隔水管张紧器防反冲阀设计与仿真

简介

隔水管张紧器是深海钻采作业中的关键装备,其主要作用是为隔水管提供恒定的张紧力,以克服浮式平台和钻井船随海浪做升沉运动时对隔水管的影响。隔水管在因台风、动力定位故障等影响因素下需要紧急回收时,水下隔水管总成(Lower Marine Riser Package,LMRP)与水下防喷器(Blow Out Preventer,BOP)紧急脱离后,隔水管会在短时间内以较大的反冲速度向上运动,所以需要控制隔水管的反冲速度以保护隔水管、钻井平台和人员的安全。因此,以我国某海上钻井平台为基础,根据实际工况设计了一种新型防反冲控制阀。该控制阀系统主要由液压和电磁控制两部分组成,用AMESim软件建立隔水管反冲控制仿真模型,对正常工作和紧急脱离这两种模式进行模拟验证,并设计防反冲控制算法,研究隔水管反冲回收的影响因素。结果表明:在正常工作模式时,张紧器系统起到升沉补偿和预防单个张紧器不能正常工作的作用;在紧急脱离模式时,通过设计的PID控制算法实现了对防反冲主阀开度的控制,将隔水管反冲速度控制在合理地范围内,验证了所设计的防反冲阀及控制算法的有效性和可靠性,可为保障隔水管张紧器系统安全可靠的工作提供参考依据,并为张紧器防反冲阀的结构设计提供理论依据。