海上石油平台的自动控制

1、 走进自动化世界 1/50走进自动化世界走进自动化世界主讲人：主讲人： 刘刘 显显 荣荣 走进自动化世界 2/50海上石油平台简介海上石油平台简介n蓝色的海洋上蕴含了丰富的油气资源蓝色的海洋上蕴含了丰富的油气资源n我国是一个海洋大国我国是一个海洋大国n复杂恶劣的海洋环境需要一个稳固的平台复杂恶劣的海洋环境需要一个稳固的平台n海上石油平台海上石油平台-蓝色国土的耕耘者蓝色国土的耕耘者 走进自动化世界 3/50自升式钻井平台 走进自动化世界 4/50自升式钻井平台作业流程“” 走进自动化世界 5/50升降机构升降机构n升降机构是自升式平台性能优劣的重要标志 走进自动化世界 6/50升降机构工作过程

2、升降机构工作过程升降速度：升降速度：0.45m/min 走进自动化世界 7/50自升式钻井平台电机的检测与控制自升式钻井平台电机的检测与控制n升降电机升降电机典型的自升式平典型的自升式平台有台有3条桩腿，每条桩腿，每个桩腿包括个桩腿包括3根齿根齿条，每根齿条由条，每根齿条由6个电机通过齿轮个电机通过齿轮箱提供动力，一箱提供动力，一个平台总共需要个平台总共需要54个升降电机和个升降电机和齿轮箱。齿轮箱。 走进自动化世界 8/50 走进自动化世界 9/50自升式钻井平台电机的检测与控制自升式钻井平台电机的检测与控制n升降电机工况检测升降电机工况检测要对每台电机的运行状态进行监测和控制，当某台电要对

3、每台电机的运行状态进行监测和控制，当某台电机出现故障时要及时报警或者所有电机安全停车；机出现故障时要及时报警或者所有电机安全停车；电机功率、载荷、频率、电压、电流、温度的检测；电机功率、载荷、频率、电压、电流、温度的检测； 走进自动化世界 10/50自升式钻井平台电机的检测与控制自升式钻井平台电机的检测与控制n升降电机的控制升降电机的控制升降时三条桩腿升降时三条桩腿分别启动，启动分别启动，启动间隔在间隔在2秒秒5秒秒之间；之间；三个桩腿之间，三个桩腿之间，同一齿轮齿条内同一齿轮齿条内部装置受力均衡部装置受力均衡的检测和控制的检测和控制 走进自动化世界 11/50自升式钻井平台电机的同步控制自升

4、式钻井平台电机的同步控制控制器驱动和电机1#1控制器驱动和电机2#2*-主令参考协调方式(并联) 走进自动化世界 12/50自升式钻井平台电机的同步控制自升式钻井平台电机的同步控制控制器驱动和电机1#1控制器驱动和电机2#2*-主从协调方式(串联) 走进自动化世界 13/50自升式钻井平台的水平控制自升式钻井平台的水平控制n由于风浪等干扰因素可能会造成平台的倾斜，如果继由于风浪等干扰因素可能会造成平台的倾斜，如果继续工作就会造成平台的翻车；续工作就会造成平台的翻车； 走进自动化世界 14/50自升式钻井平台的水平仪检测自升式钻井平台的水平仪检测n两个水平仪检测两个水平仪检测X和和Y方向的方向的

5、水平倾角水平倾角 ；21，水平面21，平台平面 走进自动化世界 15/50自升式钻井平台的水平控制自升式钻井平台的水平控制n根据位移偏差求速度偏差，将速度偏差加到各自桩腿根据位移偏差求速度偏差，将速度偏差加到各自桩腿的速度给定上，实现桩腿水平控制。的速度给定上，实现桩腿水平控制。 走进自动化世界 16/50自升式钻井平台的高度控制自升式钻井平台的高度控制n操作者需要知道每条桩腿的上升、下降高度；操作者需要知道每条桩腿的上升、下降高度；n每个桩腿上面安装有一个编码器，齿片转动时，会给它一个脉每个桩腿上面安装有一个编码器，齿片转动时，会给它一个脉冲信号；冲信号； 走进自动化世界 17/50光电编码

6、器光电编码器 走进自动化世界 18/50光电编码器光电编码器 走进自动化世界 19/50自升式钻井平台的控制网络自升式钻井平台的控制网络n石油钻井平台升降系统的结构比较复杂，测控点数量大，采用分布式控石油钻井平台升降系统的结构比较复杂，测控点数量大，采用分布式控制系统（制系统（DCS）将各种控制系统联系起来；）将各种控制系统联系起来；n数据存储和历史数据浏览功能数据存储和历史数据浏览功能n打印功能打印功能 走进自动化世界 20/50自升式平台的缺点与海上石油平台分类自升式平台的缺点与海上石油平台分类.张力腿式平台浮式钻井船半潜式平台浮动式平台自升式平台坐底式平台底撑式平台移动式固定式海洋钻井平

7、台此图中，从左到右依次是导管架平台，自升式平台，半潜式平台，钻井船，张力腿平台此图中，从左到右依次是导管架平台，自升式平台，半潜式平台，钻井船，张力腿平台 走进自动化世界 21/50我国航母级钻井平台“海洋石油981”n我国首次自行设计、建造的第六代我国首次自行设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井米深水半潜式钻井平台，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平，平台，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平，最大作业水深最大作业水深3000米，最大钻井深度达米，最大钻井深度达12000米米 ；n平台自重超过平台自重超过3万吨；从船底到井架顶高度为万吨；从船底到井架顶高度为137米，

8、相当米，相当于于45层楼高；层楼高；n平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御南海平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御南海200年年一遇的波浪载荷；大马力推进器及一遇的波浪载荷；大马力推进器及DP3动力定位系统；动力定位系统； 走进自动化世界 22/50海洋石油981海洋石油981在拖航 走进自动化世界 23/50海洋石油981水下防喷气隔水管仿佛一枚火箭直入深海 走进自动化世界 24/50海洋石油981司钻在操作钻机 作业场面 走进自动化世界 25/50 走进自动化世界 26/50动力定位系统动力定位系统DPSnDPS不借助锚泊系统的作用，而不使平台随波逐流；不借助锚泊系统的作用，而

9、不使平台随波逐流；n动力定位系统动力定位系统(DPS)是当环境条是当环境条 件发生变化时，由集控手件发生变化时，由集控手操或自动响应系统，通过水动力系统的控制使船舶的位置和操或自动响应系统，通过水动力系统的控制使船舶的位置和航向保持在环境条件限定范围内；航向保持在环境条件限定范围内；n钻井平台需要最高等级的钻井平台需要最高等级的DPS3 走进自动化世界 27/50动力定位系统动力定位系统DPS船舶获得船舶获得定位信号定位信号甄别处理比较输出补偿外力推力分配到推进装置船位信号输入比较器动力定位系统自动控制原理动力定位系统自动控制原理 走进自动化世界 28/50动力定位系统动力定位系统DPS 走进自动化世界 29/50动力定位系统动力定位系统DPS 走进自动化世界 30/50 走进自动化世界 31/50“海洋石油981”与我们n由由重庆