[发明专利]水下生产设施液压控制系统的等效模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及模拟试验系统，尤其涉及一种用于搭建水下生产设施液压控制系统物理仿真模型的水下生产设施液压控制系统的等效模拟试验系统。属于海洋石油工程领域。

背景技术

深水油气田开发是投资高、风险大并且高新技术密集的能源工业新领域。而水下生产设施是深水开发工程中极其重要的部分。

目前，水下生产设施主要采用液压控制方式来实现水下生产的远程操作。在水下液压控制系统中，位于水面生产设施上的液压动力源(HPU)通过脐带缆中的液压管线将液压油输送到管汇或采油树阀门上的液压执行器，用以控制阀门的开关，从而达到控制工艺流体通断的目的。

为了确保水下系统安全、可靠地运行，根据水下生产控制系统设计和操作规范的要求，需要对水下液压控制系统在不同的操作工况下，各液压单元的响应时间、压力、流量等动态特性进行分析和验证。

由于海洋油气开发具有投资高、风险大、产出高的特点，使得利用实际设备直接测量系统技术数据的方法显得尤为必要。然而，随着开发水深的不断增加，用于液压动力传输的脐带缆长度少则数百米，多则十几甚至数十千米，加之工程实际中应用的阀门执行器体积庞大，而试验用高压舱容积却往往有限，这些都给试验系统的搭建造成了相当大的困难。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种水下生产设施液压控制系统的等效模拟试验系统，其可以通过对实际工程中，较长距离的液压脐带缆的长管等效模拟以及对体积较为庞大的阀门执行器的相似缩小模拟，为水下生产设施液压控制系统，搭建起了物理仿真模型。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种水下生产设施液压控制系统的等效模拟试验系统，其特征在于：包括：供油脐带缆等效模块、水下蓄能器、水下控制模块、阀门执行器等效模块及回油脐带缆等效模块，其中，供油脐带缆等效模块的输入端经由供油油路与供油源相连，供油脐带缆等效模块的输出端经由水下控制模块与阀门执行器等效模块相连，水下控制模块的控制接口与一信号发生器相连；而供油脐带缆等效模块的输出端并联安装有一水下蓄能器，该水下蓄能器与阀门执行器等效模块相连，同时，水下蓄能器经回油皮囊与回油脐带缆等效模块的输入端相连，回油脐带缆等效模块的输出端经由回油油路与油箱相连；经上述连接构成一等效模拟试验系统。

所述供油脐带缆等效模块和回油脐带缆等效模块结构相同，均由相同的数个等效子模块串联而成，且每个子模块均能模拟相应的液阻、液容与液感。

所述等效子模块的每个子模块分别由数根模拟长管液阻的小直径的短管、一模拟长管液感的液压马达、一飞轮及一个模拟长管液容的等效蓄能器组成，其中，液压马达的输出轴上安装有飞轮，液压马达的进、回油口分别通过端直通管接头与小直径短管相联。等效蓄能器通过三通管接头联接在液压马达出油口端的小直径短管上；三通接头的另一端与下一组等效子模块相联，并依次类推。

所述供、回油脐带缆等效模块的输入端及输出端均安装有变径接头。

所述水下控制模块为两位三通电磁换向阀。

所述阀门执行器等效模块包括：一液压缸，液压缸中设有开启腔、关闭腔及弹簧腔，其中，液压缸开启腔的入口处并联一个开启腔蓄能器，液压缸开启腔与闭合腔之间设有一活塞，弹簧腔中安装有一复位弹簧，液压缸的弹簧腔上联接一个压力补偿器。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其可以通过对实际工程中，较长距离的液压脐带缆进行长管等效模拟试验以及体积较为庞大的阀门执行器进行相似缩小模拟等试验，为水下生产设施液压控制系统，搭建起了物理仿真模型。

下面结合附图，通过具体实施例对本发明进行详细说明。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图中主要标号说明：

1.供油油路、2.回油油路、3.供油脐带缆等效模块、4.入口变径接头、5.小直径短管、6.端直通管接头、7.飞轮、8.液压马达、9.三通管接头、10.等效蓄能器、11.出口变径接头、12.水下蓄能器、13.水下控制模块、14.信号线、15.执行器等效模块、16.液压缸、17.关闭腔、18.活塞、19.开启腔、20.弹簧腔、21.液压缸伸出杆、22.开启腔蓄能器、23.压力补偿器、24.回油皮囊、25.入口变径接头、26.回油脐带缆等效模块、27.出口变径接头、28.油箱、29.信号发生器、30.油源。

具体实施方式