水声定位在平台动力定位中的发展和现状

浮动式及半潜式钻井平台是远海大深度油气开发的基础装备,而具备水声定位能力的动力定位系统又是该类平台的关键设备。在远海GPS精度较低,同时需要进行海底井口及水下作业机器人的定位。因此,深海作业的钻井平台上的动力定位系统普遍应用了水声定位技术。本文介绍了水声定位系统的基本分类,当前国际上应用于钻井平台的主要的水声定位产品,以及国内的水声定位技术水平,并提出了我国水声定位技术在钻井平台动力定位系统中未来几年的发展趋势。     

FMEA在DP-3深水半潜钻井平台上的应用

以深水半潜钻井平台为实例,阐述了对DP-3(中国船级社对DP动力定位船舶的附加标志之一)动力定位系统应用故障模式与影响分析(FMEA)方法进行分析的基本概念,分析方法流程,以及编制FMEA分析报告和冗余度验证试验程序的基本内容。     

半潜式钻井支持平台在不规则波中的时域耦合分析

基于三维势流理论和莫里森方程,运用水动力软件AQWA,计算半潜式钻井支持平台的水动力特性。同时运用时域耦合方法,计算了风、浪、流共同作用下,半潜式钻井支持平台在三种工况(迎浪、斜浪和横浪)下的运动响应及系泊系统动力响应。时域耦合分析结果验证了该钻井支持平台满足规范要求。     

柱稳式半潜钻井平台稳性分析

对一艘双钻塔半潜式钻井平台进行稳性分析,建立三维计算模型,根据平台布置进行风载计算和选取进水点,分别对平台的各作业吃水进行完整及破损稳性分析获取平台的极限重心高度曲线,对比设计作业工况证实平台的稳性满足要求。     

“海洋石油982”号定位作业的策略选择

通过对“海洋石油982”号(以下简称:HYSY982)动力定位系统和接泊式锚泊系统的介绍,结合平台设计服役海域水深、海况等作业特点,分析讨论HYSY982定位系统在不同水深、环境下的定位作业模式特点,不仅能为平台海上定位操作提供合理的作业指导,而且能为作业者提供更加经济、高效的多种作业模式选择,从而实现同级别第六代深水半潜式平台从浅水到深水全覆盖的优越市场竞争力。     

GEC船舶动力定位系统

近年来,随着海上石油开发及海上作业的发展,需要动力定位的船舶也愈来愈多。英国 GEC 公司在钻井取芯船“Wimpey sealab”和半潜平台“Uncle John”等船上也装上了动力定位。本文介绍了该公司的动力定位系统基本原理、控制系统、主要设备、操纵方式及用途,着重介绍了 GEC 公司所采用的船舶定位方法——声学定位、张紧绳定位、无线电定位。     

基于反步控制的半潜平台动力定位数值计算研究（英文）

装配动力定位系统的浮式结构物由于受到风、浪、流等交变载荷影响,其运动具有明显时滞和非线性特性,为克服传统控制策略抗干扰能力差对动力定位控制性能的影响,文章基于反步法,对动力定位系统进行了控制器设计研究,针对波浪及流外载荷形成的有界干扰问题,采用自适应策略进行估计补偿。并借助Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后以某深水半潜平台为对象,对其不同工况下动力定位作业进行了数值计算研究,验证了所设计控制器具有良好的鲁棒性,可为后续动力定位模型试验及实船控制器设计提供理论支撑。     

基于反步控制的半潜平台动力定位数值计算研究

装配动力定位系统的浮式结构物由于受到风、浪、流等交变载荷影响，其运动具有明显时滞和非线性特性，为克服传统控制策略抗干扰能力差对动力定位控制性能的影响，文章基于反步法，对动力定位系统进行了控制器设计研究，针对波浪及流外载荷形成的有界干扰问题，采用自适应策略进行估计补偿。并借助Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后以某深水半潜平台为对象，对其不同工况下动力定位作业进行了数值计算研究，验证了所设计控制器具有良好的鲁棒性，可为后续动力定位模型试验及实船控制器设计提供理论支撑。     

作业水深对浮式半潜平台波浪砰击的影响

结合模型试验,基于数值重构和外推的计算模型,采用时域全耦合分析方法,对浮式半潜平台全尺寸锚泊系统以及风、浪、流载荷的联合作用进行模拟,针对动力辅助锚泊定位平台与锚泊定位平台在不同作业水深下的波浪砰击进行对比研究。研究结果表明：浮式半潜平台关注点处波浪砰击次数受作业水深的影响敏感。平台在同等环境工况下,关注点处负气隙以及波浪砰击次数随着作业水深的增加而加剧。动力辅助锚泊定位平台较之于锚泊定位平台的随动性更好,可有效减小平台与水质点的相对运动,作业水深变化引起的动力辅助锚泊定位平台同一关注点的砰击次数、气隙变化以及改善幅值明显优于锚泊定位平台。在平台设计过程中,作业水深对平台气隙和波浪砰击的影响应引起重视。     

深水半潜式钻井平台锚泊定位系统安装工艺的研究

深水半潜式钻井平台在深海定位时对其整个锚泊系统性能要求非常高,要求锚机在收抛锚以及锚泊定位过程中给锚链提供很高的拉力和刹车力,并要求其控制系统具有齐全的功能、高度自动化控制、完善的报警系统等。然而,复杂的锚泊定位系统,诸多的轴系、齿轮传动机构,致使在海上定位过程中的锚泊设备长期处于承受巨大的作用力的状态。为了确保锚泊定位系统在定位过程中正常工作、保证平台的定位精度,就要求其具有精确的安装精度和完善的安装工艺。论文以深水半潜式钻井平台为例,讨论了整个锚泊定位系统的安装工艺。     

动力定位系统推力能力曲线计算分析

推力能力曲线与传统的动力定位能力评估结果不同,它显示着动力定位作业控制时推进系统的推力可执行域。文章通过对动力定位系统仅在力矩平衡约束下的最大推力进行求解,计算了推力能力曲线,并结合相关算例对推力能力曲线的应用进行了分析研究。研究结果表明推力能力图线尽管对于环境载荷的估算依赖很小,但对动力定位能力仍有着很好的反映。而且在动力定位作业控制时,它不但能反映动力定位系统当前的工作状态,同时对可能出现的一些临界状态做出预判,给动力定位系统操控人员提供很好的指导建议。     

基于能力曲线的某风电安装船动力定位系统失效分析

风能是一种优秀的绿色能源,随着风电开发延伸到海上,带有动力定位系统的风电安装船开始得到广泛应用。文章基于动力定位能力曲线对一艘风电安装船的动力定位系统进行失效分析,寻找出最危险的工况,为实际工程提供参考,以便在作业时尽量避开这些工况。     

动力定位船控位能力计算软件平台构建研究

围绕环境载荷计算和推进器推力分配两大关键问题,对控位能力计算软件平台功能实现进行设计。通过对环境载荷计算、推进器配置、推力分配、动力定位能力图绘制等功能进行集成,完成界面友好的控位能力计算软件平台。最后通过实例验证了自研软件的稳定性与输出结果的可靠性。     

航行作业船舶考虑舵力的动力定位能力评估方法研究

在船舶动力定位系统中,主推和舵组合（桨舵组合）产生的有效推力矢量区域是非凸的,在进行优化推力分配时需要进行凸化处理。文章提出了一种新的处理办法,将主推和舵的组合等效看成相同位置上的两个不能同时工作的独立推进器,这两个推进器的推力矢量区域都是凸区域,且分别对应主推推力方向不同时的推力矢量区域。在数学上只需通过增加等式约束来实现非凸区域的凸化处理,处理过程更为简单。文中结合具体实例进行了计算。结果对比表明,该方法是可靠有效的。该方法还适用于有多个禁区的推进器处理。     

DP/DP Coupler在多主站Profibus-DP系统中的应用

多主站Profibus-DP系统中主站—主站间的通信技术是计算机控制系统中的一个难点。本文从某港口20万吨级铁矿石码头控制系统的工程实例出发,介绍了一种用西门子DP/DP Coupler网关组建多主站Profibus-DP系统的设计方法,文中对DP/DP Coupler的工作原理及其在DP网络中的配置做了重点的介绍。     

基于Markov的系统级动力定位控制系统可靠性分析

针对Markov模型在处理大型冗余系统可靠性问题时会遭遇系统状态量过大,计算耗费时间长,甚至无法有效计算等问题,提出将冗余DP控制系统进行有效分割,分别建立主、备控制系统的Markov模型,进而结合分系统的故障率建立系统级的Markov分析模型。该策略将子系统作为独立的可靠性分析单元,无需获取复杂DP控制系统的所有状态量,大幅减少了系统状态转移的分析量,从而可有效提高冗余控制系统可靠性分析的效率。     

船舶动力定位系统与锚泊辅助动力定位系统的时域模拟比较

以低频时域水平运动方程为基础，考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型，建立起一种船舶动力定位的时域模拟系统，对某一驳船在只有动力定位系统和拥有锚泊辅助动力定位系统的情况下进行时域模拟，并比较了两种情况下的定位性能和功率消耗情况。     

一种基于直翼推进器的动力定位推力分配方法优化研究

推力分配是动力定位控制算法中的重要组成部分,在满足执行机构的物理约束和任务使用约束的同时将高层控制器的指令转化为底层执行机构的控制输入,实现期望控制指令的最优化实施。本论文采用改进的推力分配算法对配备直翼推进器的船舶进行约束条件下的推力分配优化研究,并以某型工程船为背景进行仿真验证,结果表明相比逻辑算法该优化算法效果更佳。     

万马力级深水三用工作船动力定位性能研究

动力定位性能研究是万马力级深水三用工作船自主研发这一国家工信部和财政部联合下达的配套研究课题之一。根据万马力级深水三用工作船的功能和特点,对其DP作业环境条件进行研究界定,结合该船的动力配置,着重分析和研究在不同作业工况下的动力定位能力。研究结果解决了该船在我国深水海域进行动力定位作业的关键技术。     

动力定位能力分析中的风速和波高关系研究

介绍动力定位能力分析中对风速与波高关系的计算要求,在研究几个典型海域环境条件资料后,提出一种以三次样条函数拟合不同海域风速和波高关系的方法,在动力定位抗风能力计算中具有参考意义。