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海底液压缸面临的六大挑战

海底液压缸面临的六大挑战

深水环境是十分严苛,这也对海下设备的性能提出了十分严峻的挑战。

来自 | E&P
编译 | 周诗雨

近几十年来,世界煤矿开采量有所减少,而许多国家都对其他类型的陆基燃料资源对环境的影响表示出了担忧。这使得人们开始转向丰富的海洋能源——潮汐能、海洋能和深海液化油气的开采。但所有这些资源的开采都需要注意危险的海洋环境,要高度重视海洋对这些在偏远地区工作的人员可能造成的危险。

放置在海床上的各类设备需要耐用,并且可靠性要高,以确保人员的安全,同时避免因机械故障引发的各类环境灾难。下面将重点讨论的是,在海洋工业中使用液压装置时,各公司会面临的最具挑战性的六个问题。

地点偏远

许多的油气井都位于澳大利亚或南美洲偏远地区的海岸,距离液压缸的制造城市数千英里远。主基地通常是在离海岸数英里的石油钻井平台或浮动LNG站。在基地下面,各类设备被放置在海床上,可能位于水下几百米处。这些设备中使用的液压系统是世界上地点最偏远的液压系统之一,这就意味着所有的液压缸都需要进行精确的设计和制造,并进行严格测试,以确保它们能够一次就运行成功。这里不能给错误留有任何余地,也没有办法将出错的机器返回工厂进行修理。

运行时间长

许多海底设备在下面一放就是几十年。因此液压系统需要能够在这期间内持续运行,甚至有时候在运行期间内都不能移动。例如,海底连接器的锁定装置,需要利用液压装置将锁移动到位。这些锁需要保持长达25年的锁定状态,因此,一直到解除锁定为止,液压装置都必须要保持良好的运行状态。所以,所有的机械装置都需要具有持久性,系统稳健性要非常强,需要的维护作业很少,甚至不需要维护最好。这就意味着所有的涂料都必须用质量最好的。一些液压缸的制造商选用特殊的Everslik涂层,该涂层在表层拥有一层坚固的润滑剂,拥有最优秀的耐磨性能,可以对抗运动部件产生的摩擦磨损,可在阀门的外部和内部中使用,帮助系统长时间保持良好的工作状态。

海洋生物和侵蚀

长时间的运行时间也使得机械要面临另外一个挑战—海盐的侵蚀和天然海洋生物的生长,这可能会压住设备,让它们动弹不得。有几种材料可以用来防止这两个问题。陶瓷液压杆可以抵抗藻类和其他海洋植物的生长。像Corex这类涂层的硬度是标准硬铬镀层的两倍,孔隙度也至少要低五倍,因此它们更不易被侵蚀。同时它们还具有很高的抗破裂能力,能够承受碎屑等从上方掉落这类的情况。当有海洋生物生长时,则需要通过回缩液压杆利用密封件刮掉它。因此密封件需要坚固耐用,才不会损坏到密封件本身。

远程操作

海底液压系统通常位于海面以下几百米处深,作业不可能靠潜水员来完成。在这些情况下,气缸需要由ROV进行远程操作。采用专用接头气(Hotstab)连接的液压缸已经可以实现与ROV的连接,这意味着液压系统可以独立地在海底进行操作。

水压

水深每增加10m(33ft),设备承受的压力就要额外增加14.5psi。因此,所用的材料需要非常结实。在大多数情况下,液压缸的心轴是用锻钢制造的,所以心轴厚且坚固,没有通过焊接连接的零件,也就没有焊接可能导致的强度较低的点。任何进入液压系统的水都给液压流体造成污染,造成系统故障,因此密封件需要特别结实,以此来抵抗水的侵入。

未来的海底液压设备

随着人们对可再生能源的渴求和海洋能源开采进程的推进,我们可以预期,未来将会有大量的资金、技术和时间投入到创新技术的研发中去。人们会努力去克服高质量液压设备在海底运行中所面临的挑战。在未来几年内,海底液压设备这一行业,可能将会涌现出许许多多新的技术和新型材料。

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