Dengiz osti tizimlarida{0}}yuqori bosim izolatsiyasi muammosi
Neft va gaz ishlab chiqarish uchun suv osti Rojdestvo daraxtlari yopishqoqlikni saqlab turish va ishonchli valfning ishga tushishini ta'minlash uchun gidravlik nazorat suyuqliklarini (odatda suv{0}}korroziya inhibitörleri bilan glikol aralashmalari) oldindan qizdirishni talab qiladi. 3000 metr chuqurlikda ishlaydigan PFA{2}}izolyatsiyalangan isitgichlar 300 bargacha gidrostatik bosimga ega. Ushbu haddan tashqari bosimlar PFA polimerini siqib, uning molekulyar tuzilishini o'zgartiradi va elektr izolyatsiyasi xususiyatlarini o'zgartiradi. 22 ta suv osti isitgichlarining oʻrnatilishining miqdoriy tahlili shuni koʻrsatadiki, 300 barlik gidrostatik bosim PFA hajmining qarshiligini 30% dan 50% gacha oshiradi, shu bilan birga polimer{11}}metall interfeyslar boʻylab oqish oqimining boshlanishi uchun kritik bosimni kamaytiradi.
PFA mikrostrukturasining gidrostatik siqilishi
Gidrostatik bosim ostida PFA amorf hududlar siqilganligi sababli zichlashadi. Atmosfera bosimida PFA zichligi 2,15 g/sm³ bo'lib, amorf fazada bo'sh hajmi taxminan 8% ni tashkil qiladi. 300 barda (30 MPa) zichlik 2,18 g/sm³ gacha oshadi, chunki erkin hajm 5% gacha kamayadi. Kamaytirilgan erkin hajm molekulyar harakatchanlikni cheklaydi va polimer orqali ion o'tkazuvchanligi yo'llarini cheklaydi. 80 gradusda ASTM D257 bo'yicha hajm qarshiligi o'lchovlari atmosfera bosimidagi PFA 1,5 × 10¹⁶ ohm·sm ni ko'rsatishini ko'rsatadi. 300 barda qarshilik 2,1 × 10¹⁶ ohm·sm gacha oshadi, bu 40% yaxshilanadi. Bu bosim{20}}bosimidan kelib chiqadigan qarshilik polimer devori orqali oqish oqimini kamaytirish orqali suv osti isitgichlarining ishlashiga foyda keltiradi.
Yuqori bosimdagi qochqin oqimi yo'lini o'zgartirish
Ommaviy qarshilik bosim bilan yaxshilansa-da, PFA va metall isitish yadrosi o'rtasidagi interfeys gidrostatik siqilish ostida imtiyozli qochqin oqimi yo'liga aylanadi. Atmosfera bosimida polimer{1}}metall interfeysida jami 0,1% dan 0,3% gacha bo'lgan mikroskopik bo'shliqlar va bo'shliqlar mavjud. 300 bar gidrostatik bosim ostida PFA metall yadroga nisbatan siqilib, interfaal bo'shliq hajmini 70% dan 80% gacha kamaytiradi. Shu bilan birga, yuqori bosim, shuningdek, gidravlik boshqaruv suyuqligini qolgan har qanday interfaal bo'shliqlarga majburlab, o'tkazuvchan ko'priklarni yaratadi. Oqish oqimi o'lchovlari shuni ko'rsatadiki, 300 barda, bo'shliq hajmi kamayganiga qaramay, jami oqishdagi interfaal hissa 30% dan 70% gacha oshadi, chunki suyuqlik{13}}to'ldirilgan bo'shliqlar havo bilan to'ldirilgan bo'shliqlarga qaraganda-o'tkazuvchanroqdir. Oqish oqimining boshlanishi uchun kritik bosim (oqim 5 mA dan oshsa) atmosfera tashqi bosimida 500 bardan tashqi gidrostatik bosim qo'llanilganda 250 bargacha tushadi, chunki suyuqlik interfeysga kiritiladi.
PFA devori bo'ylab bosimning differentsial ta'siri
Dengiz osti isitgichlari gidrostatik bosimni tashqi tomondan (dengiz suvi) va ichki bosimdan pastroq bo'ladi (tizim dizayniga qarab gidravlik suyuqlik 1 dan 100 bargacha bo'lishi mumkin). PFA devoridagi bosim farqi uzoq muddatli izolyatsiya barqarorligiga ta'sir qiluvchi mexanik stressni keltirib chiqaradi. 50 bar ichki bosim bilan 300 bar tashqi bosimda, 250 bar differensial PFA devorini siqib, qalinligini 0,5% dan 1,0% gacha kamaytiradi (2,0 mm devor uchun taxminan 0,01 mm dan 0,02 mm gacha). Ushbu siqilish elektr maydonining taqsimlanishini o'zgartiradi, qarshilik simi joylashgan ichki devorda maydon kuchini oshiradi. Cheklangan elementlarni modellashtirish 250 bar differensialida maydonni kuchaytirish koeffitsienti 1,08 ni tashkil qiladi, ya'ni nol differensial bosim bilan solishtirganda maksimal elektr maydoni 8% ga oshadi. Dielektrik quvvat chegarasiga yaqin ishlaydigan isitgichlar uchun bu maydonni kuchaytirish qisman zaryadsizlanishni boshlashi mumkin.
Chuqurlik{0}}dengiz xizmati uchun devor qalinligi talabi
| Ishlash chuqurligi va gidrostatik bosim | Minimal PFA devor qalinligi | Ishlash haroratida bashorat qilingan hajm qarshiligi | Oqish boshlanishi uchun kritik bosim | Xavfsizlik chegarasi 300 bargacha |
|---|---|---|---|---|
| 1000 m (100 bar), issiq ko'taruvchi | 1,8 mm | 1,7 × 10¹⁶ ohm·sm | >400 bar | 4.0x |
| 2000m (200 bar), standart | 2,0 mm | 1,9 × 10¹⁶ ohm·sm | 320 bar | 1.6x |
| 3000 m (300 bar), chuqur{2}}dengiz | 2,5 mm | 2,1 × 10¹⁶ ohm·sm | 280 bar | 0,93x (yumshatishni talab qiladi) |
| 3000m (300 bar), bosim kompensatsiyasi bilan | 2,0 mm | 2,0 × 10¹⁶ ohm·sm | 350 bar | 1.17x |
Chuqurlik{0}}Dengiz ishonchliligi uchun bosim kompensatsiyasi
2000 metrdan past chuqurlikda ishlaydigan suv osti isitgichlari uchun bosimni qoplash tizimlari PFA devoridagi differentsial bosimni yo'q qiladi. Bosim kompensatori ichki va tashqi bosimni tenglashtiradigan moslashuvchan diafragma orqali ichki isitgich hajmini tashqi dengiz suvi bosimiga bog'laydi. 300 bar tashqi bosimda, isitgichning ichki qismi ham 300 barga (diafragmaning kamon kuchini hisobga olmaganda) bosim o'tkazadi. Nolinchi bosim differensialligi bilan PFA devori siqilish stressini boshdan kechirmaydi va interfeys bo'shliqlari majburiy ravishda ochilmaydi. Oqish oqimi atmosferaga o'xshash holatga qaytadi,{7}}yig'im qarshiligi 1,6 × 10¹⁶ ohm·sm (siqilmagandan bir oz past) va 10% dan 15% gacha bo'lgan interfaal oqish. Devorlari 2,0 mm bo'lgan bosimli{13}}kompensatsiyalangan isitgichlar 300 bar tashqi bosimda ishonchli ishlaydi, kompensatsiyalanmagan isitgichlar esa 2,5 mm devorlarni talab qiladi va hali ham oqish boshlanish chegarasi yaqinida ishlaydi.
Vaqtga-bogʻliq bosim effektlari va oʻtish
Barqaror gidrostatik bosim ostida PFA izolyatsiya xususiyatlarini asta-sekin o'zgartiradigan-vaqtga bog'liq o'zgaruvchanlikni namoyon qiladi. 300 bar va 80 daraja haroratda, PFA o'rmalash kuchlanishi 10 000 soatdan keyin 1,2% ga etadi va 2,5 mm devor uchun devor qalinligini taxminan 0,03 mm ga kamaytiradi. Ushbu o'rmalab yupqalash elektr maydon kuchini xizmat muddati davomida 1,5% ga oshiradi, bu odatda maqbuldir. Eng muhimi,{12}}fazalararo kontaktdagi oʻzgaruvchanlikdir. 300 barda 5000 soatdan so'ng, polimer{16}}metall interfeysi 95% aloqa maydoniga erishadi, chunki PFA qolgan bo'shliqlarga asta-sekin oqadi. Bu takomillashtirilgan aloqa fazalararo issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi, qarshilik simining haroratini 3 gradusdan 5 darajaga kamaytiradi, lekin elektr oqishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi, chunki suyuqlikning bo'shliqlarga kirishi dastlabki 100 soat ichida sodir bo'ladi. 10 000 soatdan ortiq uzoq muddatli dengiz osti suv-dasturlari uchun, nominal qalinlikdan qat'i nazar, devorning yupqalanishini minimallashtirish uchun yuqori surilishga chidamliligi (yuqori{26}}kristallik yoki to'ldirilgan variantlar) bo'lgan PFA navlarini belgilang.
Suv osti isitgichlarini sertifikatlash uchun malaka sinovi
Chuqur dengiz xizmati uchun PFA isitgichlarini belgilovchi muhandislar{0}}bosimli idish yordamida simulyatsiya qilingan gidrostatik bosim ostida malaka sinovini talab qilishlari kerak. Sinov protokoli ish haroratida va maksimal nominal bosimda yuqori{2}}potentsial dielektrik sinovini (1 daqiqa davomida 5000V AC) o'z ichiga olishi kerak, so'ngra bosim va bosimdan keyingi{6}}izolyatsiya qarshiligini o'lchashni (500V DC) o'z ichiga olishi kerak. Qabul qilinadigan samaradorlik yuqori potentsial sinov paytida dielektrik parchalanishni talab qilmaydi va bosim ostida 1000 megohm dan ortiq izolyatsiya qarshiligi. Oqish oqimini atmosferadan maksimal ish bosimiga bosim aylanishida doimiy ravishda o'lchash kerak, qabul qilinadigan o'sish 100 bar bosim ortishi uchun 2 mA bilan cheklangan. Suv osti uskunalari uchun API 17N yoki ISO 13628-6 sertifikatiga ega yetkazib beruvchilar ushbu talabchan xizmat uchun zarur sifat tizimlarini taqdim etadi.
Dengiz ostidagi gidravlik isitgichni tanlash bo'yicha ko'rsatmalar
Dengiz ostidagi Rojdestvo daraxti gidravlik suyuqligini 2000 metrdan (200 bar) past chuqurlikda oldindan qizdirish uchun ichki va tashqi bosimni tenglashtirish uchun minimal devor qalinligi 2,0 mm va bosim kompensatsiyasiga ega PFA isitgichlarini belgilang. 2000 dan 3000 metrgacha bo'lgan chuqurliklar uchun bosim kompensatsiyasi bilan yoki kompensatsiyasiz 2,5 mm devor qalinligini talab qiling va etkazib beruvchining sinov ma'lumotlaridan foydalangan holda maksimal ish bosimida qochqin oqimining harakatini tekshiring. 3000 metrdan ortiq chuqurliklar uchun devor qalinligidan qat'i nazar, bosim kompensatsiyasi majburiydir, chunki 300 bar tashqi bosim barcha amaliy devor qalinligi uchun kritik qochqinning boshlanishi bosimidan oshadi. Kotirovkalarni so'rashda maksimal ish chuqurligini, gidravlik suyuqlik tarkibini va o'tkazuvchanligini va talab qilinadigan xizmat muddatini belgilang. Dengiz osti tajribasiga ega bo'lgan etkazib beruvchilar bosim funktsiyalari sifatida izolyatsiya qarshiligi va oqish oqimini ko'rsatadigan bosim sinovlari hisobotlarini taqdim etishlari mumkin. Yangi dala ishlanmalari uchun faqat qalinroq PFA devorlarini belgilashdan ko'ra, isitgichni bosim-kompensatsiyalangan korpusga integratsiyalashni o'ylab ko'ring, chunki kompensatsiya va o'rtacha devor qalinligi (2,0 mm) kombinatsiyasi o'ta chuqurlikdagi kompensatsiyalanmagan qalin devorlarga qaraganda yaxshiroq ishonchlilikni ta'minlaydi. Bosim kompensatsiyasining qo'shimcha xarajati (odatda isitgich narxining 20% dan 30% gacha) chuqur dengiz sharoitida qochqin oqimining noaniqligini bartaraf etish bilan oqlanadi.
