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主题:监测系统 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-13

监测系统论文范文

论文

目录

  1. 一、立管介绍
  2. 二、挠性立管的结构及常见的风险
  3. 三、挠性立管的监测原理及方法
  4. 四、采集/保护系统设计
  5. 五、控制系统设计
  6. 六、结语

《挠性立管状态监测系统设计与应用》

该文是监测系统学年毕业论文范文与挠性和状态监测和系统设计相关毕业论文开题报告范文.

[摘 要]海底蕴藏着大量的石油,海上油气生产中挠性立管是最主要的连接水下生产系统和FPSO的管线方式,是深水油气生产的核心装备之一.其动态的特性,极高的内外工作压力,苛刻的工作环境使其安全工作格外令人关注.挠性立管的状态监测设备为立管的安全有效运行提供了有力保障,有效降低了设备安全、环境安全风险,并为石油公司提供了有效的监测数据,节省大量水下检测费用.

[关键词]挠性立管;FPSO;监测

中图分类号:G635 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)04-0114-01

一、立管介绍

立管本质上是海底油气上到FPSO的管道.挠性立管连接海底采油设备和FPSO.由于FPSO存在较大的垂向运动,并考虑到水深条件和工程经济性,该项目立管采用懒波形态布置.其布置特点为在立管底部安装浮力块.懒波形态布置能够承受大的浮体移动,内部大的介质密度变化,通过中水浮筒控制形态,防止碰撞,降低FPSO立管对接构件的承受压力.

二、挠性立管的结构及常见的风险

挠性立管是由不同材料构成的复杂结构,主要特征是弯曲刚度较低,通过使用不同材料的层构造来实现这一特征(如图1所示).在外部和内部的载荷条件下,这些层间可以相互滑动,从而造成低弯曲刚度的特性.挠性立管由内到外依次为:互锁内管支架、内管、Z型钢筋螺旋管、防磨损胶带、第二层抗拉钢筋、高强度胶带和外管.每一层有不同的作用.内部支架和螺旋管是内部压力屏障,外护套用于外部压力屏障.内部压力屏障和外部压力屏障之间的部分被称作环面.

不同厂商和不同规格的挠性立管可能会存在一些不同,但基本结构类似.挠性立管合成结构中由高强度的螺旋加强金属层提供强度,具有低刚度的聚合物密封层保证流体的完整性.

定期的检测发现挠性立管受损事故较多,主要包括外部聚合物护套受损、腐蚀,外力造成的破损、穿刺,抗拉防护层疲劳损坏和扭转失稳等.

三、挠性立管的监测原理及方法

輸送油气的立管日积月累气体会透过内层压力屏障扩散到环面,如果这里的气体不通过透气系统释放出去,压力就会升高,环面增大,可能导致外护套破损,有时内护套坍塌,降低立管的强度和抗扭转性.另外进入环面的气体产生凝析水以及外界海水渗入会导致防护层发生腐蚀缩短立管寿命.挠性立管在操作过程中经常会有液体积聚,逐渐的从立管最底部开始填满环面.液体可能是渗进环面的气体的凝析水,也可能是外护套破损处进入的水.水里含有很高二氧化碳或者硫化氢,这会对钢质部件和高分子聚合物护套产生极大的腐蚀,加速老化.水进入的可能性应该持续的监测.

正常情况下进入环面的气体量很小,立管有破损会使进入环面的气体量增加,因此可以通过监测环面气体的量来进行分析立管是否有损坏.当气体穿过内部隔离层进入挠性立管环面后,将在立管顶部与平台连接处聚集,当超过立管顶部与平台连接处安全阀设定值时气体将被释放,通过监测安全阀打开的周期与次数,气体释放量,来预测挠性立管的损坏程度.

挠性立管从海底管汇上到FPSO通过I-TUBE与工艺管线相连,挠性管终端构件和FPSO侧的对接构件结构对接,主要功能是将挠性管的铠装层载荷传递到FPSO结构上,同时保证聚合物的密封性,环面的透气连通.对接时环面内的气隙可以通过对接结构的小孔引出,采气孔共有三个,呈120°角分布.1/4管引出去到采集箱内.

四、采集/保护系统设计

三个孔的设计是为了防止气孔被堵住而设置的三重冗余.三路气体进入采集箱后将汇总并进行计量和分析.气体从挠性立管取气口上来后,压力正常时气体通过常开的手动阀流到电磁阀为止,电磁阀由控制系统控制,当压力,流量,温度等参数在计算的正常范围内时阀门关闭,当压力,流量,温度等参数在计算后超过设定点时阀门开启,气体通过管路释放到安全区.当气压过高时气体将从旁路释放阀放掉,同时触发报警.在气路的底部设置一个液罐,用于收集气体里的凝析水.

系统允许一定的压力的环面,他们的压力和温度都会被持续监测.当压力达到设定高值电磁阀打开,此时流量计会监测气体的流速.当气体压力降低到设定低值,电磁阀关闭,一个新的压力建立过程重新在环面开始.放气的时候,气体流量从开始到结束一直被监测,这样气体的量就可以计算出来.通过追踪每次的气量,每次气量的变化可以显示可能的水进入的量.突然的变化将可以提供立管外护套破损的早期预警.气体释放周期和每次的气量的变化预示着气体总量的变化,可以追踪是否内护套有破损.系统自动进行一个又一个过程.当气体的量突然变化或者气体的量达到设定的值时系统将触发报警,这些报警都会通过控制站发送给控制系统.系统设计可以避免水或者空气进入环面.水进入环面会显著增加对金属结构的腐蚀,这将降低立管的使用寿命.同时,系统还提供了手动压力测试并可以进行气体或者液体取样.气体或液体的取样可以精确分析气体或液体的成分,例如二氧化碳,硫化氢的含量.

环面间隙内气体的压力,温度,流量持续被自动监测和分析以发现可能的挠性立管内外护套破损,给立管系统异常提供早期预警.所有监测数据都储存起来并可供将来进行立管的完整性评估.如若确实监测到异常,石油公司可以安排水下机器人等设备作进一步检查以避免严重事故的发生.

五、控制系统设计

系统的设计思路是通过三层结构实现.一是现场层,用于探测液位,压力,温度,流量等各种现场数据,控制执行机构;二是采集层,用于收集各个传感器的数据;三是控制层,分析采集到的数据,并发出动作命令,报警等.

本地采集箱采集到压力,温度,流量,液位等信号后将上传到控制站,系统综合分析以后根据设定好的设定点,打来/关闭电磁阀.当压力或流量异常释放阀超过设定点时,释放阀将打开泄放,给出压力高报警信号.当液位超过设定点将给出液位高报警信号,由操作员按操作流程将液体放出处理.当温度超过设定值给出温度高低报警,相应启动加热防止冻住.

采集箱有四种操作模式:

①正常模式:电磁阀设置为自动,意味着系统将根据压力和流量输入确定电磁阀的开和关;

②环面测试/取样模式:测试时电磁阀设置为开;

③清空积水模式:电磁阀设置为开;

④退出服务模式:电磁阀设置为开.

从监测箱收集来的数据和分析结果可以在控制柜的显示器里看到并可以通过profibus通信到FPSO中控系统查看.通过这种方式立管监测系统支持并执行完整性操作和提升立管完整性管理.

系统的主要功能有:

●储存和显示监测到的数据

●自动评估和显示环面的通气量和液位

●检测环面浸水和外护套破损

●触发异常状态报警并将异常情况送到控制中心

●通气系统,液体取样和手动检测容易操作和维护

●储存所有监测数据并使之能进行进一步分析和整理

●集成的低重量仪表监测箱

●可巡检系统

●失效保护设计以避免环面压力高过设定的允许背压

●提供第三方数据处理接口

六、结语

通过对国外实际工程中应用的挠性立管监测系统的设计方法进行深入研究,为国内海洋油气开发提供了直观的参考,为国内相关研究奠定基础.

参考文献

[1]余志兵.深水油气田开发中的柔性立管系统[J],管理技术与设备,2014,2;30.

[2]李鹏.深水FPSO柔性立管[J],中国造船,2010.

该文点评,本文是一篇关于监测系统方面的大学硕士和本科毕业论文以及挠性和状态监测和系统设计相关监测系统论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.

监测系统引用文献:

[1] 监测系统论文范文 监测系统类有关论文范文数据库2万字
[2] 监测系统论文范文 监测系统类有关论文写作参考范文8000字
[3] 监测系统论文范文 监测系统论文例文2万字
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