水下绳锯机切割单层油气管道的可靠性研究

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Reliability Research of Underwater W ire Saw Cutting Single oil and Gas PipelinesWANG Haibo ，ZHANG Lan 。MENG Qingxin ，WANG Zhe(1.Colege of Mechanical&Electrical Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin Jilin 132022，China；2.Colege of Mechanical and Electrical Engineering，Harbin Engineering University，Harbin Heilongjiang150001，China；3.Maintainment&Repair Div，Ofshore Oil Engineer Co.，Ltd.，Tianjin 30045 1，China)Abstract：Underwater diamond wire saw can be used to cut undeea oil and gas pipelines in the repair process. The basic con-ponents of underwater wire saw were introduced.Cuting reliability of wire saw was analyzed in theory. Wear time calculating wayswere proposed on the conditions of a given amount of wear and reliability.Wire saw cutting single oil an d gas pipelines test was carriedout.According to obtaining experimental data.theoretical calculation shows some kind diameter 0il and gas pipeline needs a certainlength of beads to complete the cutting. The results provide a theoretical basis for diamond wire saw length choice when underw ater di-amond wire saw cuts single oil and gas pipeline。

Keywords：Underwater diamond wire saw；Cuting；Single oil and gas pipeline；Reliability海上油气资源作为海洋经济的重要形式之-，是我国能源供应的-个重要组成部分。海底管道是海上油气田的重要构成，进行海底油气管道维修作业时，可以采用水下绳锯机切断油气管道 。如图 1所示 ，水下绳锯机主要由驱动装置、进给装置、张紧装置、夹紧装置、导向装置、锯弓板框架、切割框架等组成。另外，水下绳锯机还包括液压动力源系统、液压控制系统、检测系统、浮力系统等。

金刚石绳锯机在国外已被用来切割海底油气管道，国内在此领域的研究还很少 。在水下作业时，金刚石绳锯机切割的油气管道往往直径很大，这样需要消耗的串珠绳锯量很大，串珠绳价格昂贵并且切割过程中不能更换。怎样完成预计的切割任务并且不浪费串珠绳锯，这就需要对绳锯机的切割可靠性进行研究。

张图 1 水下绳锯机结构简图1 串珠绳锯耐磨可靠性的特征量绳锯机切割油气管道时，以串珠绳锯切割过程中与时间有关系的参数 (磨损量、磨损速度等)为依据，可以确定串珠绳锯耐磨时间的分布规律，具体方收稿日期：2012-02-14基金项目：国家863高技术研究发展计划资助项目 (2002AA6020212-1)；中国海洋石油总公司技术发展项目 (C/KJFH001-2005)；国家863高技术研究发展计划资助项目 (2006AA09A105-4)；黑龙江省自然科学基金项目 (E200815)作者简介：王海波 (1974-)，男，博士，副教授，主要从事机电-体化及检测技术方面的研究。E-mail：wanghaibo197426### 163.con。

第3期 王海波 等：水下绳锯机切割单层油气管道的可靠性研究 ·153·法如下所述。

1.1 串珠绳锯的磨损量和耐磨寿命分析串珠绳锯在经过开刃之后处于稳定切割阶段(绳锯稳定磨损)，此时，绳锯磨损量与时间近似呈线性关系，并且随着磨损量或时间的增加，其离散性也越来越大。在-定的切割时间t内，累计磨损量的分布规律可以用-个相应的密度函数表示，假设切割过程中影响绳锯磨损的各因素是独立的，并且它们的共同作用是叠加而成，则可认为串珠绳锯磨损量的分布密度函数具有正态分布的特征。其分布密度函数为1 1( )： 彘 e 0<埘0同理，对于给定的串珠绳锯容许磨损量W。的耐磨时间分布饮合正态分布，其分布密度函数为( )： 1 。e 00V 二 兀u式中：t为耐磨寿命；为平均寿命；为寿命标准差；W为磨损量；为平均磨损量；为磨损量标准差。

1.2 实验数据的线性回归根据串珠绳锯切割过程中绳锯磨损量与时间之间的线性关系WI W0 Y t式中：W 为第i个串珠的磨损量；W。 为第 i个串珠开刃期的磨损量；为绳锯串珠磨损速度。

可得Wa6f (1)当绳锯处于稳定切割 (磨损)阶段，