海洋油气中压大功率水下设备远距离变频驱动关键技术及实验验证研究

随着我国深海油气田开采战略的逐步深化,水下生产技术的不断发展和应用推广,水下供电系统将成为制约我国水下生产技术开拓创新的重要因素。开展远距离变频供电系统核心问题分析仿真和远距离变频驱动实验平台搭建,依托实验平台开展电动机起动、电潜泵特性模拟和负载突变等实验,验证了远距离变频驱动实验平台的实验验证能力,表明系统可以有效模拟实际工程的应用工况、运行状态,能够对水下供电系统的研究提供全面的技术支撑。     

动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。     

大容量环保气体开关设备温升问题分析

大容量环保气体开关设备是采用干燥空气作为绝缘介质，环保气体开关设备是供配电系统中重要的组成部分，其主要作用是承载电荷、分配电能和开断电流等，起到保障维持电力系统的稳定性。环保气体开关设备导体载流、导体外形、触头等位置容易出现高温，给环保气体开关设备正常运行带来危害。通过理论计算和实际测试，确定产生温升值超标位置，通过不同绝缘介质温升值对比，总结出环保气体开关设备设计裕度。通过环保气体开关柜不同结构设计的温升对比，提出利于散热结构设计方案。     

油气田水下供电技术综述

深海油气资源开发是当今油气开发的一大趋势,我国深海油气资源丰富,且近几年随着海洋战略的实施,海洋油气开采进入了快车道,未来水下供电系统将会有越来越多的应用,其发展已成为必然趋势.本文介绍了用于水下生产的水下供电系统的组成和分类,分析了直接供电方式、水下变压器供电方式、水下交流供电方式、水下直流供电方式的特点和应用案例,并详细介绍了水下供电系统的关键设备和技术难点,最后提出了加快推进我国水下供电系统研究的建议.     

基于优化空间矢量脉宽调制算法的变频器中点平衡控制

分析了二极管中点嵌位型(NPC)三电平变频器中点不平衡的机理及危害.通过优化三电平空间矢量脉宽调制算法,利用正负小矢量对中点电位的不同影响,采用一种通过控制正负小矢量作用时间来控制中点平衡的算法.利用MATLAB/Simulink仿真软件对该中点平衡算法进行了仿真,并在实验室条件下搭建了NPC三电平变频器试验电路,采用TMS3202812数字信号处理器实现了控制算法.仿真分析和实际试验都验证了所采用的控制方法的有效性,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果.     

基于VB的水下生产控制系统电力分析软件的开发

本文针对VB在界面设计开发方面的优势,开发了水下生产控制系统电力计算分析软件。该软件可以针对不同的水下生产控制系统,通过拓扑结构的绘制输入结构参数,建立数据库。输出结果为水下控制系统各电子模块电压,脐带缆压降。根据对结果的判断,来确定上部供电模块电压大小,优化脐带缆电缆截面并选取合适的水下电力变压器。文中对南海气田荔湾3—1深水水下生产控制系统进行了电力分析计算,结果与荔湾3-1电力分析报告书对比,表明该软件计算精确,界面友好,具有较强的实际应用价值。     

水下生产系统脐带缆电缆行波传输特性分析及其在故障定位中的应用

脐带缆电缆故障是影响水下生产系统供电可靠性的关键因素,本文通过对南海某气田水下生产系统脐带缆电缆建立简化等效模型,应用EMTP电磁暂态程序对线路不同情况的故障进行仿真计算分析,得出了脐带缆电缆的行波传播特性,从而为脐带缆电缆故障定位监测装置的参数设置提供有效的参考。     

脐带缆电缆故障电压行波相模分量特征分析及测距方法研究

脐带缆是水下生产系统的生命线,快速有效地定位故障点具有重要的经济意义。分析了脐带缆电缆故障电压行波特征,在此基础上提出一种故障测距方法。根据脐带缆电压行波线模零模分量在故障点发生折射和反射的数值关系,定义了波形特征量并以此判断第一个反射波的性质;基于TT变换标定故障行波到达时间;在此基础上提出一种基于故障电压行波相模分量特征及TT变换的脐带缆电缆故障单端测距方法。最后,以EMTP/ATP仿真结果验证了所提测距方法的准确性和有效性。     

不同本构模型限弯器非线性力学分析

在外载荷作用下管缆会发生大变形,且管缆与限弯器间出现接触非线性,难以建立管缆与限弯器耦合理论模型进行求解。为此,考虑聚氨酯材料超弹性特性,采用ABAQUS有限元软件研究不同本构模型与不同温度下限弯器对柔性管缆曲率半径的影响。研究结果表明:安装限弯器时管缆最小曲率半径为4. 90～6. 00 m,符合安全工作要求;采用Ogden本构模型管缆最大应变为0. 011,与其他本构模型有较大差异,因此采用Ogden本构模型获得数据较为保守;限弯器数量对管缆最小曲率半径有影响,当限弯器由4个增至10个时,管缆最小弯曲半径从4. 61 m增加到4. 87 m,且增加趋势逐渐减缓;聚氨酯的力学性能随温度的变化而变化,分别选取3种温度(0、10和20℃)进行计算,管缆最小曲率半径分别为5. 40、5. 25和5. 00 m;随着温度升高,聚氨酯材料塑性增强,使得限弯器作用逐渐减小,管道曲率半径也随之减小,因此安装限弯器时一定要考虑环境温度,采取相应隔热措施,这样有助于增强限弯效果。研究结果可为水下限弯器的设计提供理论依据。