运作方向，这种来自液压泵正向或反向的液压动力控制油路的开闭，从而控制阀门的开启或关闭[4]。电液驱动遥控阀门有如下优点：（1）各个遥控阀门彼此独立性强，操作、检修、保养不影响其他阀门正常运转；（2）电缆替代了不锈钢管路用来连接多个设备，易于后期保养、维护；（3）电脑控制系统运行，调整阀门开启关闭比例，更加先进。此外，电液驱动遥控阀门也存在一定不足：（1）环境要求高，阀门安装在干燥环境中，潮湿的环境需配气动式或液动式阀门；（2）电缆连接电脑、动力液压头等部件，建设成本昂贵。

2结论

通过对海洋工程自升式钻井平台电力驱动、气动驱动、液压驱动和电液驱动四种遥控阀门驱动方式进行优缺点对比分析可以得出，电力驱动遥控阀门和气动驱动遥控阀门由于其动力供给有限，在管径尺寸较小的系统或者阀门数量相对较少的系统中应用较为常见，因此自升式钻井平台系统较少使用电力驱动遥控阀门和气动驱动遥控阀门。而电液驱动方式的遥控阀门价格较为昂贵，自升式钻井平台全船大约180个遥控阀门，数量多，成本高昂，此外压载系统中的遥控阀门通常是位于压载舱内部，属于浸没式阀门，不符合电液驱动阀门对干燥环境的要求，因此电液驱动遥控阀门不适用于自升式钻井平台。综上所述，液压驱动是自升式钻井平台当前最佳选择。

【参考文献】

[1] 郑志敏，施健.张嘉慧.阀门遥控系统的探讨[J].船舶，2011， （05） ：50-54.

[2] 郭晓波，许亮亮，张海龙.钻井船阀门遥控系统设计[J].船舶标准化工程师，2016， （01）：77-79.

[3] 陈跃汉.各种阀门遥控系统的组成和使用情况[J].航海，2013， （05） ：64-66.

[4] 林锐，刘辉，张轩.船舶阀门遥控系统的研究与分析[J].流体传动与控制，2007，（06）：15-16.

作者简介：王传杰（1978—），男，山东烟台人，龙口中集来福士海洋工程有限公司外包管理中心，主要从事海洋工程钻井平台等方向研究。