深水半潛式鉆井平臺(tái)DP3動(dòng)力定位能力分析_圖文

1、 52 卷 第 4 期 （總第 198 期） 孫麗萍， 等： 深水半潛式鉆井平臺(tái) DP3 動(dòng)力定位能力分析 105 （1）完整模式：所有推力器正常工作； （2）失效模式一：6 號(hào)推力器失效單個(gè)推力器失效下的最好情況； （3）失效模式二：5 號(hào)推力器失效單個(gè)推力器失效下的最壞情況； （4）失效模式三：2 號(hào)、7 號(hào)推力器失效兩個(gè)推力器失效下的最好情況； （5）失效模式四：1 號(hào)、8 號(hào)推力器失效兩個(gè)推力器失效下的最壞情況。 一組完整的計(jì)算工況參數(shù)和推力系統(tǒng)參數(shù)全部確定后， 使用程序 DPCPP 便可計(jì)算在該工況條件下 的定位能力曲線，下面給出平臺(tái)在作業(yè)工況和待機(jī)工況下不同工作模式時(shí)的計(jì)算結(jié)果（推

2、力使用率， 即單個(gè)推進(jìn)器推力與設(shè)備額定推力之百分比） ，分別見圖 3圖 7。 a） 作業(yè)工況 圖3 動(dòng)力定位能力曲線完整模式 b） 待機(jī)工況 a） 作業(yè)工況 圖4 動(dòng)力定位能力曲線失效模式一 b） 待機(jī)工況 106 中 國 造 船 學(xué)術(shù)論文 a） 作業(yè)工況 圖5 動(dòng)力定位能力曲線失效模式二 b） 待機(jī)工況 a） 作業(yè)工況 圖6 動(dòng)力定位能力曲線失效模式三 b） 待機(jī)工況 a） 作業(yè)工況 圖7 動(dòng)力定位能力曲線失效模式四 b） 待機(jī)工況 52 卷 第 4 期 （總第 198 期） 孫麗萍， 等： 深水半潛式鉆井平臺(tái) DP3 動(dòng)力定位能力分析 107 通過對(duì)半潛平臺(tái)動(dòng)力定位能力曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并

3、結(jié)合推力器有效功率與推力的關(guān)系，可得到 在完整模式和最惡劣的失效模式（失效模式四）下，推力系統(tǒng)在靜態(tài)環(huán)境載荷下的總功率消耗圖，見 圖 8。 10MW 10MW a） 作業(yè)工況 圖8 靜態(tài)總功率消耗曲線 b） 待機(jī)工況 5 結(jié) 論 由平臺(tái)的動(dòng)力定位能力曲線和推力系統(tǒng)的靜態(tài)總功率消耗曲線分析可知： 1）半潛平臺(tái)在完整模式下，在 0°360°的環(huán)境載荷中，作業(yè)工況和待機(jī)工況下單個(gè)推力器的最大 推力均未超過最大許用推力；在各種失效模式下，作業(yè)工況和待機(jī)工況時(shí)的單個(gè)推力器的最大推力也 都未超過最大許用推力，推力系統(tǒng)仍能滿足 360°的定位要求，符合 DP-3 級(jí)動(dòng)力定位的冗

4、余度標(biāo)準(zhǔn)。說 明平臺(tái)的推力系統(tǒng)配置方案滿足設(shè)計(jì)要求，是可靠的。 2）半潛平臺(tái)斜浪向作業(yè)時(shí)總功率消耗最大。在各種推力系統(tǒng)工作模式和工況下，平臺(tái)斜浪向作業(yè) 時(shí)總功率消耗都比縱向時(shí)大 35%左右。另外，由于所受載荷和設(shè)置禁止角的關(guān)系，平臺(tái)在橫浪向作業(yè) 時(shí)，推力分配變得不均勻，導(dǎo)致部分推力器推力變大，從而使推力系統(tǒng)總功率消耗變大。作業(yè)工況下， 平臺(tái)橫浪向作業(yè)時(shí)總功率消耗比縱浪向時(shí)大 25%左右；待機(jī)工況下，平臺(tái)橫浪向作業(yè)時(shí)總功率消耗比 縱浪向時(shí)大 19%左右。因此，平臺(tái)應(yīng)盡量避免斜浪和橫浪作業(yè)。 3）推力器失效時(shí)，對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)的總體定位能力有一定負(fù)面影響。在推力器單個(gè)失效這種不 對(duì)稱失效的情況下，如

5、失效模式一和二，一些特定方向上保持定位所需的推力器最大推力會(huì)變大， 造成了此方向上定位能力的惡化；在推力器對(duì)稱失效的情況下，如失效模式三和四，這時(shí)定位能力 曲線的形狀與完整模式相比變化不大，并未造成某些特定方向上定位能力的惡化，但是待機(jī)工況下 個(gè)別推力器的最大推力接近極限值，動(dòng)力定位系統(tǒng)偏于危險(xiǎn)。此外，在失效模式下，推力系統(tǒng)的運(yùn) 行功率較大，整體效率變低，如失效模式四會(huì)導(dǎo)致保持定位時(shí)的總功率消耗增加 14%，所以應(yīng)盡快 修復(fù)動(dòng)力定位系統(tǒng)。 參 考 文 獻(xiàn) 1 IMCA Marine Division. Introduction to Dynamic Positioning EB/OL.http

6、:/www.imca-. 2 趙志高，楊建民，王磊. 動(dòng)力定位系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r及研究方法J. 海洋工程，2002, 20（1）:91-97. 108 中 國 造 船 學(xué)術(shù)論文 3 LOUGHA. Dynamic PositioningM. Lioyds Register Technical Association, 1985. 4 張本偉，楊鴻，陳瑞峰，林鐘明. 動(dòng)力定位控位能力分析方法探討J. 中國造船. 2009,50（增刊）:205-213. 5 API recommended practice 2sk. Design and analysis of stationkeeping syste

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8、nger Netherlands, 2006.9. DP3 Capability Analysis of a Semisubmersible Drilling Platform SUN Liping1, LIU Yu2, LI Xiaoping3 (1. Talent recruitment base for Science and Technology of Deepwater Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. Shanghai Salvage Bureau, Ministry of Co

9、mmunication, Shanghai 200090, China; 3. Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011, China Abstract In this paper a deepwater semisubmersible drilling platform is taken as the research object. The DP capability analysis is studied. Based on API the external loads on the platform d

10、ue to wind，current and wave are calculated and analyzed. According to the methods which are recommended by classification societies, a program has been developed to calculate the DP capability polar plots of the platform under design condition. The DP capability analysis includes intact mode and all failure modes of DP system to verify the security and reliability of the DP system. The results of simulations proved that the DP system works well, and has a good security and economic performance. Key wor