自升式海洋平臺(tái)閥門(mén)遙控及壓載系統(tǒng)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　船舶與海洋工程</b></p><p>　　自升式海洋平臺(tái)閥門(mén)遙控及壓載系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　當(dāng)今世界面臨著人口、資源和環(huán)境三大問(wèn)題。隨著世界

2、人口的增長(zhǎng)和陸地資源因加速開(kāi)采而日漸枯竭，海洋資源的開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境的保護(hù)與利用已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。</p><p>　　我國(guó)海域遼闊，海岸線長(zhǎng)達(dá)18 000多公里，海域面積47.7萬(wàn)平方公里，大陸架面積為130多平方公里。從60年代初期開(kāi)始，我國(guó)就開(kāi)始了海洋石油資源的勘探工作，先后發(fā)現(xiàn)了渤海、南黃海、東海、珠江口、鶯歌海、北部灣六個(gè)大型含油氣的地質(zhì)盆地。海洋石油資源總量約450億噸，天然氣資源儲(chǔ)量約14

3、萬(wàn)億立方米，分別占全國(guó)油氣資源總量的57％和33％。其中我國(guó)南海石油儲(chǔ)量在230～300億噸油量，占中國(guó)總資源的1／3，有“第2個(gè)中東海灣”之稱。所以，我國(guó)是世界上海底油氣資源非常豐富的國(guó)家之一。1990年突破100萬(wàn)噸大關(guān)，1994年的原油產(chǎn)量達(dá)到了647萬(wàn)噸，天然氣產(chǎn)量達(dá)到了3.7億立方米。1998年原油產(chǎn)量達(dá)到了163l萬(wàn)噸，天然氣38億立方米，2000年400萬(wàn)桶/天，全球在2000年海洋原油日產(chǎn)量達(dá)到2 600萬(wàn)桶，天然氣年產(chǎn)

4、量達(dá)到6580億立方米。隨著深海開(kāi)發(fā)步伐的加快，海洋石油裝備投資額將繼續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)海洋石油裝備的需求和海洋石油工程建設(shè)的工作量將有較好的擴(kuò)張前景。在世界海洋產(chǎn)業(yè)中，海洋油氣生產(chǎn)給人們帶來(lái)了巨額財(cái)富，在荒漠或海灘下造就了一批“石油富國(guó)”。 海洋平臺(tái)的開(kāi)發(fā)利用為海洋資源的開(kāi)發(fā)提</p><p><b>　　一、海洋平臺(tái)</b></p><p>　　海洋平臺(tái)的建造歷史可以追

5、溯到1887年再美國(guó)加利福尼亞所建造的第一座用于鉆探海底石油的木質(zhì)平臺(tái)。而鋼質(zhì)導(dǎo)管架平臺(tái)則是在1947年首次出現(xiàn)于墨西哥灣6米水深的海域，伺候，海洋平臺(tái)得到了迅速發(fā)展。到1978年，鋼質(zhì)導(dǎo)管架平臺(tái)的工作水深已達(dá)312米，而不久前高度為486米的巨型導(dǎo)管架平臺(tái)也已安裝于墨西哥灣411米水深的海域。</p><p>　　為了適應(yīng)在不同水深范圍內(nèi)鉆井，1954年出現(xiàn)了第一座自升式鉆井平臺(tái)——“加利福尼亞1號(hào)”。到196

6、0年，大約有30座自升式平臺(tái)在使用中，最大工作水深約50~60米。60年代，自升式平臺(tái)不僅在數(shù)量上大為增加，而且在結(jié)構(gòu)上也得到了不斷的改進(jìn)，到60年代末，自升式平臺(tái)的工作水深已達(dá)到91.44米（300英尺）。在70年代，為了滿足全世界勘探的需要，自升式鉆井平臺(tái)的數(shù)量迅速增加，到70年代末，自升式鉆井平臺(tái)占移動(dòng)式鉆井裝置的總數(shù)的一半。而到了1985年，此比例已達(dá)到60%，自升式鉆井平臺(tái)的最大工作水深已達(dá)137.16米（450英尺）。<

7、;/p><p>　　我國(guó)三大石油集團(tuán)正在使用的自升式鉆井平臺(tái)僅20艘，其中15艘船齡已超過(guò)20年，“勘探二號(hào)”和“南海一號(hào)”甚至已到達(dá)30年，雖然很多平臺(tái)做了改造，但只限于更換部分設(shè)備和改善生活設(shè)施，性能上沒(méi)有大的改變。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的自升式鉆井平臺(tái)，即使加上正在建造或近期打算開(kāi)工建造的幾艘平臺(tái)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要。</p><p>　　新形勢(shì)提出新要求，我國(guó)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)從20世紀(jì)60年代起步于

8、渤海灣，逐步走向南黃海、東海、南海，現(xiàn)又準(zhǔn)備走向世界。</p><p>　　自升式鉆井平臺(tái)適用于大陸架海域的油氣勘探開(kāi)發(fā)。我國(guó)渤海海域最大水深在40m自升式鉆井平臺(tái)的技術(shù)性能已能滿足要求，只需要增加平臺(tái)的數(shù)量即可。但是，南黃海、東海以及南海大陸架水深大，需要作業(yè)水深76m、91m、107m、122m乃至152~183m的自升式鉆井平臺(tái)，而這些平臺(tái)正是我國(guó)目前急需發(fā)展的。</p><p>　

9、　自升式平臺(tái)具有能垂直升降的樁腿，鉆井時(shí)樁腿著地，平臺(tái)則沿樁腿升離海面一定高度，移位是平臺(tái)降至睡眠，樁腿升起，平臺(tái)就像駁船可由拖輪把它拖移到新的井位。自升式平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)主要是所需鋼材少，造價(jià)低，再各種情況下都能平穩(wěn)地進(jìn)行鉆井作業(yè)，缺點(diǎn)是樁腿長(zhǎng)度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深約在120米左右。</p><p>　　隨著海洋勘探開(kāi)發(fā)工作水深的增加，工作范圍增大，坐底式平臺(tái)滿足不了很多要求，自升式平臺(tái)便發(fā)展

10、起來(lái)。它是由一個(gè)駁船形船體和數(shù)個(gè)可升式平臺(tái)?？缮档脴锻饶軐⒋w上升到海面一定高度，并能支撐整個(gè)平臺(tái)在海上作業(yè)，它既可以升降船體，也可升降樁腿。目的是為了在海上作業(yè)，降船和升樁是為了遷航。</p><p>　　升降船和升降樁動(dòng)作的完成，主要靠船體上的升降裝置、動(dòng)力系統(tǒng)、樁腿的升降結(jié)構(gòu)以及固樁結(jié)構(gòu)整個(gè)升降系統(tǒng)共同完成的。 </p><p>　　自升式平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成和型式選擇</p>

11、<p><b>　　(1)平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成</b></p><p>　　主要由樁腿(包括帶沉墊或樁靴)、船體(平臺(tái))和固樁結(jié)構(gòu)組成。樁腿主要是為了完成升降并支持平臺(tái)在海上作業(yè)；船體（平臺(tái)）主要提供生產(chǎn)作業(yè)和生活的場(chǎng)地, 并在遷航中提供浮力,保證遷航穩(wěn)性；固樁結(jié)構(gòu)是將樁腿與船體固定在一起, 形成整體, 將船體載荷傳遞給樁腿, 再傳遞給海底地基, 所以也稱它為載荷傳遞結(jié)構(gòu)。固樁結(jié)構(gòu)包括

12、固樁塊, 固樁架等。對(duì)于插樁自升式平臺(tái), 因固樁彎矩大, 常設(shè)置固樁架, 而對(duì)于整體沉墊自升式, 固樁彎矩較小, 也可不設(shè)固樁架, 在平臺(tái)上甲板和底板處固樁</p><p>　　（2）自升式平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式選擇 </p><p>　　一般根據(jù)平臺(tái)工作水深、海底土壤條件和升降裝置等因素進(jìn)行選型。從工作水深大小分別選析架式或殼體式樁腿；根據(jù)海底土壤條件分別選插樁式或整體沉墊或樁靴式樁腿。樁腿數(shù)目直

13、接影響船體的型式, 目前常用三樁腿（配三角形船體）和四樁腿（配矩形船體）。早期的自升式平臺(tái), 限于升降能力, 樁腿數(shù)目很多, 一般6為至8樁腿, 多者達(dá)14條樁腿樁腿數(shù)目越少, 受的外力也小, 升降裝置數(shù)目也少, 造價(jià)低, 三樁腿是發(fā)展趨勢(shì)。但三樁腿不能象四樁腿那樣進(jìn)行對(duì)角線預(yù)壓, 因而需增加壓載艙。目前四樁腿自升式平臺(tái)也較多, 我國(guó)設(shè)計(jì)建造的自升式平臺(tái),大多是四樁腿的。</p><p>　　二、閥門(mén)遙控

14、 </p><p>　　隨著船舶自動(dòng)化程度的提高，絕大部分船舶的貨油系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)和艙底水系統(tǒng)都采用了遠(yuǎn)程閥門(mén)遙控系統(tǒng)。因此，閥門(mén)遙控系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。其系統(tǒng)功能、穩(wěn)定性、可靠性都得到了極大的改善，成為了船舶貨油系統(tǒng)和壓載水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障。閥門(mén)遙控系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)方式分有液壓驅(qū)動(dòng)、電液驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)等，其中液壓驅(qū)動(dòng)和電液驅(qū)動(dòng)

15、在船舶閥門(mén)遙控領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛。電液驅(qū)動(dòng)方式因自身帶有小型電機(jī)、液壓泵、油箱和液壓器件，系統(tǒng)中不再需要液壓管路，避免了管路泄漏等問(wèn)題。但其成本高且不能用于浸液的環(huán)境，大部分油船、化學(xué)品船基本不能選用。而液壓驅(qū)動(dòng)方式，雖然系統(tǒng)中需提供集中式液壓動(dòng)力泵和電磁閥箱，但其可以適用于各種船型和工作環(huán)境，故被廣泛使用。</p><p>　　閥門(mén)遙控系統(tǒng)由控制主站、電磁閥箱(包括應(yīng)急閥塊)、遠(yuǎn)程模塊、工控機(jī)、液壓動(dòng)力泵站、液動(dòng)

16、閥門(mén)、手搖泵、應(yīng)急手搖泵組成。在控制主站處可對(duì)液動(dòng)遙控閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。開(kāi)關(guān)閥具有開(kāi)關(guān)指示；開(kāi)度閥具有開(kāi)度指示。電磁閥箱遠(yuǎn)程站通過(guò)總線與主站連接，根據(jù)主站的操作要求，控制相應(yīng)電磁閥的瞬間通電換向并鎖位，從而控制油路進(jìn)出方向，達(dá)到開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目的。 人機(jī)界面用于實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)閥門(mén)的控制以及實(shí)時(shí)獲取閥門(mén)狀態(tài)信息。</p><p><b>　　三、壓載系統(tǒng)</b></p><

17、p>　　通常大型起重船的壓載方式主要采用壓載水泵，采用壓縮空氣和利用靜水壓力(重力)自流的方式。不同的壓載方式下壓載速度不同，消耗的能量不同，有效起重作業(yè)時(shí)間也有很大差異。因此壓載方式的組合和優(yōu)化對(duì)起重船設(shè)計(jì)與使用有重要意義。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</b></p><p>

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