海上石油平臺的自動控制

1、 走進自動化世界 1/50走進自動化世界走進自動化世界主講人：主講人： 劉劉 顯顯 榮榮 走進自動化世界 2/50海上石油平臺簡介海上石油平臺簡介n藍色的海洋上蘊含了豐富的油氣資源藍色的海洋上蘊含了豐富的油氣資源n我國是一個海洋大國我國是一個海洋大國n復雜惡劣的海洋環(huán)境需要一個穩(wěn)固的平臺復雜惡劣的海洋環(huán)境需要一個穩(wěn)固的平臺n海上石油平臺海上石油平臺-藍色國土的耕耘者藍色國土的耕耘者 走進自動化世界 3/50自升式鉆井平臺 走進自動化世界 4/50自升式鉆井平臺作業(yè)流程“” 走進自動化世界 5/50升降機構升降機構n升降機構是自升式平臺性能優(yōu)劣的重要標志 走進自動化世界 6/50升降機構工作過程

2、升降機構工作過程升降速度：升降速度：0.45m/min 走進自動化世界 7/50自升式鉆井平臺電機的檢測與控制自升式鉆井平臺電機的檢測與控制n升降電機升降電機典型的自升式平典型的自升式平臺有臺有3條樁腿，每條樁腿，每個樁腿包括個樁腿包括3根齒根齒條，每根齒條由條，每根齒條由6個電機通過齒輪個電機通過齒輪箱提供動力，一箱提供動力，一個平臺總共需要個平臺總共需要54個升降電機和個升降電機和齒輪箱。齒輪箱。 走進自動化世界 8/50 走進自動化世界 9/50自升式鉆井平臺電機的檢測與控制自升式鉆井平臺電機的檢測與控制n升降電機工況檢測升降電機工況檢測要對每臺電機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，當某臺電要對

3、每臺電機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，當某臺電機出現(xiàn)故障時要及時報警或者所有電機安全停車；機出現(xiàn)故障時要及時報警或者所有電機安全停車；電機功率、載荷、頻率、電壓、電流、溫度的檢測；電機功率、載荷、頻率、電壓、電流、溫度的檢測； 走進自動化世界 10/50自升式鉆井平臺電機的檢測與控制自升式鉆井平臺電機的檢測與控制n升降電機的控制升降電機的控制升降時三條樁腿升降時三條樁腿分別啟動，啟動分別啟動，啟動間隔在間隔在2秒秒5秒秒之間；之間；三個樁腿之間，三個樁腿之間，同一齒輪齒條內(nèi)同一齒輪齒條內(nèi)部裝置受力均衡部裝置受力均衡的檢測和控制的檢測和控制 走進自動化世界 11/50自升式鉆井平臺電機的同步控制自升

4、式鉆井平臺電機的同步控制控制器驅(qū)動和電機1#1控制器驅(qū)動和電機2#2*-主令參考協(xié)調(diào)方式(并聯(lián)) 走進自動化世界 12/50自升式鉆井平臺電機的同步控制自升式鉆井平臺電機的同步控制控制器驅(qū)動和電機1#1控制器驅(qū)動和電機2#2*-主從協(xié)調(diào)方式(串聯(lián)) 走進自動化世界 13/50自升式鉆井平臺的水平控制自升式鉆井平臺的水平控制n由于風浪等干擾因素可能會造成平臺的傾斜，如果繼由于風浪等干擾因素可能會造成平臺的傾斜，如果繼續(xù)工作就會造成平臺的翻車；續(xù)工作就會造成平臺的翻車； 走進自動化世界 14/50自升式鉆井平臺的水平儀檢測自升式鉆井平臺的水平儀檢測n兩個水平儀檢測兩個水平儀檢測X和和Y方向的方向的

5、水平傾角水平傾角 ；21，水平面21，平臺平面 走進自動化世界 15/50自升式鉆井平臺的水平控制自升式鉆井平臺的水平控制n根據(jù)位移偏差求速度偏差，將速度偏差加到各自樁腿根據(jù)位移偏差求速度偏差，將速度偏差加到各自樁腿的速度給定上，實現(xiàn)樁腿水平控制。的速度給定上，實現(xiàn)樁腿水平控制。 走進自動化世界 16/50自升式鉆井平臺的高度控制自升式鉆井平臺的高度控制n操作者需要知道每條樁腿的上升、下降高度；操作者需要知道每條樁腿的上升、下降高度；n每個樁腿上面安裝有一個編碼器，齒片轉(zhuǎn)動時，會給它一個脈每個樁腿上面安裝有一個編碼器，齒片轉(zhuǎn)動時，會給它一個脈沖信號；沖信號； 走進自動化世界 17/50光電編碼

6、器光電編碼器 走進自動化世界 18/50光電編碼器光電編碼器 走進自動化世界 19/50自升式鉆井平臺的控制網(wǎng)絡自升式鉆井平臺的控制網(wǎng)絡n石油鉆井平臺升降系統(tǒng)的結(jié)構比較復雜，測控點數(shù)量大，采用分布式控石油鉆井平臺升降系統(tǒng)的結(jié)構比較復雜，測控點數(shù)量大，采用分布式控制系統(tǒng)（制系統(tǒng)（DCS）將各種控制系統(tǒng)聯(lián)系起來；）將各種控制系統(tǒng)聯(lián)系起來；n數(shù)據(jù)存儲和歷史數(shù)據(jù)瀏覽功能數(shù)據(jù)存儲和歷史數(shù)據(jù)瀏覽功能n打印功能打印功能 走進自動化世界 20/50自升式平臺的缺點與海上石油平臺分類自升式平臺的缺點與海上石油平臺分類.張力腿式平臺浮式鉆井船半潛式平臺浮動式平臺自升式平臺坐底式平臺底撐式平臺移動式固定式海洋鉆井平

7、臺此圖中，從左到右依次是導管架平臺，自升式平臺，半潛式平臺，鉆井船，張力腿平臺此圖中，從左到右依次是導管架平臺，自升式平臺，半潛式平臺，鉆井船，張力腿平臺 走進自動化世界 21/50我國航母級鉆井平臺“海洋石油981”n我國首次自行設計、建造的第六代我國首次自行設計、建造的第六代3000米深水半潛式鉆井米深水半潛式鉆井平臺，代表了當今世界海洋石油鉆井平臺技術的最高水平，平臺，代表了當今世界海洋石油鉆井平臺技術的最高水平，最大作業(yè)水深最大作業(yè)水深3000米，最大鉆井深度達米，最大鉆井深度達12000米米 ；n平臺自重超過平臺自重超過3萬噸；從船底到井架頂高度為萬噸；從船底到井架頂高度為137米，

8、相當米，相當于于45層樓高；層樓高；n平臺穩(wěn)性和強度按照南海惡劣海況設計，能抵御南海平臺穩(wěn)性和強度按照南海惡劣海況設計，能抵御南海200年年一遇的波浪載荷；大馬力推進器及一遇的波浪載荷；大馬力推進器及DP3動力定位系統(tǒng)；動力定位系統(tǒng)； 走進自動化世界 22/50海洋石油981海洋石油981在拖航 走進自動化世界 23/50海洋石油981水下防噴氣隔水管仿佛一枚火箭直入深海 走進自動化世界 24/50海洋石油981司鉆在操作鉆機 作業(yè)場面 走進自動化世界 25/50 走進自動化世界 26/50動力定位系統(tǒng)動力定位系統(tǒng)DPSnDPS不借助錨泊系統(tǒng)的作用，而不使平臺隨波逐流；不借助錨泊系統(tǒng)的作用，而

9、不使平臺隨波逐流；n動力定位系統(tǒng)動力定位系統(tǒng)(DPS)是當環(huán)境條是當環(huán)境條 件發(fā)生變化時，由集控手件發(fā)生變化時，由集控手操或自動響應系統(tǒng)，通過水動力系統(tǒng)的控制使船舶的位置和操或自動響應系統(tǒng)，通過水動力系統(tǒng)的控制使船舶的位置和航向保持在環(huán)境條件限定范圍內(nèi)；航向保持在環(huán)境條件限定范圍內(nèi)；n鉆井平臺需要最高等級的鉆井平臺需要最高等級的DPS3 走進自動化世界 27/50動力定位系統(tǒng)動力定位系統(tǒng)DPS船舶獲得船舶獲得定位信號定位信號甄別處理比較輸出補償外力推力分配到推進裝置船位信號輸入比較器動力定位系統(tǒng)自動控制原理動力定位系統(tǒng)自動控制原理 走進自動化世界 28/50動力定位系統(tǒng)動力定位系統(tǒng)DPS 走進自動化世界 29/50動力定位系統(tǒng)動力定位系統(tǒng)DPS 走進自動化世界 30/50 走進自動化世界 31/50“海洋石油981”與我們n由由重慶