深水防喷器系统的可靠性试验和安全完整性研究

发布时间：2019-11-12 23:25

【摘要】：深水防喷器系统是保障深水钻采作业可靠、安全的关键设备。它若因故障停机检修将造成巨额经济损失,而若因安全功能失效致使井喷失控则极可能酿成灾难性后果。目前,深水防喷器系统的设计制造技术为国外所垄断。深水防喷器系统的设计制造、可靠性及安全完整性评估等方面的研究工作,是当今海洋油气工业重要的热点课题。本文课题组联合华北石油荣盛机械制造有限公司围绕新研制的深水防喷器系统,重点开展了深水防喷器系统液压元件的可靠性试验及其失效数据统计推断、深水防喷器组电控系统的安全完整性等级验证两方面的研究工作,并取得了如下创新性成果:1)根据可靠性试验相关标准,编制了深水防喷器系统液压元件的试验大纲、试验方案、试验程序等,并据此完成了可靠性试验及产品失效信息的统计工作。针对小样本特性试验数据开展了分布拟合优度检验、分布参数估计等数据统计推断理论的研究,并在此基础上完成了DDV阀、SPM阀平均寿命的点估计、区间估计。2)研究了IEC 61508、IEC 61511标准及Markov模型、FTA模型、RBD模型等常用安全完整性计算方法。在掌握深水防喷器三模冗余电控系统工作原理的基础上,建立了其简化配置图及RBD模型,并利用Markov模型完成了电控系统的SIL建模、SIL验证及检验测试间隔、通道失效率、维修时间对系统的性能影响分析。3)提出了一种基于多阶段贝叶斯网络的SIL计算新方法,分别建立了检验测试间隔时段、检验测试时段的动态贝叶斯网络的结构及节点条件概率表。利用贝叶斯网络工具箱(BNT),研究得到了时间间隔、共因权重对安全仪表系统不同结构多阶段动态贝叶斯网络模型精度的影响和不完全检验测试、维修对系统性能的影响规律。4)按照软件开发流程,利用MATLAB软件的图形用户开发环境开发了一款界面友好、易于使用的深水防喷器系统评估软件。该软件具备深水防喷器系统液压元件试验数据统计推断、深水防喷器组电控系统SIL验证两大功能。
【图文】：

防喷器,可靠性试验,液压元件

图 2-1 深水防喷器系统液压元件的可靠性试验装置1 Reliability test device for hydraulic components of subsea blowout p方案及要求喷器系统液压元件的可靠性试验方案、要求等，参照相关试GJB 450A-2004、JBT 6882-2006 等)制定。为使试验具有代表用相同方法、稳定工艺装配完成的合格产品，并用随机抽样方原则上越多越好，但需结合成本、时间等因素综合确定(本章台)。试验前，应对受试产品编号并做好清晰的标记，并按要上，试验设备、检测仪器等应符合相关规定。试验应模拟实际，即保证产品的试验环境、工作条件等尽量贴近实际。试验期期间规定的或已列入批准的试验大纲中的预防性维护措施。此测，发现异常时应仔细检查、记录，按规定处理后方可继续试计数加 1，累计次数达到预定要求时结束试验(定时截尾试验)

配置图,三模冗余,电控系统,配置图

、蓄电池、储液罐、泵、阀、软管、歧管和其它液力操纵深水防喷器组的设备统是深水防喷器系统的关键组成部分之一，，用于深水防喷器组的监测控制、数。电控系统自上而下分为：水上子系统、传输光电缆、水下子系统 3 个部分。统主要包括司钻控制台、中央控制单元、队长控制台等，其中中央控制单元是理器的、可完成全部控制功能的电控系统核心。两条传输光电缆，由光纤、电相互独立，用于从平台向水下电子模块输送电力和传送信号。水下子系统主要冗余的蓝、黄水下控制箱，其作用是为所有水下阀门操作、水下电子模块与中元等的通信提供冗余控制，并且一个水下控制箱的故障不会影响另一个水下控用和功能。电控系统采用 GE Fanuc 高可靠性、高柔性的 Genius 模块化冗余(Gedular Redundancy，GMR)系统搭建，主要配置有双两模冗余(Double Dual Moundancy，DDMR)、三模冗余(Triple Modular Control，TMR)。其中，深水防喷冗余电控系统的简化配置，如图 3-2 所示。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE95

【参考文献】