水下電液復(fù)合控制系統(tǒng)方向控制閥技術(shù)現(xiàn)狀

安維崢 孫 欽 魏 娟 左 信 張岱峰 岳元龍

（1.中海油研究總院有限責(zé)任公司；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）信息科學(xué)與工程學(xué)院自動(dòng)化系）

近年來(lái)隨著世界范圍內(nèi)油氣資源消耗的遞增和陸地原油開采速度的加快，海洋領(lǐng)域內(nèi)的油氣勘探開發(fā)已成為新的焦點(diǎn)［1，2］。目前水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)［3］已發(fā)展成具有直接液壓、先導(dǎo)液壓、順序液壓、直接電液、電液復(fù)合及全電氣等多種控制模式，其中電液復(fù)合控制技術(shù)是現(xiàn)階段具有明顯優(yōu)勢(shì)并得到廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)。 在國(guó)家政策的大力支持下， 海洋油氣勘探開發(fā)裝備不斷發(fā)展，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)能力、可靠性、安全性及自動(dòng)化程度提出了更高的要求，方向控制閥作為水下控制模塊的重要組成部分［4］，承擔(dān)著保證水下油氣田安全運(yùn)行的責(zé)任。

同時(shí)， 由于國(guó)外知名廠家均對(duì)各自生產(chǎn)的方向控制閥的產(chǎn)品申請(qǐng)了專利保護(hù)， 各廠有專業(yè)的第三方單獨(dú)負(fù)責(zé)加工配套產(chǎn)品， 且近幾年部分產(chǎn)品拒絕對(duì)我國(guó)供貨， 因此通過(guò)國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行摸索學(xué)習(xí)的路線行進(jìn)困難。 同時(shí)，我國(guó)海洋油氣勘探裝備的開發(fā)研究工作起步較晚， 特別是方向控制閥技術(shù)［5］，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)這方面的成熟產(chǎn)品。 因此，水下方向控制閥的國(guó)產(chǎn)化研制已經(jīng)成為我國(guó)發(fā)展水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)程中所必須解決的問(wèn)題。

筆者以方向控制閥為研究對(duì)象，首先介紹國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求中方向控制閥的具體規(guī)定；分析國(guó)外知名廠家的方向控制閥設(shè)計(jì)參數(shù)及其工程案例；總結(jié)了國(guó)內(nèi)方向控制閥的技術(shù)研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)方向控制閥在海底工況應(yīng)用應(yīng)具備的一些特殊性能； 結(jié)合我國(guó)深海油氣田實(shí)際情況，提出方向控制閥研制建議，以期為方向控制閥的國(guó)產(chǎn)化研制提供參考。

1 方向控制閥工作原理

水下電液復(fù)合控制系統(tǒng)方向控制閥 （以下簡(jiǎn)稱方向控制閥） 由兩個(gè)先導(dǎo)閥和一個(gè)主閥組成，如圖1所示。 主閥有彈簧保持復(fù)位、先導(dǎo)控制復(fù)位、先導(dǎo)控制切換、液壓保持閥位4個(gè)工作狀態(tài)。 先導(dǎo)閥有通電和斷電兩種工作狀態(tài)。 下面給出先導(dǎo)閥、 主閥的組成和功能原理的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1 方向控制閥組成原理

1.1 先導(dǎo)閥的組成和工作原理

先導(dǎo)閥是由先導(dǎo)閥體和電磁閥組成的電控兩位三通常閉換向閥，具有彈簧復(fù)位功能。 先導(dǎo)閥有控制狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)，其中復(fù)位狀態(tài)與常閉狀態(tài)等價(jià)。 先導(dǎo)閥原理如圖2所示，圖中藍(lán)色代表未導(dǎo)通的油路、綠色代表導(dǎo)通的油路、紅色虛線代表未通電的雙冗余電磁線圈。

圖2 先導(dǎo)閥原理（常閉狀態(tài)）

先導(dǎo)閥由水下電子模塊的數(shù)字量輸出板卡（DO板卡）控制，圖3是在DO板卡的作用下，電磁閥通電使先導(dǎo)閥處于工作狀態(tài)。 圖中紅色箭頭代表通電線圈，其他線條顏色的意義與圖2相同。

圖3 電磁閥原理（工作狀態(tài)）

先導(dǎo)功能口PF與主閥閥芯控制油腔連通，控制主閥閥芯移動(dòng)。 先導(dǎo)閥的供油來(lái)自主閥的閥體。 先導(dǎo)回油返回至主閥閥體，與主閥回油油路匯合至回油口。

1.2 主閥的組成和工作原理

主閥是由先導(dǎo)閥控制閥位切換的液控兩位三通常閉換向閥，具有彈簧復(fù)位功能。 主閥有控制狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)，其中復(fù)位狀態(tài)與常閉狀態(tài)等價(jià)，如圖4所示，圖中三角塊代表先導(dǎo)閥芯控制油腔，其他線條顏色的意義與圖2相同，控制油腔包括回油控制、工作控制和閥位保持3個(gè)油腔。

圖4 主閥原理（常閉狀態(tài)）

圖5是在先導(dǎo)閥的作用下， 依次完成工作控制油腔、閥位保持油腔供油，最終主閥處于工作狀態(tài)。

圖5 主閥原理(工作狀態(tài))

主閥的功能口F與液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)油腔連通。主閥的供油來(lái)自主閥的閥體。 回油與先導(dǎo)閥回油匯合后通過(guò)閥體連接回油管線。

2 API 17F標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方向控制閥的要求

2013年前ISO 13628-6和API 17F均對(duì)方向控制閥有相關(guān)要求，但是自2013年起ISO不再更新，全球海洋油氣田開發(fā)均參考最新的API 17F［6］。 下面分析API 17F對(duì)方向控制閥的描述，掌握方向控制閥的自動(dòng)復(fù)位壓力、性能要求、泄漏測(cè)試及清潔度要求等，有助于分析方向控制閥國(guó)際產(chǎn)品的特征。

2.1 節(jié)能與壓力相關(guān)要求

方向控制閥的功能要求。 為了降低電能消耗，方向控制閥應(yīng)該具有電脈沖激勵(lì)開啟液壓保持閥位的功能， 但是不包括用于SCM內(nèi)部液壓系統(tǒng)排空和操作油嘴步進(jìn)動(dòng)作的方向控制閥。

控制壓力。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)-關(guān)閉壓力：當(dāng)供油壓力從操作壓力下降到環(huán)境壓力時(shí)，彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)從開啟位置移動(dòng)到關(guān)閉位置的壓力。 方向閥的自動(dòng)復(fù)位壓力：當(dāng)供油壓力從操作壓力下降到環(huán)境壓力或復(fù)位壓力時(shí)（環(huán)境壓力小于復(fù)位壓力）， 方向控制閥從鎖定的控制狀態(tài)自動(dòng)切換至復(fù)位狀態(tài)時(shí)的最高壓力。

液壓動(dòng)力系統(tǒng)中系統(tǒng)壓力額定值和性能要求。 任意液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)期間，液壓系統(tǒng)的瞬時(shí)供油液壓不應(yīng)低于最小操作壓力。 最小操作壓力不得低于任何方向控制閥的自動(dòng)復(fù)位壓力的150%或任何彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最高啟動(dòng)-關(guān)閉壓力的100%。

2.2 安全相關(guān)要求

緊急關(guān)斷功能。 水下控制系統(tǒng)中的單個(gè)組件或子系統(tǒng)的液壓排氣閥、方向控制閥是緊急關(guān)斷系統(tǒng)的一部分，應(yīng)符合相應(yīng)的緊急關(guān)閉系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范。

緊急關(guān)斷時(shí)間。 海底控制系統(tǒng)組件或子系統(tǒng)，例如HPU液壓排氣閥、方向控制閥等，應(yīng)在與緊急關(guān)斷系統(tǒng)的所有其他元素相結(jié)合的時(shí)間內(nèi)單獨(dú)運(yùn)行，需要在運(yùn)營(yíng)商規(guī)定的最大響應(yīng)時(shí)間內(nèi)完成SCSSVs和指定的HIPPS隔離閥的關(guān)閉。

2.3 測(cè)試相關(guān)要求

方向控制閥靜水壓試驗(yàn)。 方向控制閥進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)的目的是測(cè)試主體閥和先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形量。 當(dāng)方向控制閥設(shè)計(jì)壓力不大于15 000 psi（1 psi=6.895 kPa）時(shí)，靜水壓力為1.5倍的設(shè)計(jì)壓力； 當(dāng)方向控制閥的設(shè)計(jì)壓力大于15 000 psi時(shí)，靜水壓力為1.25倍的設(shè)計(jì)壓力。 進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)時(shí)閥體油路內(nèi)表面施加壓力，外壓為大氣環(huán)境。 靜水壓試驗(yàn)壓力等級(jí)如圖6所示。

圖6 靜水壓試驗(yàn)壓力等級(jí)

方向控制閥泄漏試驗(yàn)。 試驗(yàn)應(yīng)在方向控制閥的設(shè)計(jì)壓力下對(duì)控制功能和復(fù)位功能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的最小持續(xù)時(shí)間應(yīng)為10 min。

泄漏量檢測(cè)方法有兩種：對(duì)方向控制閥根據(jù)設(shè)計(jì)壓力加壓，壓力穩(wěn)定后隔離壓力源，監(jiān)測(cè)并記錄壓力衰減；對(duì)方向控制閥施加恒定的設(shè)計(jì)壓力，并通過(guò)在回流口收集液壓油來(lái)監(jiān)測(cè)方向控制閥的泄漏量。 兩種檢測(cè)方法的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)均為泄漏量小于0.2 mL/min。

工 廠 驗(yàn) 收 測(cè) 試 （Factory Acceptance Test，F(xiàn)AT）。 主要測(cè)試驗(yàn)收方向控制閥的性能和泄漏量，完成SCM FAT后，所有方向控制閥應(yīng)累計(jì)操作至少100次切換，其中50%的動(dòng)作應(yīng)在進(jìn)入SCM后完成。

2.4 清潔度相關(guān)要求

組成水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)的液壓元件需要對(duì)液壓油中的海水和固體顆粒具有一定的容忍度，允許部分海水進(jìn)入液壓系統(tǒng)，具有一定的抗海水腐蝕性能。 方向控制閥的主閥需要在清潔度等級(jí)為SAE 4059-6級(jí)環(huán)境下的液壓系統(tǒng)中正常工作；先導(dǎo)閥供油需要增加額外的過(guò)濾器，使液壓清潔度等級(jí)達(dá)到SAE 4059-10級(jí)。

3 方向控制閥國(guó)際產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)分析

目前，國(guó)際上具有方向控制閥生產(chǎn)能力的公司主要為歐美三大水下生產(chǎn)系統(tǒng)供貨商，它們只服務(wù)于工程總承包項(xiàng)目，不單獨(dú)對(duì)外出售。 目前國(guó)內(nèi)可以采購(gòu)的方向控制閥來(lái)自英國(guó)的某公司。針對(duì)上述公司產(chǎn)品，目前能夠獲取的資料主要集中在產(chǎn)品的性能指標(biāo)和工作原理方面，尚不能獲取其詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 因此，筆者主要分析國(guó)外知名廠家生產(chǎn)的方向控制閥的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括結(jié)構(gòu)原理、解決方案、測(cè)試方案和工程案例，以及國(guó)外知名特種化學(xué)品公司提供的特制液壓油，包括不同系列液壓油的物理性質(zhì)、儲(chǔ)存條件、材料相容性及適用工況等。

3.1 廠家一的方向控制閥

廠家一的方向控制閥由其集團(tuán)下屬子公司Rotator提供， 該公司具有超過(guò)60年的方向控制閥設(shè)計(jì)歷史，Rotator產(chǎn)品具有質(zhì)量?jī)?yōu)異、可靠性高和全球支持售后的優(yōu)點(diǎn)。 Rotator為全球40%的水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供方向控制閥以用于水下采油樹、水下管匯和井下安全閥的控制。 Rotator方向控制閥有兩種類型，分別用于操作閘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油嘴步進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3.1.1 操作閘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向控制閥

操作閘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向控制閥型號(hào)為HCV151.11.11.**-3.2，包括標(biāo)準(zhǔn)型和高壓型，該系列方向控制閥適用于壓力高達(dá)20 000 psi和水深為4 000 m的惡劣海底環(huán)境，具有耐高壓、耐污染、可靠性高等特點(diǎn)。 該系列產(chǎn)品的基本技術(shù)規(guī)格對(duì)比見表1。

表1 HCV151.11.11.**-3.2標(biāo)準(zhǔn)版和高壓版基本技術(shù)規(guī)格對(duì)比

HCV151.11.11.**-3.2的標(biāo)準(zhǔn)版和高壓版的結(jié)構(gòu)原理相同，如圖7所示。 Rotator方向控制閥在一水下控制模塊中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)如圖8所示。

圖7 HCV151.11.11.**-3.2結(jié)構(gòu)原理（標(biāo)準(zhǔn)版/高壓版）

圖8 Rotator方向控制閥安裝現(xiàn)場(chǎng)

3.1.2 操作油嘴步進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向控制閥

操作油嘴步進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向控制閥型號(hào)為HCV151.11.50.**-3.2 和HCV151.11.51.**-3.2，方向控制閥的設(shè)計(jì)壓力可達(dá)20 000 psi，水深可達(dá)4 000 m。該系列產(chǎn)品的基本技術(shù)規(guī)格對(duì)比結(jié)果見表2。

表2 HCV151.11.50/51.**-3.2基本技術(shù)規(guī)格對(duì)比

HCV151.11.50.**-3.2的結(jié)構(gòu)原理如圖9 所示，HCV151.11.51.**-3.2的結(jié)構(gòu)原理如圖10所示。

圖9 HCV151.11.50.**-3.2結(jié)構(gòu)原理

圖10 HCV151.11.51.**-3.2結(jié)構(gòu)原理

3.2 廠家二的方向控制閥

自1987年以來(lái)，廠家二成功地將方向控制閥投入水下生產(chǎn)系統(tǒng)［7］，基于工程經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品迭代更新，研發(fā)出了技術(shù)優(yōu)越、性能領(lǐng)先的FPS10系列換向閥，該產(chǎn)品完全與海水兼容，能夠在污染級(jí)別大于NAS 1638 class12的流體中工作。該公司方向控制閥實(shí)物如圖11所示。

3.3 廠家三的方向控制閥

廠家三一直專注于水下生產(chǎn)系統(tǒng)工程總承包的配套設(shè)備的研發(fā)［7］，特別是針對(duì)水下控制系統(tǒng)提供了從零部件到系統(tǒng)集成的解決方案，并從1970年設(shè)立了方向控制閥研發(fā)部門，截至目前至少有10 000套水下方向控制閥服務(wù)于水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)。 廠家三水下方向控制閥如圖12所示。

圖12 廠家三水下方向控制閥

廠家三的方向控制閥的零部件材料與標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的液壓油完全兼容，材料列表見表3。

表3 方向控制閥的零部件材料表

3.4 水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)專用液壓油

麥德美公司為海洋油氣行業(yè)的工程承包商提供產(chǎn)品支持［8］，以提高海上生產(chǎn)和鉆井作業(yè)效率，其中生產(chǎn)的水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)專用液壓油確保水下液壓設(shè)備具有與海水兼容的性能。 以下是水下生產(chǎn)系統(tǒng)專用液壓油的特性分析。

3.4.1 Oceanic HW443系列液壓油

Oceanic HW443系列包括HW443、HW443ND、HW443R3種型號(hào)， 是API 17F標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的高溫水基液壓油， 工作溫度范圍-25 ～145 ℃。Oceanic HW443液體在開環(huán)和閉環(huán)海底水下控制系統(tǒng)和防噴器（BOP）控制系統(tǒng)均有使用。

Oceanic HW443液體互為相容， 并且提供同樣的技術(shù)性能。 產(chǎn)品僅在顏色（HW443為熒光黃綠色，HW443ND沒有染色，HW443R為熒光紅色）方面有區(qū)別。 Oceanic HW443在ISO 13628-6規(guī)范中被命名，并且滿足設(shè)備制造商的要求。

Oceanic HW443在海洋工程領(lǐng)域， 具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 符合ISO 13628-6標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，專用于高溫井（井下溫度為145 ℃/293 ℉），具有優(yōu)異的防腐（液相和氣相）和潤(rùn)滑性能，卓越的穩(wěn)定性和高度的海水兼容性。與Oceanic HW500、HW500E、HW500P和HW700液體范圍完全相容， 符合嚴(yán)格的全球環(huán)境可接受性規(guī)定。

3種型號(hào)液壓油典型性質(zhì)對(duì)比見表4。

表4 3種型號(hào)液壓油典型性質(zhì)對(duì)比

Oceanic HW443液體應(yīng)存放在干燥的環(huán)境下，理想條件是避免陽(yáng)光直射。 正常儲(chǔ)存溫度范圍為5～40 ℃。 Oceanic HW443液體含有高性能添加劑，用于確保與海底采油控制設(shè)備中常用的材料具有高度的相容性， 已經(jīng)采用Oceanic HW443液體進(jìn)行了廣泛的材料相容性試驗(yàn)。

3.4.2 Oceanic HW525系列液壓油

Oceanic HW525含25%乙二醇， 是Oceanic系列最新的水基液壓油系列， 它可以在高達(dá)140 ℃的溫度下使用。

Oceanic HW525的典型性質(zhì)如下：

外觀 黃色液體

傾點(diǎn) -15 ℃

pH值 9.3

溫度限制范圍 -25～135 ℃

作為經(jīng)濟(jì)體制改革與行政體制改革的受體，社會(huì)發(fā)展的客觀訴求同樣也影響著經(jīng)濟(jì)體制改革與行政體制改革，這種類似嵌套的框架，增加了行政體制改革與經(jīng)濟(jì)體制改革的復(fù)雜性，但同時(shí)又為二者之間的相互耦合提供了契機(jī)。自改革開放以來(lái)，得益于經(jīng)濟(jì)體制改革帶來(lái)的紅利，社會(huì)得到了高速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平有了質(zhì)的飛躍。但粗放式的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式不僅在發(fā)展的持續(xù)性上難以保證，更是帶來(lái)了一系列副作用：生態(tài)破壞、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等，這些問(wèn)題已經(jīng)不單單是經(jīng)濟(jì)體制改革所能解決的，它迫切需要政府介入，而這又將行政體制改革納入進(jìn)來(lái)，當(dāng)然這并不意味著單一方面的體制改革能夠有效化解這些問(wèn)題，仍舊需要雙方同時(shí)進(jìn)行。

比重 1.038

運(yùn)動(dòng)粘度

Oceanic HW525具有卓越的潤(rùn)滑套件， 旨在防止摩擦邊界表面的磨損。 海洋液壓設(shè)備中常用的所有金屬在Oceanic HW525中都能得到很好的防腐保護(hù)。 除了具有液相緩蝕性能外，還使用了氣相緩蝕劑使金屬在與空氣接觸時(shí)不受腐蝕。 大多數(shù)常見的密封材料都與之兼容， 包括靛類、丁鈉橡膠、 聚四氟乙烯、 硅酮及氟化橡膠等。Oceanic HW525已經(jīng)按照PARCOM指南進(jìn)行了全面測(cè)試，滿足排海要求，并根據(jù)化學(xué)品通報(bào)計(jì)劃進(jìn)行了評(píng)估，該產(chǎn)品已被列為E類清單。

3.4.3 Oceanic Glycol Mixes液壓油

Oceanic Glycol Mixes液壓油是水基乙二醇混合物， 與Oceanic HW系列控制液和Erifon防噴器液之間相互兼容， 液體中只有乙二醇的含量有所不同，因此可以根據(jù)氣候條件選擇不同型號(hào)的產(chǎn)品。

8種Oceanic Glycol Mixes液壓油型號(hào)的典型性質(zhì)對(duì)比見表6。

表6 8種液壓油型號(hào)的典型性質(zhì)對(duì)比

Oceanic Glycol Mixes 液壓油不含腐蝕抑制劑，與鑄鐵和低合金碳鋼的兼容性有限，與高合金鋼和不銹鋼的兼容性良好，不會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)彈性體和熱塑性塑料（氮化物、氫化亞硝酸鹽、熒光體、硅膠、氯丁橡膠、PTFE、PEEK）產(chǎn)生不良影響，與陶瓷和臍帶纜襯里熱塑性塑料兼容。 Oceanic Glycol Mixes液壓油應(yīng)儲(chǔ)存在干燥的環(huán)境條件下，最好避免陽(yáng)光直射，正常儲(chǔ)存溫度范圍為5～40 ℃（低溫儲(chǔ)存極限因產(chǎn)品范圍而異）。

4 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)在水基方向控制閥方面的研究起步較晚，工程化應(yīng)用還沒有推廣。 西安重型機(jī)械研究所在1990年通過(guò)改進(jìn)閥體結(jié)構(gòu)，開發(fā)出一種高水基錐閥式電液換向閥［9］，適用于中小流量的高水基液壓介質(zhì)傳動(dòng)系統(tǒng)。 浙江大學(xué)在2004年提出了一種無(wú)泄漏平面型純水液壓電液換向閥［8］，適合于在中高壓水介質(zhì)環(huán)境下工作。 河北華北石油榮盛機(jī)械制造有限公司在2008年研制的方向控制閥［10］由電液先導(dǎo)閥和液控主閥組成，主要應(yīng)用于深水鉆井井控裝置。 浙江大學(xué)在2011年以東海某油氣田為背景［11］，建立該液壓控制系統(tǒng)及其主要元件的仿真模型，對(duì)油田各種典型工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，分析仿真結(jié)果。

中海油研究總院與中國(guó)石油大學(xué) （北京）自2013年起聯(lián)合開展了關(guān)于方向控制閥的一系列研究，包括關(guān)鍵技術(shù)、零部件材料適應(yīng)性、精密加工工藝、密封方案、測(cè)試方案、環(huán)境模擬裝置和測(cè)試液壓站等配套技術(shù)攻關(guān)，目前，已經(jīng)成功研制了5 000 psi的方向控制閥工程樣機(jī)，測(cè)試數(shù)據(jù)滿足API 17F標(biāo)準(zhǔn)要求，目前正在推進(jìn)方向控制閥的DNV產(chǎn)品認(rèn)證。

5 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀總結(jié)

電液復(fù)合控制系統(tǒng)通常應(yīng)用于海洋深水環(huán)境，因此，在國(guó)內(nèi)外水下方向控制閥研究基礎(chǔ)上總結(jié)水下方向控制閥必須具備的一些針對(duì)于海底工況的特殊性能，主要體現(xiàn)在以下方面：

a. 水下電液復(fù)合控制系統(tǒng)中的方向控制閥通常安裝在充滿絕緣液體和具有壓力補(bǔ)償?shù)乃驴刂颇K內(nèi)，并不與海水直接接觸，但是方向控制閥的內(nèi)部工作介質(zhì)多為水基液，需要考慮海水滲漏的異常工況，所以其主閥材料必須耐海水腐蝕。

b. 方向控制閥并不與海水直接接觸，但回油口是直接向海水中排出液壓油，所以需要考慮液壓油的清潔度和污染度，選擇合適的液壓油。 同時(shí)考慮方向控制閥的閥內(nèi)壓力，保證回油口液壓油的正常排出。

c. 驅(qū)動(dòng)方向控制閥的電磁閥封閉在密封性較好的殼體內(nèi)，但散熱性能差，溫度過(guò)高必然會(huì)縮短電磁閥的使用壽命。 為提高水下電子模塊（Subsea Electronic Module，SEM）的可靠性就需要減少電能損耗， 因此方向控制閥應(yīng)采用脈沖操作，并且具有液壓自鎖功能以保證工作狀態(tài)。 為了保證油井的安全，在緊急情況下方向控制閥應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉，因此要求方向控制閥在供油壓力低于起跳壓力時(shí)， 閥芯能自動(dòng)復(fù)位到故障安全狀態(tài)。

6 總結(jié)與展望

6.1 國(guó)外知名廠家均對(duì)各自生產(chǎn)的方向控制閥的產(chǎn)品申請(qǐng)了專利保護(hù)，且近幾年部分產(chǎn)品拒絕對(duì)國(guó)內(nèi)供貨，國(guó)內(nèi)方向控制閥全面國(guó)產(chǎn)化路線行進(jìn)困難。 因此，在方向控制閥國(guó)產(chǎn)化研制過(guò)程中，應(yīng)注重通過(guò)吸取國(guó)外成熟研究思路和成果，實(shí)現(xiàn)方向控制閥結(jié)構(gòu)形式和關(guān)鍵技術(shù)的突破，集成創(chuàng)新出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

6.2 方向控制閥的加工不僅需要優(yōu)秀的機(jī)加工廠家，還需要工程經(jīng)驗(yàn)極其豐富特別是長(zhǎng)期從事細(xì)長(zhǎng)孔加工的工程師。 近幾年國(guó)內(nèi)加工廠家工藝設(shè)計(jì)方案日益成熟，加工工藝逐漸優(yōu)化，加工需求基本滿足，但是在硬質(zhì)合金細(xì)長(zhǎng)孔和交叉孔拋光方面尚需要進(jìn)一步改進(jìn)。

6.3 不銹鋼、雙相不銹鋼以及各類合金材料廣泛應(yīng)用于深海液壓元件，但我國(guó)在海洋材料研究領(lǐng)域與國(guó)外的差距依然較大，需要在這方面繼續(xù)加大研究力度，加快研究步伐，通過(guò)改善材料的抗壓和耐腐蝕性能，進(jìn)一步延長(zhǎng)方向控制閥的使用壽命。

6.4 電磁閥目前仍采用國(guó)外進(jìn)口方式，但是價(jià)格高昂，貨期較長(zhǎng)。 電磁閥產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的研制應(yīng)提上日程，降低方向控制閥的生產(chǎn)成本，不受限于國(guó)外廠家。

6.5 我國(guó)海洋石油鉆采裝備已進(jìn)入飛速發(fā)展的新時(shí)期，尤其在海洋鉆采平臺(tái)、海洋鉆修井模塊及水下生產(chǎn)裝備等多個(gè)方面均已有了新的發(fā)展目標(biāo)。 這對(duì)我國(guó)縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，不受發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)限制， 促進(jìn)海洋裝備早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化， 保證國(guó)家海洋油氣資源的開采等具有重要意義。 相信通過(guò)未來(lái)幾年、十幾年的努力，我國(guó)必將在海洋石油裝備方面步入世界強(qiáng)國(guó)行列， 國(guó)內(nèi)海洋石油鉆采裝備產(chǎn)業(yè)必將展現(xiàn)光明的前景。