动态定位系统在深海钻井船上的应用

国圈目图 ConstructiOnTechnics 动态定位系统 在深海钻井船上的应用 张杰 (南通中远船务工程有限公司，南通226006) 摘 要：随着海洋石油工业由浅海向深海的转移，动态定位系统在海洋工程船舶中的应用越来 越广泛，动态定位的级别也越来越高。本文就世界首艘圆筒形钻井平台某深海钻井平台的动态定 位系统进行简单的阐述。 关键词：海洋工程；钻井平台；动态定位系统；某深海钻井平台 ApplicationofDPSysteminDeepSeaDriUer ZHANGJie (CoSCoNantongStlipyardCo．，Ltd．Nantong226006) Abstract：DuringthemoVementofdnllingplatfomforoffSIlorepetroleumindustry行omshallowsea todeepsea，dynamicpositioningsystemisusedmoreandmorewidelyinoceanen舀neeringaIldtheleVelof dyn枷cpositioningsystemisalsohigher．Thispaperintroducesthedynamicpositioningsystemf研deepsea drillerwhichisttleflrstcylindraceousoIbhoredmlerofmeworld． Keywords：oceallengineering；Drillerplatfom；Dyn锄icpositioningsystem 1引言 随着石油开采由浅海向深海的转移，海洋工程船舶 的系泊方式由简单的锚链系泊转变为深海单端系泊和动 态定位系统。 动态定位是一种可以不用锚系而自动保持海上浮动 装置的定位方法。船舶动力定位系统通常是通过对动力 推进器的控制来实现控制船舶的位置和首向的系统，动 态定位系统由船位检测器、显示仪、电子计算机控制机 构和推进器等部件组成。采用动态定位的海上浮动装 置，在海上钻探作业时不需要抛锚，这不仅减少了复杂 的抛锚工序，而且工作的水深亦不受锚系长度的限制， 甚至可以在水深大于l000m以上的深度进行工作。 一个好的动态定位系统应在船舶经受风浪和流负荷 下能保持船舶或钻井平台的位置和航向，并使推进装置 的油耗和损耗最小。 2动态定位系统的附加标志及各附加标志之间的区别 动态定位系统的附加标志为DP—l、DP一2、DP一3三 种，其中DP一1的级别最低，DP一3的级别最高。 DP一1系统是指自动保持船位和首向，还具有独立的 集中控船位和自动首向控制。 DP一2系统是指单个故障(活动部件或系统)情况 下，自动保持船位和首向。主DP系统和备用DP系统的电 缆、设备需要物理隔开，即主DP系统和备用DP系统的设 备的安装可以在同一舱室，电缆可以走在同一路径上， 但是需要分开，不可以绑扎在同一束里。 DP一3系统是指一舱失火或进水情况下，自动保持船 位和首向。DP一3系统要求最高，它的主DP系统和备用DP 系统需要A60分隔，即各自系统的电缆、设备需要物理 隔开并达到防火等级A60级别。两套系统均可以正常控 制动态系统，通常使用主DP系统，应急情况下使用备用 DP系统。 作者简介：张杰(1979一)，男，助理工程师，从事船舶电气工程监造及现场管理。 收稿日期：2010年7月3日 万方数据 目前，由于各项控制技术均有很快的发展，在海1二 产品上的应用也逐渐趋向于DP一3系统，冈为在这种系统 的控制下，相比较于另外两种，安全性的到了很大的提 高。两套系统互不干扰。 3深海钻井平台动态定位系统 世界首艘圆筒型钻井平台的动态定位系统的附加标 志为DP一3，是动态定位系统中要求最为严格的。DP一3系 统是服务于推进系统的。其摔制精度要求推进器在任何 ～种转速下的螺旋桨螺距误差不大于2％；在零螺距和零 速度的情况下其误差应控制在最大量程的1％之下。转速 从零速到最大速度或者螺距从零度剑最大角度的变化时 间，小螺旋桨应控制在10s之内；大的应控制在10—15s 之内，典型供给船主螺旋桨应不大于20s，而穿梭油轮 则不大于35s。某深海钻井平台所用的属于较大的螺旋 桨，所以应控制在10—15s之内。达到如此精度，普通 设备是无法办到的。它是由高精度的检测机构和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 机 构组成，冉输H{剑推进器系统来保持钻井平台在任何的 风浪下不发生偏移。 某深海钻井平台的DP一3系统主要检测和摔制系统是 由康斯伯格(Kongsberg)提供，辅助动力及推进系统 是由西门子(Siemens)提供，其主要组成和辅助系统 共有3部分。 3．1动力系统和推进系统 某深海钻井平台钻井平台的动力来源于发电机，发 电机的功率为5500kw，电压为llkV。高J玉配电盘与发 电机之间的电缆用12／20kv高压电缆(3根l事240舢2) 连接；由高雎配电盘到高压变压器(1lkV／2．2kV)， 之间用12／20kV高压电缆(4根3木185mm2)连接；最 后经过高压变频器剑推进器电机，推进器电机功率 3800kw。全船4个机舱，其中机舱i和机舱4足防火等级 达到A60标准的舱室，它们与机舱2和机舱3瓦为应急， 各自发电机互为应急发电机。4个机舱共有8台发电机， 它们与8台推进器一一对应。 在通常情况下，8台推进器中的每～台都需要全负 荷运行，在经历大的风浪时，与风浪相反方向的推进器 产牛反作用力来抵消风浪的作用力，以达到力的平衡， 从而实现动态定位。 3．2检测系统 检测系统是由IALA信标系统、GPs系统、INMARsART 卫星系统，风速检测系统、电罗经、MRu运动参考单 元、HIPAP高精度定位仪以及吃水系统等组成。 IALA信标天线可以达到亚米级的精度，它的信标接 收机可以跟踪非常弱的信号，这样在距离基站比较远的 地方和天气条件不好时都能得到改正值。 GPS是全球定位系统，它是通过接受卫星信号，进 行定位或者导航的终端，在钻井平台确定了自己开始 钻井的位置后，GPS将位置信号传输到控制系统以达 囡圈目圈 ConstnuctiOnTechnics 到定位。 INMARsART卫星系统，Fleet77的主要特点是时刻 在线，拥有MPDS业务64kbpsIsDN、3．1kHz语音、 speech、Mini—M语音、传真、全球语音报警由于收发机 和大线重置轻和结构精致，使其方便安装通过手柄或PC 可快速配置，单信道，船用通信HUB精致、方便、低 廉和可靠令球覆盖，从南纬78”剑北纬78”。某深海钻井 平台用的是Fleet77， F1eet77能满足最新的全球海上 遇险和安全系统(G岫SS)要求。 风速柃测系统，是由GILL公司提供，采用了最新 的超声波技术，没有任何的移动部件，具有非常高的 精度。 电罗经，又叫陀螺罗经，是船舶重要的航海设备之 一，它不受地磁和船体磁场的影响，定向准确。 MRu(Movingreferenceunit)运动参考单元，图 1是运动参考单元工作示意图。 Y：舶下芍商 围1运动参考单元工作示意图 MRU运动参考单元是由康斯伯格(kongsberg)公司 自己提供的，它是通过发射R、P、Y三束激光射线来定 位船舶的平衡。R为船首方向的水平射线；P为船侧方向 的射线；Y是与船舶中轴线垂直的垂直射线。当船舶倾 斜时，他能检测出细微的变化，从而发出信号剑中央处 理器调制出合适的信号送到推进系统来调整船舶的平 衡。因此安装精度很高，与船舶中轴线的垂汽线不能有 ±O．50的误差。一般都安装在船舶的重心位置，且没有 震动的地方。 HIPAP高精度定位仪，高精度卢学定位系统也是由 康斯伯格(kongsberg)公司自己提供，某深海钻井平 台使用的是两套最高级别的HIPAP500系统，它可以工作 在1～4000m范围内的水深。它是一个包含241传感器原 理的球状传感器，由于执行信号要求的准确性，球状传 感器的覆盖范围达到一个半球。由于覆盖的面积广， 所以能很好的接受各面来的信息，并能快速传送到执 行机构。 吃水系统，某深海钻井平台的吃水传感器有2只， 分别安装红船的首部和尾部。由于船的形状是圆筒型， 所以以0”和180。分别定义为船首和船尾。首尾吃水传感 器采集的信号传输剑执行单元，经过对比得到的差比信 号再传输到DP控制系统，从而发出信号来驱动推进器完 成指令，以达到动态平衡。 万方数据 3．3操控系统 DP系统的操控位于中央控制室，即驾驶台。操控人 员根据实际情况可以选择自动操作和手动操作两种模 式，一般情况F，DP系统的操作已自动操作为主，通过 为其服务的子系统采集的各种信号并输送到中心控制计 数机处理，实现钻井平台的动态定位。 4动态定位系统的接口 基于康斯伯格(Kongsberg)的DP一3动态定位系统 通过各种接口与控制中心连接，以下就其中 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 要接口简 单阐述。 罗经接口：标准的罗经接口是NMEA0183系列线性接 口。另外，一个有用的罗经信号是要求满足典型ID： DI—100。 主船体控制开关(DP／手动)：该开关是根据船 东的要求具体定位安装。设定好这个开关存DP位置还 是在手动位置将会使所有的伺服系统从DP控制系统那 里得到命令，同时还能从动态定位控制器(dynamic positioningcontroller)单元得到伺服信号。这个开 关需要与所有的推进器联系，且被DP系统控制，相关逻 辑关系见图2。 火警备用开关：该开关被用在DP一3系统中，去执行 主DP系统与火警备用DP控制系统之间变化的命令。需要 注意的是这只是一个根据火警备用开关位置转变来的命 令信号，DP控制系统需要一直接受信号反馈。 另外还有一些接口，例如推进器接口、电流电压接 口、船体斜度接口、方位角接口和发电机及配电屏母牌 型号接L]等。 图2DP／手动控制逻辑关系图 5结束语 本文以某深海钻井平台为例简单介绍了动态定位 (DP一3)在深海钻井平台上的应用，随着科学技术的不 断创新，该项技术将会越来越成熟，也越来越可靠。 参考文献 [1]SEjMENS．nPSYSTEMDESIGNPHILOSOPHYOFDEEPSEADRILLER 2007 [2]oNGsBERG．CONTROL＆oPERATIoNINTERFACEFORDEEPS队 DRIU正R2007 [3]摩根M．J．近海船舶的动力定位[M]．北京工业出版社，1984 (上接第55页) 8结秉语 原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 图纸丙烷气站和二氧化碳气站均采用电加热 汽化器，分别为：36kw×5(台)=180kW，140kw×6 (台)=840kw：总额定功率为1020kw，实际投入运行 电加热汽化器数量及总功率为：36kw×3(台)=108 kw，140kw×4(台)=560kW，总功率为668kw。按全 年运行时间4950小时粗略计算，全年耗电量高达300多 万kWh(度)。从“节能降耗减本”考虑，我们经过相 关技术调研、地理环境及社会考察后，综合～致意见认 为，采用空浴式汽化器完全可以代替电加热汽化器、效 图3空浴式汽化器现场应用图 果完全不受任何影响。于2007年12月立项、提交相关技 术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 供设计院审核确认、并委托其修改原设计、将上 状况一切正常、汽化效果良好，完全满足公司生产供气 述气站电加热汽化装置全部改为采用空浴式汽化器，见 用量需求和安全环保要求，节省了近400万元／y的电费 图3。 成本。 经过近二年的运行和技术鉴定，空浴式汽化器系统 本文在审稿、修改中得到了潘小寰的大力支持，在 供气量稳定。空浴式汽化器无任何故障维修记录，运行 此表示感谢!睡翻圈 万方数据