深海底巖芯取樣鉆機強電系統(tǒng)的設計.pdf

1、深海巖芯取樣鉆機是進行深海底地質調(diào)查、深海底礦產(chǎn)資源勘探不可缺少的重大技術裝備。我國第1臺由蓄電池組供電的深海淺地層巖芯取樣鉆機于2003年研制成功，受電池本身性能的影響，存在一些使用限制。大功率的深海鉆機等大型海底設備的研制需要克服利用鎧裝通訊動力復合電纜提供動力電這一瓶頸技術，在此之前，國內(nèi)科學考察船還沒有這方面的應用先例。分別于2009年和2010年研發(fā)成功的深海2米巖芯取樣鉆機和深海底中深孔巖芯取樣鉆機均采用復合電纜向海底進行大

2、功率長距離輸電和光纖通信，這在我國大洋調(diào)查中也是首次應用。
　　本文首先介紹了海底鉆機系統(tǒng)研制的背景、目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要研究內(nèi)容，以及海底中深孔巖芯鉆機系統(tǒng)的總體構成，在此基礎上闡明了本論文研究對象為海底鉆機的強電輸送。本文采用理論分析推導與建模及計算、試驗樣機研制、實驗室檢測調(diào)試及試驗研究、海上試驗等方法，對深海底巖芯取樣鉆機強電輸送及電力參數(shù)監(jiān)測的關鍵技術進行了研究，本文的主要研究內(nèi)容有:
　　1.在鉆機系

3、統(tǒng)作業(yè)對象和作業(yè)條件的基礎上，介紹了鉆機的基本設計研究思路，包括鉆機系統(tǒng)總體構成和各個子系統(tǒng)、系統(tǒng)工作模式和系統(tǒng)基本設計指標的選擇等。
　　2.介紹了海底鉆機強電系統(tǒng)的研制背景、詳細設計、工作原理與步驟等，引述出功率補償?shù)膯栴}。隨后介紹了無功功率并闡述了無功功率的控制及補償方法;將其應用到海底鉆機高壓供電系統(tǒng)并推導建立了海底鉆機高壓供電系統(tǒng)的基本設計理論與計算公式，以及在海底進行就地功率因數(shù)補償?shù)睦碚?在此基礎上研制出了實用的萬米

4、鎧裝通訊動力復合纜高壓供配電系統(tǒng)，并在實驗室進行大量試驗研究;同時對充油壓力平衡型深海高壓繼電控制裝置與技術展開了研究，進行了大量試驗，提出了實用的操作技術方法。
　　3.介紹了鉆機電子監(jiān)控系統(tǒng)整體設計，主要包括水上系統(tǒng)、水下系統(tǒng)和光纖通信系統(tǒng)。然后詳細介紹了強電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。
　　4.介紹了海底鉆機強電供電系統(tǒng)海上試驗的過程、步驟和結果。
　　依據(jù)本論文的的研究成果研制的萬米鎧裝光電復合纜高壓供配電系