鋪管船動力定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其工程化研究.pdf

1、鋪管船是當(dāng)前海洋石油技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的設(shè)備之一,擔(dān)負(fù)著海底油氣管道的鋪設(shè)任務(wù),其工作性能直接影響著石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而鋪管船要實(shí)現(xiàn)在環(huán)境多變海面上的船位和艏向的保持能力,動力定位系統(tǒng)則必不可少。動力定位系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)鋪管船精確定位、提升作業(yè)檔次、提高鋪管效益的一種重要保障。動力定位系統(tǒng)是船舶在不借助錨泊系統(tǒng)的情況下根據(jù)環(huán)境測量系統(tǒng),檢測出船舶實(shí)際位置和目標(biāo)位置的偏差,依靠自身動力系統(tǒng),在控制系統(tǒng)的控制下抵御外界風(fēng)、浪、流的干擾,使其保持預(yù)定

2、的航向航速或者固定在要求的海平面上。
　　論文針對實(shí)際工程項(xiàng)目,依托江蘇省科技廳重大成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“海洋工程船動力定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”,以深水鋪管船動力定位系統(tǒng)作為研究課題。根據(jù)鋪管船動力定位系統(tǒng)的要求,對動力定位系統(tǒng)的實(shí)施方案及軟硬件設(shè)計(jì)、推力分配策略進(jìn)行了探討與研究。論文具有明確的工程應(yīng)用背景和一定的實(shí)用價(jià)值,其主要工作如下:
　　針對深水鋪管船為應(yīng)用背景,分析并設(shè)計(jì)了鋪管船全船控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)動力定位系統(tǒng)

3、的基本結(jié)構(gòu)組成及基本功能進(jìn)行了介紹,針對鋪管船的工作流程及鋪管作業(yè)過程的階段性,提出并確立了鋪管船動力定位系統(tǒng)的六大功能。
　　根據(jù)動力定位系統(tǒng)的組成與功能,構(gòu)建了整個(gè)系統(tǒng)的硬件框架和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并對動力定位系統(tǒng)中的環(huán)境測量信號進(jìn)行了分析描述,最終對動力定位系統(tǒng)與各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鋪管控制系統(tǒng)以及功率管理系統(tǒng)接口信號進(jìn)行了分析。
　　在動力定位系統(tǒng)軟件控制部分介紹了如何利用OPC客戶端采集PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及串口信號的采集方法和解

4、析協(xié)議,另外也針對實(shí)際工程研究設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)表,并提出了動力定位系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制邏輯和要求。
　　利用深水鋪管船為應(yīng)用對象,具體說明了鋪管船的全船電網(wǎng)模式,其次在介紹鋪管船功率管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了其功率管理系統(tǒng)的基本框架。根據(jù)功率管理系統(tǒng)作為基礎(chǔ),結(jié)合鋪管船推進(jìn)器的配置方案,完成了鋪管船的數(shù)學(xué)建模。重點(diǎn)分析了在此配置方案下的鋪管船推力分配策略,采用SQP算法進(jìn)行推力最優(yōu)分配,通過仿真結(jié)果確立了具體推力分配的方案。