当前汽车维修技术综述

当前汽车维修技术综述（精选4篇）

当前汽车维修技术综述 篇1

1 前言

随着社会的发展, 汽车性能的不断优化、安全不断提升, 逐渐向着智能化、低耗能、高性能的方向发展, 而其价格也相对更加实惠。在汽车自身性能不断提升的前提下, 某种程度上也推动了汽车维修技术的发展。结合当下汽车工业发展态势, 本文就汽车维修技术新特点进行阐述, 同时思考今后汽车维修技术未来发展态势。

2 汽车维修技术新特点

2.1 网络带来汽车维修技术的进步

信息化社会带来的高科技, 为社会创造更多惊喜的同时, 也为汽车维修技术带来新的理念。尤其是相关技术人员编程的高集成芯片已经完全取代了硬件系统控制的汽车系统, 芯片技术在保障汽车性能的同时, 可以借助电控单位自动诊断运行故障出现的类型, 同时将相应的代码存储存储器, 借助解读器解读, 分析相应的故障编码, 进一步确定问题所在的部位及存在的原因, 最后对汽车进行维修。同时, 随着网络信息化的到来, 越来越多的问题故障都可在网络上找到解决办法, 带来汽车维修技术的进步。

2.2 社会发展对维修工具的更高要求

随着人民生活水平的提高, 汽车需求量与日俱增, 行业竞争日常激烈, 行业规模不断扩大。尤其是加入世贸组织以来, 外卡关口的打开, 越来越多的世界品牌汽车进入国内市场。传统的汽车性能正逐渐被环保、节能要求所取代, 这些汽车自身的变革很大程度上促生了新的维修需求, 必须要供给更先进的维修工具来满足汽车维修技术需求。

总的来说, 极具类维修工具逐步被更高端、更精密的仪器所取代, 像是逐渐呈现社会的机分析仪、汽车专用电表、四轮定位仪、电脑动平衡机等等, 这些高端维修工具的出现一定程度上减轻了劳作人员的工作量, 提升了维修效率, 达到了事半功倍的效果。但是, 从另一个层面来讲, 对维修人员专业素养的高需求也是与日俱增, 如果没有相应能力的技术人员, 再高端、再精密的仪器也只能是个摆设。

2.3 高端技术对汽车维修人员高素质的要求

随着高科技发展, 汽车整体将发生很大的变化, 传统维修人员原来技术不再适应当今汽车的综合特点。同时, 由于现在的汽车越来越智能代, 很多汽车系统都由一个或多个单片机 (计算机的一种) 来控制, 因此对维修人员要求具备更多的计算机知识方面的知识, 我们知道最新的汽车维修理论、汽车技术多都来自欧美等发达国家, 随着全球化进程不断推进, 这些最新技术、知识都将会最先来自英文或最先被译成英文, 因此对维修人员的外语水平的要求也会相应提升。但是最为重要的仍然是专业科研知识的提升, 无论是在理论还是在实践层面都要有新的突破。同时, 还要掌握各类汽车的检测仪器各设备的原理, 使用方法, 并能够熟练操。

2.4 传统汽车维修理念将被颠覆

当下汽车自车体结构到控制技术都发生了质的变化, 过去靠“手艺”修车, 拆卸、解体后排查故障的理念将被彻底颠覆。尤其是在汽车功能多元化、结构复杂化、需求多元化的情况下, 传统修车理念已经跟不上时代发展的要求。现如今必须要依托更先进的维修理念, 借助更现代化的维修设备在不拆卸汽车的情况下进行故障排查。

3 汽车维修技术未来发展展望

根据相关数据显示, 当前国内汽车消费雄踞世界第二大市场。尤其是自金融危机回暖以来, 国内汽车工业发展整体呈现良好态势, 汽车销售量与日俱增。随着汽车工业的迅猛发展, 企业维修服务业也带了极大的挑战和机遇。当前维修行业落后的态势是否能够得到改进将会对未来国内汽车工业的发展带来巨大的影响。总结过去, 探索未来, 汽车维修技术未来发展将呈现如下态势:

3.1 维修技术更加依赖于计算机信息系统

传统维修仅限于故障处理, 当下汽车维修融合了汽车销售、零部件销售、咨询及售后服务等等, 更加综合化。而综合化的实现迫切需要融合计算机信息技术, 通过联网将维修部、零件部、财务部等等一体化经营管理, 更系统地了解汽车维修的动态发展情况, 更有利于汽车维修活动的统筹安排。

3.2 汽车自诊断功能将越来越强大

随着国家监管部门对企业环保、节能等等技术要求的高度重视, 汽车控制系统的自诊断功能将越来越强大, 更多的传感器将被应用到车辆当中, 用于监测汽车运行状态。同时, 汽车的主被动安全系统将更加强大, 更加方便维修人员就故障原因进行分析排查处理。

3.3 维修模式呈现多元化发展

随着国内汽车种类的增多, 不同性能、规格汽车零部件运行方式、可靠性能等等都提出了不同的要求。对于那些结构复杂、技术先进的液压元件, 电子控制装置等, 应采用状态监测维修模式;对于那些高速运转部件或事关行车安全的部件.如转向系、制动系、发动机等, 应采用计划与预防相结合的维修模式;而如车身及车架之类的部件, 可采用事后维修模式。随着检测技术的不断提高, 监测维修模式在修理中占的比重会越来越大, 但是不会完全取代基于时间周期结构的计划修理和事后维修模式。

除此之外, 随着社会的发展, 汽车维修寻求高端技术和理论支持的问题不再是难事, 我们必须优化当下管理体系与现代化汽车工业发展相接轨, 同时维修人员更应该重视综合素质修养的加强, 适应时代发展对汽车维修高需求的满足。

4 结论

通过分析得知, 汽车高新技术转型期的到来促进了维修技术的新进程, 说明了汽车维修技术因汽车工业的发展而面临的各项转型:网络带来汽车维修技术的进步;社会发展对维修工具的更高要求;高端技术对汽车维修人员高素质的要求;传统汽车维修理念将被颠覆。在此基础上, 总结过去, 探索未来, 汽车维修技术未来发展将呈现如下态势:维修技术更加依赖于计算机信息系统;汽车自诊断功能将越来越强大;维修模式呈现多元化发展。

参考文献

[1]Auto Maintech 2008中国国际汽车维修技术及设备、汽车零配件、汽车用品展览会华彩上演——亚洲汽车后市场品牌大展吸引行业关注目光[J].汽车维修与保养, 2008, (4) :95-96.

[2]马晓英.汽车维修技术发展及人才培养探究[J].黑龙江科技信息, 2009, (20) :83.

论当前我国汽车维修技术 篇2

随着我国汽车保有量的增加, 汽车修理服务站也随之增加。不健全的维修机制以及信息相对滞后, 制约了企业的发展, 维修企业存在着专业化程度低, 汽车维修设备陈旧老化, 汽车维修周期长, 质量差、费用高, 专业化人才缺乏等。在日益的服务行业的市场竞争中, 谁先获得信息谁就能获得主动权。

2 传统汽车维修与现代汽车维修的本质区别

2.1 传统汽车维修技术中体现出的两个层面只有熟练程度上的差异。

没有本质上的区别, 即现在徒弟要做的工作。因此, 传统汽车维修技术的延续方式是师徒承接, 也就是师傅手把手地教徒弟, 所以“三年出徒”是过去手艺行业的典型特征。

2.2 现代汽车维修技术中体现出来的两个层面的性质则完全不同。

现代汽车维修技术的特征表现为“七分诊断, 三分修理”, 即维修中的“维护、修理、检验”等技术环节与“诊断”这一技术环节是相辅相成的关系, 维修技术的延续方式没有任何继承性。

3 维修方法要由机械修理为主向机、电、液一体化检测诊断修理为主转变

长期以来, 汽车维修一直是以经验判断、手工技艺操作、机械修理为主的行业。由于汽车技术的发展, 电子技术、液压伺服技术等现代高新技术在汽车上的广泛应用, 使汽车的科技含量不断增加。同时随着车型增多, 特别是随着我国加入世界贸易组织后国外现代汽车的涌入, 再加上车主对汽车的要求愈来愈高, 因此传统的工艺型机械修理已无法适应新的要求, 必须由传统的机械修理向机、电、液一体化的现代技术型维修转变。现代汽车检测技术和汽车故障诊断技术的出现与广泛应用, 是汽车维修从传统工艺型向现代技术型转变的重要标志, 它使传统的人工经验判断和解体检验转变为现代设备诊断和不解体检验。同时, 轿车的大量增加和高档客货车的发展, 对汽车车身维修提出的要求也越来越高, 传统的手工技艺已经不能满足车主的要求。现代汽车车身整形设备及测量系统和电脑调节与自动化烤漆设备的广泛应用, 不仅极大地提高了车身的维修质量, 改善了工人的劳动条件, 同时也使汽车维修从传统的手工技艺型转向现代技术型。

随着汽车技术的发展, 汽车电子化水平愈来愈高。最新的汽车产品上已经实现了全车几乎所有功能的电脑控制和机、电、液一体化, 如动力系统、制动系统、悬架系统、空调系统、转向系统、座椅系统、灯光系统、音响系统、车载电话系统、车载上网系统、车载电子导航系统等, 都得到了广泛应用。特别是智能汽车的出现, 更使机、电、液一体化技术得到了最完美的体现。因此, 现代汽车的检修有其一套与汽车功能相适应的现代检测设备和维修专用调整设备。

4 配备现代化的检测诊断、维修设备

由于现代轿车从结构上实现了机、电、液一体化, 控制上实现了微机控制自动化, 因而修理现代汽车的设备与过去修理传统汽车的设备不一样。现代汽车所用设备分为修理设备、诊断设备、检测设备三大类。这些设备从原理、构造科技含量都较高, 大部分实现了自动化、智能化, 是修理现代汽车必不可少的。

4.1 诊断设备

近几年汽车修理的理念、方式发生了根本的变化, 由机械修理为主稍带一些简单电路检修的传统方式, 转向依靠电子设备和信息数据进行诊断及维修的现代维修方式。为此汽车维修行业出现了一些高科技含量的诊断设备。如汽车解码器、发动机综合分析仪等, 有了这些专用的检测诊断设备, 汽车维修技术人员只需插上汽车上的诊断插头, 就可以很方便地知道汽车各系统的运行性能, 准确判断故障的所在部位, 为现代汽车维修快捷的服务提供技术保障。

4.2 修理设备

现代汽车的修理设备, 除了传统的车床、铣床、刨床、钻床和镗磨机外, 采用了一些高科技含量的新型设备。如自动扒胎机、轮胎螺母拆装机、汽车举升机、自动扳手、气动磨泥机等, 这些设备的使用, 使过去全靠手工完成的维修任务改由机器来完成, 改善了劳动强度, 维修效率也大大提高。此外还有智能化的设备, 如微机控制的轿车车身整形设备, 它用激光发生器扫描并确定事故碰撞后车身的变形量, 再通过配套的施力装置, 进行拉伸或压缩校正, 克服了采用敲打、拉、氧焊加热等人工方法不能保证车辆尺寸精度和材料质量的局限性。这种设备通过精确的检测数据, 保证了修理质量。

4.3 检测设备

汽车维修竣工之后, 检测设备对其动力性、经济性、安全性、制动性、排放等参数进行检测, 验证该车的综合技术性能是否达到维修质量标准, 从而向客户提供一份详细维修质量依据, 满足客户的需要。如发动机综合测试仪、制动试验台、侧滑试验台等, 这些新型检测设备为汽车维修技术的提高提供了有力支持, 为汽车维修质量的提高提供了有效保障。

5 汽车故障诊断中心的应用

引擎故障分析、引擎异响分析、自动厚动变速器及驱动桥故障分析、巡航控制系统故障分析、制动及防锁刹车系统故障分析, 驱动防滑系统故障分析、液压气压悬挂系统故障分析、转向系统故障分析、空调系统故障分析、四轮定位系统故障分析、汽车电子电气系统故障分析。今天的汽车故障诊断已发展成为运用现代化诊断设备进行综合分析的过程, 仪器设备在汽车诊断中的运用为汽车诊断从传统的定性分析向现代的定量分析提供了物质基础。汽车维修专业人员通过对汽车维修数据的查阅与检索, 运用定量分析的方法, 从而使汽车诊断得以从传统的经验体系向现代的科学体系发展。汽车故障诊断中心是现代汽车维修企业的技术中心, 也是现代汽车维修技术“硬件”因素, 拥有一个与汽车维修企业相适配的诊断中心是现代汽车维修企业的重要标志。

摘要：现如今, 随着我国经济的快速发展, 汽车制造业也随之广泛发展, 随着汽车的普及带动了汽车维修行业的发展, 汽车维修主要是对汽车故障的诊断技术, 并以准确诊断故障点为目标, 主要采用仪器仪表检测分析和部分直观检查的方法来完成;简要介绍了汽车维修一些技术。

关键词：汽车维修,诊断技术,故障诊断

参考文献

[1]侯军兴, 卢士亮, 赵大旭, 赵东辉.汽车故障诊断技术的现状与发展趋势[J].公路与汽运, 2006, (2) .

[2]彭军, 柴苍修.汽车点火线圈次级绕线分析[J].机械研究与应用, 2006, (2) .

[3]彭富明.汽车发动机故障检测与诊断系统设计[J].计算机测量与控制, 2005, (12) .

[4]陈钊.现代汽车维修技术综述[J].农业装备与车辆工程, 2006, (4) .

[5]刘志侠, 尹维达.汽车诊断技术发展概况[J]农业机械化与电气化, 2005, (1) .

电动汽车充电技术综述 篇3

关键词：电动汽车,无线充电,充电模式

近年来, 随着国家对节能减排项目的政策与扶持力度加大, 电动汽车呈现了爆发式增长, 同时对充电方式多样化和方便性提出更高的要求。目前电动汽车的充电方法主要有两种:一种是有线充电, 也叫传导式充电;一种是无线充电, 也叫无接触式充电。

1、传导式充电

传导式充电以电缆为传输介质, 通过电缆和耦合器连接, 进行直接的接触式电能传输。优点是技术成熟, 产品开发简单, 但是由于有外露的导电点, 频繁插拔的操作导致设备增加损耗, 安全程度有一定的局限。

2016年1月充电新国标的实施, 规定了传导式充电连接装置的定义、要求, 充电接口的物理尺寸、电气性能以及充电控制通信协议, 有助于进一步完善传导式充电系统性能指标, 提高充电的兼容性和安全性。

1.1 交流充电

交流充电是单相或三相交流电通过车载充电机整流、滤波、功率因数校正, 转换为合适电压的直流电, 对电动汽车动力电池进行充电的方式。交流充电方式需要在电动汽车上装配车载充电机, 常见的形式为:使用家用电三孔插头的缆上控制盒 (GB/T 18487中充电模式二) 以及使用充电插头的通过交流充电桩。

交流充电使用单相交流电220V时, 最大充电电流为32A, 三相交流电380V为63A。电动汽车受限于车载充电机的功率、质量、空间、体积和成本, 目前市场上大部分采用单相的交流充电[1], 充电电流较小, 为动力电池0.1C~0.3C, 通常在16A以下, 充电时间6~10小时。电动汽车一般配备缆上控制盒、便携式充电桩, 可以方便连接电网, 实现及时充电。

1.2 直流充电

直流充电通过地面充电装置 (直流充电桩) 将交流电网电能转化为直流电后, 通过充电连接装置直接对电动汽车动力电池进行充电。主要针对长距离旅行或需要进行快速补充电能的情况进行充电。

直流充电采用三相四线制380V供电, 充电电流一般为100~200A, 典型充电时间是0.5~2小时。由于充电电流较大, 为动力电池0.5C~2C, 对动力电池使用寿命有一定的影响, 同时短时间接受大量的电量会导致电池系统过热。

1.3 换电充电

换电充电通过直接更换电动汽车的动力电池组来达到为电动汽车补充电能的目的, 并对替换下的电池组进行集中充电的模式。在动力电池更换时间方面, 普通车的电池组可以在5分钟内完成更换, 电动公交车也仅需要8分钟, 更换时间基本与传统燃油汽车的加油时间持平。

换电充电模式需要在专门的换电站进行, 由于电池组重量较大, 更换动力电池的专业化要求较强, 需配备专业人员来快速完成电池的更换、充电和维护, 并且要求电动汽车和车载电池系统实现标准化。换电充电实现了电动汽车和动力电池的技术分离, 更换下的电池可以进行集中充电管理, 可避免大规模电动汽车随机充电对电网运行带来的不利影响[2]。

三种传导式充电模式优缺点都比较明显, 如表1所示, 从充电便利性、安全性、对电池系统和电网的影响等方面进行了对比分析。

1.4 传导式充电研究现状

1) 交直流充电模式对比。电动汽车保有量一定的条件下, 车桩比较小时, 直流一体机的社会总投入成本明显高于大功率交流车载充电机;随着车桩比的增加, 两种充电模式的社会总投入成本均呈下降趋势;当车桩比大于3.5:1, 充电机的利用率显著提升, 直流一体机的优势也更加突出, 社会总投入成本明显低于大功率交流车载充电机[3]。

FARMER C通过压降、能量损失和线路负载参数对比了常规充电和快速充电对电网性能的影响[4]。分析结果表明, 大量电动汽车的不协调充电接入电网, 严重影响了电网的工作性能, 并且可能超过配电网负荷能力。同时, 快速充电方法较常规充电对于电网的系统压力和能力损耗更大。SORTOMME E.等人对协调充电理论进行了研究[5], 确定了充电过程中的支路损耗、负载因数和负载变化的关系, 提出了三种优化算法:损耗最小化算法、负载因数最大化算法和负载变化最小化算法。实验表明, 结合三种算法, 充电过程中对电网配电网的影响得到了最小化。

2) 对电网的影响。电动汽车充电会造成新的负荷高峰, 在一定程度上给城市供电网络带来冲击;且这种冲击随着电动汽车的普及和推广会越来越大[6]。文献[7]指出电动汽车充电设备有利于电网的峰谷平衡, 但会对电网造成谐波污染, 影响电能质量, 并对谐波污染提出了治理意见。文献[8]提出了电动汽车常规慢充能效链模型, 给出影响电动汽车常规慢充能效的关键因素, 配网、变压器、充电桩。

3) 充电站的建设。充电站的建设包括充电站的外部接入方式 (影响因素为供电可靠性、建设规模、建设成本) 、内部布局、资金投入等内容[9]。电动汽车充电站监控系统作为充电站站内设备的集中监控设施, 应具备以下四大基本功能:充电监控功能、配电监控功能、电池维护监控功能和快速更换设备监控功能[10]。

文献[11]针对集中型充电站接入电网的规划问题, 综合考虑电力网络和交通网络因素, 建立了集中型充电站的定址分容模型, 并从新建线路传输容量和待选站址地价两方面对模型进行了灵敏度分析。文献[12]采用层次分析法处理充电便利性、交通流量、征地代价等不确定性较强的因素, 在此基础上建立了电动汽车充电站选址定容的最优经济模型, 使包括充电站的运行费用、网损费用和配电变压器投资等在内的充电站运营收益最大化。

2、无线充电

无线充电技术是基于非接触式电能传输技术的充电技术。主要通过电磁感应、电磁共振、微波和激光等方式实现非接触式电能传输的。虽然无线充电技术有多种形式, 但一般认为适用于动力电池充电只有电磁感应式和电磁共振式两种[13]。

相对于传导式充电, 无线充电具有使用方便、安全、可靠, 没有电火花和触电的危险, 无积尘和接触损耗, 无机械磨损, 没有相应的维护问题, 可以适应雨雪等恶劣的天气和环境等优点[14]。其缺点是:设备的经济成本投入较高, 维修费用大;实现远距离大功率无线电磁转换, 能量损耗相对较高;无线充电设备的电磁辐射会对环境造成污染。

2.1 电磁感应式无线充电

电磁感应式无线充电的工作原理如下:将电网的工频交流电经过整流、逆变转化为高频交流电, 在信号控制电路的控制下经过一次侧补偿电路后注入原边绕组, 在在线圈中产生高频电磁场;位于电动汽车底盘的副边绕组在靠近原边绕组空间通过感应耦合高频交变磁通获取感应电动势, 同时在信号控制电路的控制下经过整流滤波以及功率调节, 从而实现为电动汽车动力电池提供电能。如图1所示。

电磁感应式无线充电是松散耦合结构, 相当于可分离变压器;其一次侧、二次侧之间通过电磁感应实现电能传输, 因气隙导致的耦合系数的降低可以由提高一次侧输入电源的频率加以补偿。

感应式无线充电技术的工作频率相对较低, 一般为几十到几百k Hz之间, 可以实现k W级功率无线传输, 近距离传输效率一般在90%以上[15]。

2.2 电磁共振式无线充电

电动汽车谐振式无线充电系统的工作原理为:将电网的工频交流电经整流滤波、高频逆变后产生高频交流电, 再经功率放大电路和阻抗匹配电路送至发射线圈, 当位于电动汽车侧接收线圈的固有频率与收到的电磁波频率相同时, 发射线圈的电流最大, 产生的磁场最强;此时接收线圈若有相同的自谐振频率, 则会通过磁场产生很强的耦合, 从而实现电能的高效传输。接收线圈中的电能经整流滤波和调节电路给负载电池进行充电。同时整个系统通过反馈控制环节来保证系统的稳定性和高效性。如图2所示。

电磁共振式无线充电优点是, 传输距离较远 (一般可达几米) , 对小范围位置变化不敏感, 传输效率高等, 但易受到周围磁性物质的影响;频率相对较高, 一般在MHz以上, 电路器件要求高;对人体健康影响有待研究等。

2.3 研究现状

1) 充电效率提升

无线充电效率较低, 目前主要通过阻抗匹配, 调整系统发射部分和接收部分的阻抗匹配;开关变换器, 选用适合电动汽车充电的电路拓扑, 利用软开关技术降低开关损耗, 如Si C和Ga N等新型器件;高Q值线圈, 如使用超导材料;线圈的优化设计, 根据实际的汽车底盘高度设置合适的线圈间距, 然后设计这个距离下传输效率最高的线圈参数。

2) 无线充电安全性

电动汽车无线充电技术的安全性需要进行试验验证, 尤其是人身安全、电池充电、电磁辐射对人类及环境的影响等问题。

文献[16]定量地分析了发射线圈产生电磁场对于人体的辐射影响。由于电动汽车无线充电传输功率很大, 一般超过10k W, 必须采取一定的措施来降低对人体的危害。比如使用特殊的屏蔽材料铺设于电动汽车的座位下, 或者让发射线圈与接收线圈的电磁耦合区域尽量远离人体。

3) 无线充电标准

2016年5月, 国际自动机工程师学会发布了混插式以及全电动汽车无线充电技术的行业标准, 《纯电动/插电式混合动力及相关新能源汽车无线充电技术规范 (SAE TIR J2954) 》, 标准制定了低速充电方面的无线能量传输协议, 并通过附录的方式为其他问题, 比如高速充电模式等留足了补充空间。明确了乘用车方面无线充电使用频段, 使汽车制造商生产的无线充电器就能够兼容其他不同生产商、充电站的无线充电设备, 有助于电动汽车无线充电技术的大范围推广和应用。

4) 无线充电技术应用

在2014年2月, 丰田汽车联合美国Wi Tricity公司, 搭载了电磁共振无线充电系统的Prius混合动力电动汽车, 采用2k W的充电功率, 只需90分钟电池即可将4.4k Wh的电池组充满。

博世与Evatran Group合作开发了他们的无线电动汽车充电系统, 该系统由地面发送器、车载适配器及地面操控面板组成, 220V交流市电输入, 额定功率为3.3 k W。

中国科学院电工研究所对比研究了基于感应耦合方式的非接触充电技术和基于磁共振耦合方式的非接触充电技术, 在电动汽车用无线充电系统线圈设计、电容参数设计、磁场分析与屏蔽等方面进行了深入研究[17], 设计了基于磁共振耦合方式的无线充电系统。该系统额定功率为3.3k W, 传输距离为20cm, 与轿车底盘高度相当。实验室条件下, 该系统达到了94%的DCDC效率。

3、结论及展望

本文主要对电动汽车传导式充电和无线充电模式的分类、优缺点、研究现状、无线充电的原理及应用研究进行了总结。

传导式充电技术成熟, 占主流地位;电动汽车无线充电技术具有方便、快捷, 是未来的发展方向, 但目前还处于研发和探索阶段, 随着无线电能传输技术的成熟, 无线充电技术将得到更多的应用和推广。关于电动汽车充电技术需要考虑的问题有以下几个方面。

1) 大功率车载充电机的开发。现有电池技术及充电便利性的限制, 交流充电具有不可替代的优势, 车载充电机是其关键部件。

2) 绿色充电设备的研究与应用。要求充电设备充电功率因数高, 并且有效抑制谐波, 对电网质量影响小。

3) 换电充电模式已成为电动汽车的重要能源供给模式, 是否能取得突破性进展, 关键在于电池技术与投资成本、安全性与责任界定、标准体系建设等众多问题。

4) 无线充电功率、效率的提升, 制约着商业化应用。

海底油气管道水下维修技术综述 篇4

发现海底管道发生失效和损坏一般是突发性的, 由于每一条海底管线自身的工作状态、所处海洋地理环境都有所不同, 采取维修的方法和手段也有所差异。目前, 对于海底管道维修主要水上维修和水下维修。对于水上维修通常是将管道切断拖吊出水面, 焊接修复后再放回海底, 这种维修方法只适应于状态较好的海底管道, 对海域工况有较为严格的限制, 适应水深较浅。对于水下维修又区分为水下干式维修和水下湿式维修, 水下维修技术相对于水上维修具有更大的适应能力, 因此文章主要讨论水下维修技术。

1 海底管道水下干式维修

对于水深较浅的海底管道且具备一定条件的海底管道常采用水下干式维修, 主要维修步骤为:通过多波束剖面声呐、磁探测仪及各种潜水检测结合的方法, 确定海底管道泄漏位置, 引导作业船舶就位, 利用开挖设备对水下作业区域进行开挖, 满足水下干式维修装备的就位与空间需求, 并对管线泄漏点进行开孔封堵;干式维修装备就位与管线上部, U型口合拢, 管道密封, 将内部海水排出, 形成一个干式作业环境, 利用切割机具切开破损管道, 然后管道组对、管道焊接、焊缝NDT检验, 管道试压合格后, 干式维修装备回收;作业区域海床进行回填掩埋。

水下干式维修效果可以保证原有管道整体性能不改变, 但是该项技术焊接系统复杂, 同时维修过程需要配置大量配套特种装备, 如水下切割机具、大型起重船舶、焊接辅助机具等, 对水深和作业海况都有一定的限制。国内研发过水下干式管道维修系统, 曾在JZ20-2 油田海底管道改线工程、CFD11 油田海底电缆检测维修及复位工程、PL19-3 油田WHPB平台靠船件拆除、涠洲11-4 油田等依托工程中应用[3]。国外目前采用该种方式的维修应用较少。

2 海底管道水下湿式维修

对于海底管道水下湿式维修又可区分为不停产开孔维修、停产维修。不停产开孔维修主要针对管道出现腐蚀泄漏但未发生变形, 维修步骤为:在管道安装水下机械三通和开孔机, 在不停产的情况下对管道开孔, 安装封堵机和旁路三通, 利用封堵机堵住需更换的管道, 油气介质从旁路通过, 冷切割切除需更换的管段, 安装连接法兰、球形法兰及管段, 打开封堵, 旁路泄压, 拆除封堵机, 管道恢复, 海床复原。

停产维修主要包括机械连接器维修与外卡维修。机械连接维修主要包括一系列管段固定和机械密封的构件, 长度可以调节, 并可与各种法兰配套, 适应于各类海域、水深和作业要求, 具有维修时间短费用低等特点。外卡维修主要用于破损较小 (裂纹、腐蚀穿孔) 的管道, 管道外卡应在精度允许范围内, 适应于管道压力等级和安全等级较低管道[4]。主要步骤为:管道破损处海床清理, 切割机具切除管道破损管段 (外卡维修不用切除但须清理受损管道表面) , 管道修复短节 (或卡具) 就位, 安装更换, 管道恢复, 海床复原。根据作业水深的不同, 修复过程使用潜水员或水下机器人配合机具就位和水下作业。

国外目前以水下湿式维修为主, 主要为国家几家海洋工程公司所掌握, 其海底管道修复连接器能适应各种类型的海底管道, 具有代表性的主要有墨西哥的Oeeaneering公司、美国T.D. Williamson、美国的Hydratight公司以及QCS公司, 这些公司都具有成熟技术与产品, 且都有成功的工程实际应用[5]。国内水下湿式维修技术处于发展阶段, 基本通过与国外公司合作的方式进行。如渤西油田直径天然气海底管道的不停产双封双堵维修[4]、东海平湖油田输气管维修、南海西江24-3 油田海管维修等。

3 深水海底管道维修系统

上世纪70 年代国外开始了深水油气田勘探开发, 特别是墨西哥湾和北海, 主要的深水管道也集中于此, 经营此油气田的大型公司, 为了防备飓风或者发生其他不可预料的情况导致管道失效而中断输送时, 系统和设备能够快速运至现场并进行抢修, 降低各类损失, 由Sonsub、Oceaneering、Oil States、Statoil等公司设计和制造了深水海底管线维修系统 (Deepwater Pipeline Repair System, 简称DPRS) 及其所需的主要设备和工具[6]。2005 年在Katrina飓风影响中, Mars油田TLP的主要出油管线和输油管线损坏后, 使用DPRS抢修得到快速复产, 证明了DPRS的重要性和必要性。

一套完整的DPRS主要包括夹具、法兰、跨接管膨胀弯、提管设备、吹泥泵、管线切割设备、管线终端修理工具、管线回收工具、混凝土加重层或FBE涂层清除工具、焊缝清除工具、连接器、龙门托架、焊接设备、管线终端测量系统等。完成深水海底管线维修还需要ROV作业、饱和潜水作业、DP支持船等的支持;此外, 还需要使用索具、进出坞吊、隔离液压动力模块、管线脱水装置、海上动力站等辅助设备[7]。

1987 年, 美国Mohr工程公司发起组建了浅水海底管道维修联盟, 为成员多为油公司和油气输送商, 联盟为成员出现管道损坏的紧急情况下提供所需设备, 从而降低管道停产、停输的损失。这为深水海底管道运营商提供了参考, 更多公司组成联盟共同拥有DPRS。2004 年, Stress Subsea工程咨询公司组建深水海底管道紧急维修响应系统联盟, 拥有系列堵漏夹具、膨胀弯和连接器, 可以应对1000ft-10000ft水深范围内4"-24"的深水海底管道的维修, 存储于墨西哥湾, 供联盟内成员使用, 从而解决了深水管道维修停产、停输时间长的问题。

国内海底管线以浅水为主, 深水管线较少, 对于DPRS相关研究和应用还处于起步阶段, 但对海底管道维修系统的需求还是迫切, 如南海A3 油田海管抢修由于维修技术、工具和设备的储备不足, 导致原本计划1 个月的抢修工作历时近3 个月才完成, 且对部分漏点只实现了临时性修复, 损失巨大[7]。随着我国深水油气田的开发和深水海底管道发展, 也需加强DPRS相关装备研制, 尽早形成自有的海底管道维修联盟, 实现资源共享, 提高设备利用率。

4 结束语

海底管道是一个系统工程, 为保证管道安全运行, 应从海底管道设计、制造、运行、检测、评估、维修等各个阶段进行综合管理, 形成海底管道完整系统。另外, 应加强定期对海底管道进行检测, 及时发现管道存在的各种几何缺陷、腐蚀、变形、外力损伤、悬空、冲刷等, 进行评估及时发现海底管道潜在的问题并进行相关治理与修复。在海底管道维修系统和联盟未形成前, 应根据管线运行状态和检测数据, 结合损伤出现的频率, 制定不同的维修预案, 对重要的海底管道建立对应的维修备件库, 当发生海底管道损伤时, 可及时提供相应的维修配件, 缩短整个维修周期, 有利于降低由于海底管道事故带来的损失, 减少海洋环境污染。

摘要：海底管道是海上油气田的重要基础设施, 由于各种原因海底管道会出现损伤造成事故, 需要及时修复, 尽可能减少海底管道停输带来的各种损失, 文章对海底管道维修水下技术和深水海底管道系统进行了介绍和分析, 并对海底管道安全运行与维修提出了建议。

关键词：海底管道,水下湿式维修,海底管道维修系统

参考文献

[1]张秀林, 谢丽婉, 陈国明.海底管道完整性管理技术[J].石油矿场机械, 2011, 12:10-15.

[2]方娜, 陈国明, 朱红卫, 等.海底管道泄漏事故统计分析[J].油气储运, 2014, 1:99-103.

[3]房晓明.海底管线干式维修技术[J].哈尔滨工程大学学报, 2008, 7:651-657.

[4]刘春厚, 潘东民, 吴谊山.海底管道维修方法综述[J].中国海上油气, 2004, 1:61-64.

[5]刘永.海底管道修复连接器的研究[D].哈尔滨工程大学, 2011.

[6]王常文.深水海底管道维修系统工程应用研究[D].天津大学, 2010.