海上石油平臺(tái)的自動(dòng)控制

1、 走進(jìn)自動(dòng)化世界 1/50走進(jìn)自動(dòng)化世界走進(jìn)自動(dòng)化世界主講人：主講人： 劉劉 顯顯 榮榮 走進(jìn)自動(dòng)化世界 2/50海上石油平臺(tái)簡(jiǎn)介海上石油平臺(tái)簡(jiǎn)介n藍(lán)色的海洋上蘊(yùn)含了豐富的油氣資源藍(lán)色的海洋上蘊(yùn)含了豐富的油氣資源n我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)n復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境需要一個(gè)穩(wěn)固的平臺(tái)復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境需要一個(gè)穩(wěn)固的平臺(tái)n海上石油平臺(tái)海上石油平臺(tái)-藍(lán)色國(guó)土的耕耘者藍(lán)色國(guó)土的耕耘者 走進(jìn)自動(dòng)化世界 3/50自升式鉆井平臺(tái) 走進(jìn)自動(dòng)化世界 4/50自升式鉆井平臺(tái)作業(yè)流程“” 走進(jìn)自動(dòng)化世界 5/50升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)n升降機(jī)構(gòu)是自升式平臺(tái)性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志 走進(jìn)自動(dòng)化世界 6/50升降機(jī)構(gòu)工作過程

2、升降機(jī)構(gòu)工作過程升降速度：升降速度：0.45m/min 走進(jìn)自動(dòng)化世界 7/50自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制n升降電機(jī)升降電機(jī)典型的自升式平典型的自升式平臺(tái)有臺(tái)有3條樁腿，每條樁腿，每個(gè)樁腿包括個(gè)樁腿包括3根齒根齒條，每根齒條由條，每根齒條由6個(gè)電機(jī)通過齒輪個(gè)電機(jī)通過齒輪箱提供動(dòng)力，一箱提供動(dòng)力，一個(gè)平臺(tái)總共需要個(gè)平臺(tái)總共需要54個(gè)升降電機(jī)和個(gè)升降電機(jī)和齒輪箱。齒輪箱。 走進(jìn)自動(dòng)化世界 8/50 走進(jìn)自動(dòng)化世界 9/50自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制n升降電機(jī)工況檢測(cè)升降電機(jī)工況檢測(cè)要對(duì)每臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，當(dāng)某臺(tái)電要對(duì)

3、每臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，當(dāng)某臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)要及時(shí)報(bào)警或者所有電機(jī)安全停車；機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)要及時(shí)報(bào)警或者所有電機(jī)安全停車；電機(jī)功率、載荷、頻率、電壓、電流、溫度的檢測(cè)；電機(jī)功率、載荷、頻率、電壓、電流、溫度的檢測(cè)； 走進(jìn)自動(dòng)化世界 10/50自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的檢測(cè)與控制n升降電機(jī)的控制升降電機(jī)的控制升降時(shí)三條樁腿升降時(shí)三條樁腿分別啟動(dòng)，啟動(dòng)分別啟動(dòng)，啟動(dòng)間隔在間隔在2秒秒5秒秒之間；之間；三個(gè)樁腿之間，三個(gè)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(cè)和控制的檢測(cè)和控制 走進(jìn)自動(dòng)化世界 11/50自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的同步控制自升

4、式鉆井平臺(tái)電機(jī)的同步控制控制器驅(qū)動(dòng)和電機(jī)1#1控制器驅(qū)動(dòng)和電機(jī)2#2*-主令參考協(xié)調(diào)方式(并聯(lián)) 走進(jìn)自動(dòng)化世界 12/50自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的同步控制自升式鉆井平臺(tái)電機(jī)的同步控制控制器驅(qū)動(dòng)和電機(jī)1#1控制器驅(qū)動(dòng)和電機(jī)2#2*-主從協(xié)調(diào)方式(串聯(lián)) 走進(jìn)自動(dòng)化世界 13/50自升式鉆井平臺(tái)的水平控制自升式鉆井平臺(tái)的水平控制n由于風(fēng)浪等干擾因素可能會(huì)造成平臺(tái)的傾斜，如果繼由于風(fēng)浪等干擾因素可能會(huì)造成平臺(tái)的傾斜，如果繼續(xù)工作就會(huì)造成平臺(tái)的翻車；續(xù)工作就會(huì)造成平臺(tái)的翻車； 走進(jìn)自動(dòng)化世界 14/50自升式鉆井平臺(tái)的水平儀檢測(cè)自升式鉆井平臺(tái)的水平儀檢測(cè)n兩個(gè)水平儀檢測(cè)兩個(gè)水平儀檢測(cè)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(tái)平面 走進(jìn)自動(dòng)化世界 15/50自升式鉆井平臺(tái)的水平控制自升式鉆井平臺(tái)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(shí)現(xiàn)樁腿水平控制。的速度給定上，實(shí)現(xiàn)樁腿水平控制。 走進(jìn)自動(dòng)化世界 16/50自升式鉆井平臺(tái)的高度控制自升式鉆井平臺(tái)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(gè)樁腿上面安裝有一個(gè)編碼器，齒片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)給它一個(gè)脈每個(gè)樁腿上面安裝有一個(gè)編碼器，齒片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)給它一個(gè)脈沖信號(hào)；沖信號(hào)； 走進(jìn)自動(dòng)化世界 17/50光電編碼

6、器光電編碼器 走進(jìn)自動(dòng)化世界 18/50光電編碼器光電編碼器 走進(jìn)自動(dòng)化世界 19/50自升式鉆井平臺(tái)的控制網(wǎng)絡(luò)自升式鉆井平臺(tái)的控制網(wǎng)絡(luò)n石油鉆井平臺(tái)升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測(cè)控點(diǎn)數(shù)量大，采用分布式控石油鉆井平臺(tái)升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測(cè)控點(diǎn)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(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)瀏覽功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)瀏覽功能n打印功能打印功能 走進(jìn)自動(dòng)化世界 20/50自升式平臺(tái)的缺點(diǎn)與海上石油平臺(tái)分類自升式平臺(tái)的缺點(diǎn)與海上石油平臺(tái)分類.張力腿式平臺(tái)浮式鉆井船半潛式平臺(tái)浮動(dòng)式平臺(tái)自升式平臺(tái)坐底式平臺(tái)底撐式平臺(tái)移動(dòng)式固定式海洋鉆井平

7、臺(tái)此圖中，從左到右依次是導(dǎo)管架平臺(tái)，自升式平臺(tái)，半潛式平臺(tái)，鉆井船，張力腿平臺(tái)此圖中，從左到右依次是導(dǎo)管架平臺(tái)，自升式平臺(tái)，半潛式平臺(tái)，鉆井船，張力腿平臺(tái) 走進(jìn)自動(dòng)化世界 21/50我國(guó)航母級(jí)鉆井平臺(tái)“海洋石油981”n我國(guó)首次自行設(shè)計(jì)、建造的第六代我國(guó)首次自行設(shè)計(jì)、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(tái)，代表了當(dāng)今世界海洋石油鉆井平臺(tái)技術(shù)的最高水平，平臺(tái)，代表了當(dāng)今世界海洋石油鉆井平臺(tái)技術(shù)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(dá)米，最大鉆井深度達(dá)12000米米 ；n平臺(tái)自重超過平臺(tái)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(dāng)米，相當(dāng)于于45層樓高；層樓高；n平臺(tái)穩(wěn)性和強(qiáng)度按照南海惡劣海況設(shè)計(jì)，能抵御南海平臺(tái)穩(wěn)性和強(qiáng)度按照南海惡劣海況設(shè)計(jì)，能抵御南海200年年一遇的波浪載荷；大馬力推進(jìn)器及一遇的波浪載荷；大馬力推進(jìn)器及DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)；動(dòng)力定位系統(tǒng)； 走進(jìn)自動(dòng)化世界 22/50海洋石油981海洋石油981在拖航 走進(jìn)自動(dòng)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(jìn)自動(dòng)化世界 24/50海洋石油981司鉆在操作鉆機(jī) 作業(yè)場(chǎng)面 走進(jìn)自動(dòng)化世界 25/50 走進(jìn)自動(dòng)化世界 26/50動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力定位系統(tǒng)DPSnDPS不借助錨泊系統(tǒng)的作用，而不使平臺(tái)隨波逐流；不借助錨泊系統(tǒng)的作用，而

9、不使平臺(tái)隨波逐流；n動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力定位系統(tǒng)(DPS)是當(dāng)環(huán)境條是當(dāng)環(huán)境條 件發(fā)生變化時(shí)，由集控手件發(fā)生變化時(shí)，由集控手操或自動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)，通過水動(dòng)力系統(tǒng)的控制使船舶的位置和操或自動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)，通過水動(dòng)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(tái)需要最高等級(jí)的鉆井平臺(tái)需要最高等級(jí)的DPS3 走進(jìn)自動(dòng)化世界 27/50動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力定位系統(tǒng)DPS船舶獲得船舶獲得定位信號(hào)定位信號(hào)甄別處理比較輸出補(bǔ)償外力推力分配到推進(jìn)裝置船位信號(hào)輸入比較器動(dòng)力定位系統(tǒng)自動(dòng)控制原理動(dòng)力定位系統(tǒng)自動(dòng)控制原理 走進(jìn)自動(dòng)化世界 28/50動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力定位系統(tǒng)DPS 走進(jìn)自動(dòng)化世界 29/50動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力定位系統(tǒng)DPS 走進(jìn)自動(dòng)化世界 30/50 走進(jìn)自動(dòng)化世界 31/50“海洋石油981”與我們n由由重慶