本文關(guān)鍵詞：海洋鉆機(jī)起升系統(tǒng)負(fù)荷特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著陸上石油資源的日趨枯竭,發(fā)展海工裝備,加大海洋油氣資源的開采力度成為世界各大國的一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措,我國自然也不例外。作為一項(xiàng)高科技含量的海工裝備,海洋鉆機(jī)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在對起升系統(tǒng)的控制水平上,而起升系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)是絞車。為了應(yīng)對海洋鉆機(jī)復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境,提高工作可靠性,目前多采用S7-300 PLC構(gòu)成冗余系統(tǒng),缺點(diǎn)是切換時(shí)間長,穩(wěn)定性不夠。另外,傳統(tǒng)的PID控制方式已不能適應(yīng)海洋鉆機(jī)時(shí)變、非線性的特點(diǎn),需要人工配合,操作復(fù)雜,可維護(hù)性差,加重了起升系統(tǒng)的負(fù)荷,加快了鉆頭的磨損,降低了設(shè)備利用率。針對以上種種問題,結(jié)合國內(nèi)外最新研究進(jìn)展,在吸收前人研究成果的基礎(chǔ)上,提出一種絞車冗余控制方案,分析了海洋鉆機(jī)絞車的負(fù)荷特性,旨在優(yōu)化起升系統(tǒng)負(fù)荷,降低鉆井成本,提高系統(tǒng)抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。系統(tǒng)采用基于S7-400 PLC的硬件冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了CPU冗余、I/O模塊冗余、PROFIBUS-DP總線冗余,切換時(shí)間為毫秒級,可靠性大大增加。另外,通過分析影響鉆井成本的因素,提出一種鉆壓轉(zhuǎn)速優(yōu)化算法,以此建立最優(yōu)鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫�？刂品绞缴�,設(shè)計(jì)了鉆壓環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)控制算法,鉆壓環(huán)采用模糊PID控制器,將模糊控制和常規(guī)PID控制相結(jié)合,取長補(bǔ)短,既保證了控制精度,又增加了系統(tǒng)自學(xué)習(xí)、自調(diào)整的能力,提高了系統(tǒng)的魯棒性。最后,運(yùn)用STEP7開發(fā)環(huán)境完成了部分PLC程序的編寫,該系統(tǒng)現(xiàn)已被成功應(yīng)用于“新勝利一號”自升式鉆井平臺(tái),搭載ZJ70DB鉆機(jī),通過分析埕北6GA-15井的鉆井?dāng)?shù)據(jù)曲線可知,在最優(yōu)鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫的支持下,能夠優(yōu)化起升系統(tǒng)負(fù)荷,滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。
【關(guān)鍵詞】：鉆機(jī) 起升系統(tǒng) 絞車 冗余 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE951
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-12
• 1.2.1 國外研究及發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究及發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 絞車控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢及現(xiàn)有不足11-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容及所做工作12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 2 絞車冗余控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)14-34
• 2.1 海洋鉆機(jī)的組成14-17
• 2.2 絞車冗余控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-19
• 2.2.1 絞車控制原理17-18
• 2.2.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)18-19
• 2.3 絞車冗余控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)19-33
• 2.3.1 主要設(shè)備參數(shù)19-20
• 2.3.2 監(jiān)控管理單元設(shè)計(jì)20-21
• 2.3.3 下位機(jī)控制單元設(shè)計(jì)21-26
• 2.3.4 變頻調(diào)速單元設(shè)計(jì)26-31
• 2.3.5 檢測變送單元設(shè)計(jì)31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 絞車負(fù)荷特性分析34-38
• 3.1 絞車負(fù)荷特性34-35
• 3.2 起升參數(shù)計(jì)算35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 4 控制策略及算法38-58
• 4.1 絞車控制過程38-39
• 4.2 影響鉆井效益的因素39-41
• 4.3 鉆壓和轉(zhuǎn)速優(yōu)化算法41-43
• 4.3.1 鉆壓的測量41
• 4.3.2 鉆壓優(yōu)化算法41-43
• 4.4 系統(tǒng)控制策略43-45
• 4.5 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)45-47
• 4.5.1 速度環(huán)控制算法45-46
• 4.5.2 速度環(huán)控制系統(tǒng)仿真46-47
• 4.6 鉆壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)47-56
• 4.6.1 模糊控制結(jié)構(gòu)及原理47-51
• 4.6.2 鉆壓環(huán)控制算法51-52
• 4.6.3 鉆壓環(huán)控制系統(tǒng)仿真52-56
• 4.7 本章小結(jié)56-58
• 5 軟件實(shí)現(xiàn)58-68
• 5.1 STEP7開發(fā)環(huán)境介紹58-59
• 5.2 系統(tǒng)硬件組態(tài)59
• 5.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)59-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 6 典型工程應(yīng)用68-74
• 6.1 工程概況68-70
• 6.2 應(yīng)用結(jié)果評價(jià)70-72
• 6.3 本章小結(jié)72-74
• 7 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄A80-82
• 附錄B82-84
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文清單84-86
• 致謝86

【相似文獻(xiàn)】

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