FPSO潜液泵系统的构成与特点.pdf

第46卷第1期
船海工程
lol
2017年2月
SHIP OCEAN ENGINEERING
Feb.2017
DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2017.01.036
FPSO潜液泵系统的构成与特点
李战,陈斌,赵雷刚,易奇
(式汉船用机椃有服责任公司,武汉430084)
摘要:针对PSO潜液泵系统国内市场被国外少数公司垄断的问题。以某PPSO潜液泵配套工程为依
托,通过分析潜液泵系统的构成、工作原理与特点和设计关键技术,构建潜液泵系统技术体系
关键词:潜液泵单元;电控系统;液压系统;设计技术
中图分类号:U664.5
文献标志码:A
文章编号:1671-7953(2017)01-0145-04
我国是世界上使用FPSO最多的国家之
速阀的先导压力进行调节实现潜液泵单元排量的
也是FPSO设计与建造的大国。大排量潜液泵系控制。最终实现潜液泵的无级调速,提高潜液泵
统是FPSO上的必要系统设备,该系统技术难单元的适用范围。另外,通过采用一舱一泵的布
度高,风险大,核心技术被国外少数公司垄断(2,置格局“,使得整个潜液泵系统卸货灵活度得到
同时价格较高。
很大提高。
国外潜液泵系统在中国市场占有率约为
电控系统通过越控功能设计,当遥控系统
70%。尝试以某FPSO为依托工程,概括潜液泵故障导致系统停机时,通过对该类故障进行核实
系统设计原理及特点。
后,能够使潜液泵系统重新启动工作,屏蔽非功能
1潜液泵系统的组成
性故障,保证潜液泵单元正常状态的工作。根据
越控的各种模式进行设置越控方案,保证发生故
PFSO潜液泵系统主要由潜液泵单元、液压系障后启动对应的越控方案系统仍能常规模式继续
统和电控系统3大模块组成,系统构成免图1。
工作
液压系统可以同时驱动多台潜液泵单元,主
要有主泵组、压力控制阀组、遥控阀组、单向溢流
回E
阀组、过滤器、冷却器及补油泵组等。通过恒压变
电控系统
量控制方式以及补油保压和油液加热等设计方
液压系统
式,使得液压系统的控制精度和灵敏度得到了很
大提高,且操作简单可靠。恒压变量控制系统工
eH白
作原理见图2。
潜液泵单元
图1某FPS配套的潜液泵系统
BI B MB
3个主要模块分别为:①控制核心电控系统;
②驱动核心液压系统;③执行机构潜液泵单元。
一州白
整个系统通过电控系统调节液压系统的输送压
力,以及对控制阀组对调速阀的远程控制,通过调
收稿日期:2016-07-14
修回日期:2016-09~06
基金项目:工业和信息化部(工信部联装[2013]411号
图2RPSO潜液泵系统压控制原理
第一作者:李战(1988~),男,硕土,工程师
当泵出口压力与压力控制阀组设定值有所差
研究方向:液货系统配套设备机械设计研发
异时,主泵变量机构的液压缸活塞小端在液压力
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第1期
李战,等:FPSO潜液泵系统的构成与特点
船海工程
第46卷
和弹簧预紧力存在差值,差值驱动活塞杆运动,带
正常情况下,高压管承受的压力是液压回路
动主泵斜盘的倾角发生变化,从而调整泵的排量。最高工作压力p1,回油管承压为低压回油管路压
2潜液泵单元的结构与设计技术
力p2。压力取决于背压设计,监测腔管路为常压
如果高压管发生泄漏,液压油便会进人低压
2.1潜液泵单元结构
管,此时回油管的压力P2会升高,高压管压力P1
FPSO潜液泵单元是由甲板组件、管柱组件、会降低,两管路的液压油介质是相同的。这样不
泵头组件3大部分组成构成,见图3。
但不会造成液压油的污染,还可起到压力报警作
用,对整个液压油回路系统起到保护作用;如果回
円板组件
油管发生泄漏最外侧的监测腔便会有液压油进
入,监测腔压力P3同样会升高,也能达到报警作
用。另外,最外层的监测腔还兼作整个液压系统
回路的密封监测报警的结构,同时监测腔对内部
管路的有保护作用,对于不同介质环境的潜液泵
管柱纽件
系统而言,只要监测腔的材质能够淸足使用,内部
高压管和回油管便只需考虑液压油的压力和流量
的影响,能提高整个系统的通用性,降低管路系统
泵头组件
的设计成本。
综上,同心管柱的设计结构形式具有高可靠
图3WMMP某型潜液泵单元
性、高通用性及经济性等特点。
在澘液泵单元中,通过甲板组件把泵体固定2.3水力单元技术
在船体上,甲板组件支撑STC阀和整个泵体,并
泵头组件的水力单元,叶轮通过采用叶轮背
作为液货产品卸载的出口,与船上管路连接;管柱叶片的设计技术,在保证泵头水力性能的前提下,
组件集成动力和液货传输及密封监测等功能为一
消除轴向力不平衡,同时提高泵头组件可靠性,以
体,是液压系统把动力传输到泵头的重要结构,也达到整个泵系统的可靠性的提高。
是液货从泵口吸入传输到甲板上管路的重要中间
叶轮背叶片位于叶轮盖板外侧,背叶片随叶
通道;泵头组件是潜液泵单元的核心部件,是把液轮一起旋转,强迫液体旋转,液体的旋转角速度増
货吸人并提供传输压力的重要元件,其性能优劣加。后侧的压力水头増加。由于叶轮两侧盖板不
直接影响整个系统的性能变化。
对称,产生轴向力。背叶片增加的压力即为平衡
2.2同心管柱技术
力。背叶片除平衡轴向力外,同时也能减小轴封
管柱组件通过采用同心管柱的设计方式来到前的液体的压力。而且背叶片使叶轮与壳体的间
达功能实现要求。同心管柱具有传输液压动力和隙战小,见图5。该间隙有防止杂质进入轴封的
密封监测的功能,结构图4。同心管柱由3层功能,故常用于抽送介质中含杂质的泵。装背叶
管柱组成,高压液压油管位于最里面的中心层,回片泵的扬程大约提高1%2%,使泵的效率下降
油管在第2层,监测腔位于最外侧。
%~3%。背叶片平衡轴向力原理图见图5。
未加背叶片右侧压力水头分布如图5中的曲
高压管
线AGF,左側的压力水头分布如曲线ADF所示。
低压管
加背叶片后,背叶片内液体角速度增加,后側的压
监测腔
力水头如曲线AGF所示,它和原曲线相差的影线
部分,表示背叶片平衡的轴向力。该平衡可通过
积分求的。
此外,?流壳采用后置的空间导叶设计技术
图4同心管柱结构示意
将压水室设计成圆周对称的空间导叶结构,这样
此设计旨在提高同心管柱的可靠性和经济性。叶轮径向力在圆周方向便能达到一致,在理论方
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