液缸式隔水管张紧系统建模及性能分析

隔水管张紧系统是深海钻井及采油作业中的必要装置,主要为隔水管提供恒定张力以保证钻井工作的安全性.本研究以南海某钻井平台为基础,为确保实际工况安全,设计了一种新的隔水管张紧系统的结构模型,并基于此研究了影响隔水管张紧系统性能的主要因素.首先,给出了钻井平台液缸式隔水管张紧系统的结构及工作原理.其次,根据液缸式隔水管张紧系统的液气原理图以及考虑到实际气体状态、液压管线等因素建立了系统的数学模型.最后,基于AMESim环境建立了隔水管张紧系统的仿真模型以及气瓶充气、放气过程模型.研究结果表明,海浪高度越高,隔水管张紧系统压力波动越大,系统越不稳定;张紧系统中液压管线越长,直径越小,沿程压降越大,隔水管柱的位移波动越小;高压气瓶体积越大,隔水管张紧系统压力波动越小.此外,通过分析空压机对气瓶充放气过程,得到了气瓶充气、放气时间以及温度变化曲线.本研究的研究成果,为验证隔水管张紧系统的安全可靠性提供了依据,更为后续的隔水管张紧系统的抗反冲控制提供了理论基础.