水下电子模块壳体设计及验证

对水下电子模块(SEM)的壳体进行了设计计算,使用ANSYS软件对壳体进行了耐压分析和屈曲稳定性分析,按照1∶1的尺寸比加工制造了外壳和端盖。装配完成后进行了外部静水压试验,验证其耐压性能。试验结果表明:水下电子模块的壳体设计满足使用要求,结构稳定无变形。

水下电子模块控制系统设计及应用

针对水下生产系统的工作特点,设计了一种具有多个控制通道及检测功能的SEM。模块内集成嵌入式控制器及功能电路,并通过水密电缆与外部的执行机构和传感器相连接。模拟试验证明,整个系统运行状态稳定,可以实现在水下对外部设备的电能供给和实时操控,以及对温度、压力等典型环境参数的采集处理。

基于LSTM的水下电子模块温度预测及预警方法

水下电子模块在长期运行中,密闭环境及内部自热现象可能导致其因温度过高而造成性能故障,开展水下电子模块内部温度变化趋势预测及预警研究,对于提高水下控制系统的安全可靠性具有重要意义。基于水下电子模块内部温度传感器的失效模式与机理特征,采用深度学习网络模型超参数网格优化方法,提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的水下电子模块温度预测模型,建立了基于移动平均技术的水下电子模块温度趋势预测求解方法;构建了一种基于二叉决策算法的水下电子模块温度预警优化算法,实现了对水下电子模块温度影响下的故障预警。研究结果表明,所建立的模型各项评价指标均优,RMSE为0.47689,R^(2)为0.792775,可有效实现对水下电子模块内部温度的趋势预测及预警。

水下电子模块嵌入式控制技术研究

水下电子模块是海洋油气生产控制系统的关键单元设备之一。通过分析水下电子模块的工作环境与控制需求,提出一种基于嵌入式控制技术的水下电子模块硬件系统实现方案。该方案综合应用FPGA控制技术、DSP数据处理技术、CAN总线通讯技术、模拟量与数字量数据采集技术和基于2FSK原理的远距离通讯技术等。硬件设计采用模块化设计方法,包括水下主控模块、水下调制解调模块、电磁阀控制模块、模拟量采集模块、串口通讯模块和水下电源模块。详细阐述各个模块的功能、硬件选型和设计原理。经过实验室和工业现场测试,水下电子模块满足控制需求,具有性能稳定、可靠性高的特点。

基于水下分离器的水下电子模块控制系统总体设计

水下电子模块是水下分离器的控制中枢,水下油气生产系统的关键单元设备之一。通过分析水下电子模块在水下分离器中的工作环境与控制需求,提出一种应用于水下分离器的水下电子模块硬件和软件的总体控制方案。

基于ANSYS Icepak的水下电机驱动控制模块散热仿真与优化

随着浅海油气资源的不断减少,深海油气资源的开发成为未来的发展方向。全电式水下控制模块相较于电液复合式水下控制模块具有反应速度快、电力供给可靠及信号反馈敏捷等优点,这些优点是深海油气资源开发不可或缺的,因此对全电式水下生产控制模块的研发迫在眉睫。水下电子模块(SEM)、水下电子驱动模块(SEDM)是全电式水下生产控制模块(ESCM)的功能实现部分,SEM、SEDM的可靠性在很大程度上决定了ESCM的可靠性。SEM、SEDM的功能主要由内部电子元器件实现,电子元器件的可靠性与温度密切相关,因此文章基于ANSYS Icepak对SEM、SEDM自然散热进行有限元仿真,并根据仿真结果对其结构进行优化,得到SEM、SEDM电子设备发热功率及结构材料参考表,为SEM、SEDM设计提供了理论参考。

深海水下采油树用控制模块对数扫频振动试验方法

对水下控制模块的核心部件水下电子模块研发过程中的整机对数扫频振动测试方法进行探究。基于标准和检验机构的要求,分析水下电子模块整机测试的目的和意义。从测试目的出发,根据无阻尼单自由系统固有频率的计算公式,初步分析对数扫频振动测试中不同工装对测试结果的影响。在此基础上,依托某工程项目水下电子模块整机,对2种不同工装的整机进行对数扫频振动测试试验。测试结果表明,在标准规定的激振频率和强度下,采用水下电子模块整机进行对数扫频振动测试是可行的,而且直接将水下电子模块整机单独固定在测试台上进行测试,测试结果更准确。所得结论对于水下管汇、湿气流量计等水下生产设备的控制系统整机振动测试、可靠性验证具有重要的借鉴意义。

水下控制系统电子模块壳体结构优化及试验验证

基于水下控制系统电子模块(SEM)轻量化的要求,确定了SEM结构方案,并对其耐压壳体进行了结构设计。对SEM壳体的失效模式进行了有限元分析,确定了其失效形式为屈服失效。在此基础上,采用一种基于响应面方程的多目标优化法建立了SEM壳体的响应面方程模型,应用Pareto遗传算法得到了响应面模型方程的全局最优解,从而得到壳体优化后的参数值;最后将所设计的SEM壳体采用优化后的结构尺寸加工制造成实体,并对其进行了高压舱试验验证,结果表明,优化后的SEM壳体质量较优化前降低了24.8%,且满足其在强度和稳定性方面的要求,实现了SEM轻量化的目标。本文研究成果对深水水下控制系统电子模块壳体结构设计具有较好的借鉴意义。

深水水下控制模块的关键技术研究

水下控制模块是深水水下开发的核心装备,一直依赖进口。为实现水下控制模块的国产化,本文对深水水下控制模块工程产品的研发进行了研究和探讨。通过对标准规范的研究,确定了水下控制模块的总体设计方案;结合深水实际项目对水下控制模块的需求,对液压和电气系统进行了功能性的设计。设计了水下机器人(ROV,remotely operated vehicle)操作的锁紧机构,满足了水下控制模块独立下放和回收的要求。本文给出了水下电子模块的型式测试和水下控制模块高压舱测试主要程序,可验证目标气田水下控制模块的液压和电气功能是否正常。本文的研究工作经过了水下控制模块实际研发的验证,是切实可行的,产品已获得第三方的产品认证,为国产深水水下控制系统的工程化应用奠定了基础。

水下防喷器应急声纳控制系统研究进展

声纳控制系统是一种完全独立于防喷器主控制系统的紧急备用控制系统,当钻井船偏离警戒圈或是防喷器主控制系统失效时发挥作用,避免重大事故的发生。概述了应急声纳系统的构成;介绍了国外3家水下防喷器应急声纳控制系统供应商的最新产品及国内公司在该方面的研究进展。水声通信技术的不断进步,使防喷器应急声控系统的可靠性不断提高,额定工作水深不断增加,逐渐成为水下防喷器系统的标准配置。

崖城13-4气田水下控制系统设计及应用

崖城13-4气田水下控制系统是中国海油首个自主设计与建造的控制系统,其采用冗余控制技术实现了水下电子模块的冗余工作模式及井下压力计的双冗余监测功能,采用抗噪声、抗衰减性能良好的频移键控数字调制技术实现了水上主控站与水下电子模块之间的信号传输,具有液压冗余、供电冗余、通讯冗余等特点。应用效果表明,崖城13-4气田冗余控制系统的结构设计先进,水下主控站与水下电子模块的通讯字节错误率可降至0.006 14%以下,通讯的稳定性与可靠性均较高,可为今后类似气田水下控制系统设计提供借鉴。

电液复合控制系统SEM工作原理及测试方法

作为控制和监测水下生产系统生产、运行状况的设备,水下生产控制系统是整个水下生产系统的关键部分,主要由水面控制部分、水下控制模块及连接用脐带缆组成,其核心是水下控制模块(subsea control module,SCM)。作为目前应用最为广泛的电液复合型水下控制系统,其水下控制模块内部的水下电子模块(subseaelectronicmodule,SEM)则发挥着信号中继传输及为电磁阀、传感器等关键设备供电的重要作用。文章针对电液复合型控制系统SCM内部电子模块,对其工作原理进行研究,并参照API 17F相关标准及水下控制模块工厂验收测试步骤,制定了一套SEM测试方法,能够有效验证水下控制模块整体可靠性。