海上油气平台弯曲限制器是一种用于保护海上油气平台相关柔性管缆的重要装置,以下从结构、工作原理、材料、作用、应用场景以及技术参数等方面进行详细介绍:
一、结构特点
1、模块单元结构:通常采用哈弗式模块单元结构,通过相互咬合组成链状。每个模块一般由两个形状相同的半圆形结构块组成,即承托部和固定部,两者通过锁紧部件连接,相邻单元可以相对活动,这种结构既保证了一定的灵活性,又能在受力时限制弯曲程度。
2、嵌套式设计:部分弯曲限制器由多组同尺寸变径半圆筒式子结构相互嵌套而成,当受到外力作用时,子结构会相互锁合,从而限制弯曲变形的发生。
二、工作原理
弯曲限制器通过自身的结构特性和材料性能来限制管缆的弯曲半径。当管缆受到外力作用有过度弯曲的趋势时,弯曲限制器的模块之间或嵌套的子结构之间会相互作用,产生阻力来抵抗弯曲,使管缆的弯曲半径保持在安全范围内,避免因过度弯曲导致管缆内部的线缆、管道等受损。
三、材料选择
1、主体材料:常采用高性能的聚氨酯材料,具有抗变形能力强、机械性能高的特点,密度较低,质量轻,在水下对海缆几乎没有附加载荷,还能有效抵抗海水的侵蚀和腐蚀。
2、紧固件材料:紧固件一般采用超级双相不锈钢,在海洋环境下具有极其优异的抗腐蚀能力,能够保证弯曲限制器在长期使用过程中不会因紧固件的腐蚀而影响整体性能,确保不小于28 年的使用寿命。
四、作用与功能
1、保护管缆:防止柔性管缆在安装、使用过程中,由于受到海浪、洋流、平台晃动等静载荷或动载荷的作用而产生过度弯曲或折弯,避免管缆内部的光纤、电缆、输油输气管线等因过度弯曲而损坏,从而保障油气平台的正常生产和运营。
2、分散应力:当管缆受到外力时,弯曲限制器能够将应力分散到各个模块或子结构上,减少管缆局部所承受的应力集中,降低管缆出现破裂、断裂等故障的风险。
3、提高安全性:有效降低因管缆过度弯曲引发的泄漏、短路等安全事故的发生概率,保障海上油气平台工作人员的生命安全和平台设施的安全运行。
五、应用场景
1、J 型管下端口:在海上油气平台的 J 型管下端口配合 J 管密封装置或 J 管中心夹具使用,由于 J管下方容易受到洋流冲刷形成冲刷塌陷区,导致海缆在此处易过度弯曲,弯曲限制器能在此处起到很好的保护作用。
2、管缆连接部位:在柔性管缆与平台的连接部位,以及管缆之间的连接处,这些地方在平台运行过程中容易产生相对运动和弯曲,需要安装弯曲限制器来保护管缆。
3、管缆易弯曲区域:根据海洋环境和平台的结构特点,在管缆容易受到较大外力作用而发生弯曲的区域,如靠近平台边缘、受到洋流冲击较大的位置等,都会安装弯曲限制器。
六、技术参数
1、弯曲半径:一般要求弯曲半径不小于 20 倍海缆外径,以确保海缆在安全的弯曲范围内运行。
2、侧向抗压:侧向抗压能力不小于 8t,能够承受一定的侧向压力,防止因外部压力导致弯曲限制器变形而失去保护作用。
3、侧向冲击:侧向冲击能力不小于1000Nm,可抵御一定强度的侧向冲击力,保证在受到海浪、漂浮物等冲击时仍能正常工作。
4、破断弯曲拉升力:破断弯曲拉升力不小于 1t,确保在管缆受到拉伸力时,弯曲限制器不会轻易断裂,继续发挥保护作用。
海上油气平台弯曲限制器是一种重要的保护设备,具有广泛的应用前景和重要的经济价值。随着海洋油气和海洋风电资源的不断开发,弯曲限制器的需求量也将不断增加。