深水半潜式钻井平台DP3动力定位能力分析_图文

1、 52 卷 第 4 期 （总第 198 期） 孙丽萍， 等： 深水半潜式钻井平台 DP3 动力定位能力分析 105 （1）完整模式：所有推力器正常工作； （2）失效模式一：6 号推力器失效单个推力器失效下的最好情况； （3）失效模式二：5 号推力器失效单个推力器失效下的最坏情况； （4）失效模式三：2 号、7 号推力器失效两个推力器失效下的最好情况； （5）失效模式四：1 号、8 号推力器失效两个推力器失效下的最坏情况。 一组完整的计算工况参数和推力系统参数全部确定后， 使用程序 DPCPP 便可计算在该工况条件下 的定位能力曲线，下面给出平台在作业工况和待机工况下不同工作模式时的计算结果（推

2、力使用率， 即单个推进器推力与设备额定推力之百分比） ，分别见图 3图 7。 a） 作业工况 图3 动力定位能力曲线完整模式 b） 待机工况 a） 作业工况 图4 动力定位能力曲线失效模式一 b） 待机工况 106 中 国 造 船 学术论文 a） 作业工况 图5 动力定位能力曲线失效模式二 b） 待机工况 a） 作业工况 图6 动力定位能力曲线失效模式三 b） 待机工况 a） 作业工况 图7 动力定位能力曲线失效模式四 b） 待机工况 52 卷 第 4 期 （总第 198 期） 孙丽萍， 等： 深水半潜式钻井平台 DP3 动力定位能力分析 107 通过对半潜平台动力定位能力曲线进行统计分析，并

3、结合推力器有效功率与推力的关系，可得到 在完整模式和最恶劣的失效模式（失效模式四）下，推力系统在静态环境载荷下的总功率消耗图，见 图 8。 10MW 10MW a） 作业工况 图8 静态总功率消耗曲线 b） 待机工况 5 结 论 由平台的动力定位能力曲线和推力系统的静态总功率消耗曲线分析可知： 1）半潜平台在完整模式下，在 0°360°的环境载荷中，作业工况和待机工况下单个推力器的最大 推力均未超过最大许用推力；在各种失效模式下，作业工况和待机工况时的单个推力器的最大推力也 都未超过最大许用推力，推力系统仍能满足 360°的定位要求，符合 DP-3 级动力定位的冗

4、余度标准。说 明平台的推力系统配置方案满足设计要求，是可靠的。 2）半潜平台斜浪向作业时总功率消耗最大。在各种推力系统工作模式和工况下，平台斜浪向作业 时总功率消耗都比纵向时大 35%左右。另外，由于所受载荷和设置禁止角的关系，平台在横浪向作业 时，推力分配变得不均匀，导致部分推力器推力变大，从而使推力系统总功率消耗变大。作业工况下， 平台横浪向作业时总功率消耗比纵浪向时大 25%左右；待机工况下，平台横浪向作业时总功率消耗比 纵浪向时大 19%左右。因此，平台应尽量避免斜浪和横浪作业。 3）推力器失效时，对动力定位系统的总体定位能力有一定负面影响。在推力器单个失效这种不 对称失效的情况下，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会变大， 造成了此方向上定位能力的恶化；在推力器对称失效的情况下，如失效模式三和四，这时定位能力 曲线的形状与完整模式相比变化不大，并未造成某些特定方向上定位能力的恶化，但是待机工况下 个别推力器的最大推力接近极限值，动力定位系统偏于危险。此外，在失效模式下，推力系统的运 行功率较大，整体效率变低，如失效模式四会导致保持定位时的总功率消耗增加 14%，所以应尽快 修复动力定位系统。 参 考 文 献 1 IMCA Marine Division. Introduction to Dynamic Positioning EB/OL.http

6、:/www.imca-. 2 赵志高，杨建民，王磊. 动力定位系统发展状况及研究方法J. 海洋工程，2002, 20（1）:91-97. 108 中 国 造 船 学术论文 3 LOUGHA. Dynamic PositioningM. Lioyds Register Technical Association, 1985. 4 张本伟，杨鸿，陈瑞峰，林钟明. 动力定位控位能力分析方法探讨J. 中国造船. 2009,50（增刊）:205-213. 5 API recommended practice 2sk. Design and analysis of stationkeeping syste

7、ms for floating structuresS, 2005:30-36. 6 PINKSTER. Low frequency second order wave exciting forces on floating structures R. MARIN Publication, No.650. 1980:69-76. 7 刘应中，缪国平. 船舶在波浪上的运动理论M. 上海:上海交通大学出版社，1987:24-30. 8 CHEN X B. Middle-field formulation for the computation of wave-drift loads M. Spri

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