本文選題：張力腿平臺　切入點：磁流變阻尼器　出處：《華南理工大學》2013年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著陸地上石油資源的日益枯竭，海上石油的開采越來越受到各國的重視，海上石油的產(chǎn)量所占的比例也越來越高。TLP（“Tension Leg Platform”，張力腿平臺），是一種適應(yīng)于深海作業(yè)，性能優(yōu)良的海洋平臺，其具有如下優(yōu)勢：1、適用水深范圍為200-2500米。2、可使用干井口，適用于采油平臺。3、安裝維護費用較低。本文在相關(guān)研究進展的基礎(chǔ)上，提出適用于淺海的輕型TLP，這種輕型TLP，造價相對導管架平臺更加低廉，且可重復使用。 TLP具有半順應(yīng)半剛性的結(jié)構(gòu)特性，其平面內(nèi)的運動（橫蕩、縱蕩、艏搖）為順應(yīng)性，平面外的運動（橫搖、縱搖、垂蕩）則近似剛性。應(yīng)用于深水的TLP，其垂直方向的運動周期較短，為2-4秒，而輕型TLP垂向運動周期更短。TLP的這種結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)生了一些其他海洋平臺所不具備或不常見的運動響應(yīng)，如高頻垂向振動springing（彈振）和ringing（鳴振）。TLP的這種垂向運動響應(yīng)，很容易造成平臺本體以及張力腿的疲勞和損傷，必須要加以研究和控制。 磁流變液（magneto-rheological fluid，MRF）是一種智能材料，它能夠在強磁場的作用下從牛頓流體變化為粘塑性流體。用磁流變液制作的耗能器具有能耗低、出力大、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、阻尼力連續(xù)可調(diào)及價格便宜，并可方便地與微機控制結(jié)合等優(yōu)良特點。研究表明，恰當?shù)陌惭b磁流變阻尼器控制效果比被動控制效果好，甚至可以超過主動控制的效果。 本文擬采用磁流變阻尼器(magneto-rheological fluid damper，MR阻尼器)對輕型TLP的垂向振動進行半主動控制。首先利用多體水動力軟件AQWA軟件，計算平臺在頻域下的一階、二階波浪力和水動力參數(shù)，然后通過MATLAB語言編寫程序，利用AQWA所求出的水動力參數(shù)進行頻域到時域下的轉(zhuǎn)換，對平臺的垂向波浪響應(yīng)進行數(shù)值計算。選取線性二次型(LQR)經(jīng)典最優(yōu)控制算法和限界Hrovat半主動最優(yōu)控制算法，，通過對安裝了磁流變阻尼器的TLP的垂向半主動控制進行數(shù)值模擬，并與采用LQR算法的主動控制以及未安裝任何控制裝置的無控狀態(tài)進行對比，以考察其控制效果。
[Abstract]:With the increasing depletion of petroleum resources on land, more and more countries pay attention to the exploitation of offshore oil, and the proportion of offshore oil production is increasing. TLP ("Tension Leg Platform") is a kind of tension leg platform, which is suitable for deep-sea operations. The offshore platform with excellent performance has the following advantages: it has the following advantages: it has the following advantages: it has a water depth range of 200-2500 m. 2, it can use dry wellhead, it is suitable for oil recovery platform. 3, and the installation and maintenance costs are relatively low. The light TLPs suitable for shallow water are proposed. The light TLPs are cheaper than jacket platforms and can be reused. TLP has a semi-compliant semi-rigid structure, its in-plane motion (swinging, swinging, yawing) is compliance, off-plane motion (roll, pitch, pitch), In deep water, the vertical motion period is shorter, ranging from 2 to 4 seconds, while the light TLP vertical motion period is much shorter. Some motion responses that are not available or common to other offshore platforms, such as those of high frequency vertical vibration springing (elastic vibration) and ringing (ringing. TLP), can easily cause fatigue and damage to the platform body and tension legs, It must be studied and controlled. Magneto-rheological fluid (MRF) is a kind of intelligent material, which can change from Newtonian fluid to viscoplastic fluid under strong magnetic field. The damping force can be adjusted continuously and the price is cheap, and it can be easily combined with microcomputer control. The research shows that the control effect of properly installing Mr damper is better than that of passive control, and can even exceed the effect of active control. In this paper, magneto-rheological fluid damper (magneto-rheological fluid damper) is used to control the vertical vibration of light TLP. Firstly, the first and second order wave forces and hydrodynamic parameters of the platform in frequency domain are calculated by using the multi-body hydrodynamic software AQWA software. Then the program is written by MATLAB language, and the hydrodynamic parameters obtained by AQWA are converted from frequency domain to time domain. The vertical wave response of the platform is numerically calculated. The classical optimal control algorithm and the bounded Hrovat semi-active optimal control algorithm are selected to simulate the vertical semi-active control of TLP with magnetorheological damper. It is compared with the active control using LQR algorithm and the uncontrolled state without any control device, so as to investigate its control effect.
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB535;TP273

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉海霞;;深海半潛式鉆井平臺的發(fā)展[J];船舶;2007年03期

2 李華軍,Sau-LonJamesHU,TomotsukaTAKAYAMA;Optimal Active Control of Wave-Induced Vibration for Offshore Platforms[J];China Ocean Engineering;2001年01期

3 江宜城 ,唐家祥;Torsional Response of the Offshore Platform with TMD[J];China Ocean Engineering;2001年02期

4 林均岐,王云劍;調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的優(yōu)化分析[J];地震工程與工程振動;1996年01期

5 歐進萍,龍旭,肖儀清,吳斌;導管架式海洋平臺結(jié)構(gòu)阻尼隔振體系及其減振效果分析[J];地震工程與工程振動;2002年03期

6 張春巍,歐進萍;海洋平臺結(jié)構(gòu)振動的AMD主動控制參數(shù)優(yōu)化分析[J];地震工程與工程振動;2002年04期

7 張紀剛;吳斌;歐進萍;;海洋平臺冰振控制試驗研究[J];東南大學學報(自然科學版);2005年S1期

8 閆功偉;歐進萍;;基于AQWA的張力腿平臺動力響應(yīng)分析[J];東南大學學報(自然科學版);2009年S2期

9 孫樹民;獨樁平臺波浪反應(yīng)的TMD控制[J];港工技術(shù);2001年04期

10 劉鯤;朱航;歐進萍;;TMD在半潛式平臺垂蕩響應(yīng)控制中的應(yīng)用[J];工程力學;2011年S1期

相關(guān)碩士學位論文 前8條

1 杜林平;磁流變阻尼器在柔性底層結(jié)構(gòu)振動控制中的應(yīng)用[D];華南理工大學;2011年

2 李牧;南海張力腿平臺優(yōu)化選型研究[D];天津大學;2010年

3 石麗娜;基于AQWA的大型浮體拖航性能研究[D];大連理工大學;2011年

4 邸龍;磁流變阻尼器對建筑結(jié)構(gòu)的減震研究[D];西安建筑科技大學;2003年

5 李宇生;基于變剛度TMD的海洋平臺振動控制[D];中國海洋大學;2003年

6 劉玲;基于變剛度TMD的海洋平臺振動控制虛擬實現(xiàn)[D];中國海洋大學;2005年

7 李化鳳;海洋平臺結(jié)構(gòu)振動控制方法研究[D];大連理工大學;2007年

8 任順利;張力腿平臺動力響應(yīng)研究[D];中國石油大學;2008年

本文編號：1572140