自升式海洋钻井平台升降系统的分析与研究

合集下载

海洋平台结构作业——自升式海洋平台升降结构

常见自升式海洋平台升降结构对比分析班级：学号：姓名：目录一、自升式平台简介 (3)二、现有常见升降结构 (4)1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置 (4)2、方壳型桩腿—双环梁液压升降装置 (6)3、桁架型桩腿一齿轮齿条升降装置 (7)三、升降系统的对比 (8)1、桩腿结构形式对比 (8)2、触底形式对比 (9)3、升降装置对比 (10)4、动力源对比 (11)一、自升式平台简介自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是我国海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，由于其作业稳定性好和定位能力强，在大陆架海域的油气勘探开发中居极其重要的地位。

自升式平台主要由平台主体、桩腿、升降锁紧装置、钻井装置(包括动力设备和起重设备)以及生活楼(包括直升飞机平台)等组成。

平台在工作时用升降装置将平台主体提升到海面以上，使之免受海浪冲击，依靠桩腿的支撑稳定的站立在海底进行钻井作业。

完成任务后，降下平台主体到海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，即可拖航到下一个井位作业。

因此，支撑升降系统的结构对自升式海洋工作平台的安全有着至关重要的作用。

自升式平台的工作状态如图一所示。

图一二、现有常见升降结构支撑升降系统作为自升式平台中的核心部分，在平台的设计建造中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响到平台的安全和使用效果。

最常用的升降装置是齿轮齿条式和顶升液压缸式。

具体可见下表壳体桩腿是封闭型桩腿，其桩腿截面有圆形和方形两种形式；桁架式桩腿截面有三角形和四方形两种形式。

不同截面形状的桁架式和壳体式桩腿与不同类型的升降驱动方案相互组合，衍生出多种能够实现升降平台功能的支撑升降系统类型。

1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置销子、销孔和项升液压缸是一种升降装置。

系统原理图如图二。

图二每一桩腿有两组液压动作的插销和一组顶升液压缸。

当装在环梁上的一组环梁销插入到桩腿的销孔中时，一组顶升液压缸的同步动作即可使环梁及销子带动桩腿(或平台主体)升降一个节距，然后进行换手：将锁紧销推入到桩腿的销孔中，退出环梁销，液压缸和环梁复位，下一个工作循环开始。

自升式钻井平台升降控制系统设计与优化研究

自升式钻井平台升降控制系统设计与优化研究
张曙光
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()10
【摘要】本文探究了自升式钻井平台升降控制系统的设计方法,并对钻井平台的水平控制和桩腿电机的同步控制进行了优化分析。

该系统由动力传动、升降控制和传感器三个模块构成,采用DCS分布式结构,以中央工控机作为上位机,PLC控制箱作为下位机。

前端传感器采集载荷、速度、水平度等信号后,上传至工控机并完成分析处理,然后生成相应的调控指令并发送给下位机。

利用下位机控制桩腿上的电机完成升降操作,保证了钻井平台的水平与稳定。

在钻井平台上布置水平仪,将水平方向上的位移偏差转化为速度偏差,对桩腿进行独立调控,达到水平控制优化的目的;对桩腿电机使用耦合控制模式,保证了电机在和均衡、同步运行,达到了同步控制优化的目的。

【总页数】4页(P36-39)
【作者】张曙光
【作者单位】中国石油大学(华东)信息与控制工程学院;中海油田服务股份有限公司一体化和新能源事业部
【正文语种】中文
【中图分类】U674.38
【相关文献】
1.自升式海洋钻井平台升降装置同步控制
2.深水自升式钻井平台升降控制系统设计
3.简述自升式钻井平台升降装置控制系统设计
4.自升式海洋钻井平台升降系统多电动机同步控制研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

自升式海上钻井平台液压升降系统解析

自升式海上钻井平台液压升降系统解析摘要：本文对海洋平台液压升降系统以往的情况，对液压举升系统的结构，工作过程，液压控制系统进行分析。

关键词：液压升降系统；分析介绍一.引言自升式海上钻井平台液压升降系统，由一组独立的海上钻井平台提高液压驱动系统，确保桩腿可以克服泥砂带来阻力和自身重力，将桩腿插入或拔出海床和升降平台。

根据升降平台、操作、自储存、预压等的重量计算出压力条件下的重量和重力，确定正常的起重能力，预提升系统容量的提高起升速度。

液压升降系统的设计平台应满足以下功能：确保系统有足够的力量去克服阻力和平台的重力，将桩体腿插入或拔出；在桩腿的工作过程，转动应平稳，无卡阻现象；插桩或桩过程，液压能满足一定的节距的要求；系统设计自锁液压升降系统，在各种工作和非工作状态时，该系统可以实现自锁，由计算机或控制台命令完成升降工作。

二.国内外自升式海上钻井平台现状随着陆地油气资源开采力度的日渐加大和油气储量的不断减少，占全球资源总量约34%的海洋石油资源已成为人们关注的焦点和新一轮油气勘探开发的热点。

海洋钻井平台作为海上油气勘探开发的重要装备之一，目前已在世界范围内受到了普遍关注。

受海洋作业恶劣环境的影响，海洋钻井平台技术发展在近十几年中发生了重大变化，人们已经不再满足于过去传统的平台装备技术和钻探方式，而是逐渐将目光从浅海移向深海、由浅油气层转向深油气层、由简单地质层转向复杂地质层等，从而使得海洋钻井平台装备也随之由过去比较单一的固定式、自升式等装备发展到技术先进、控制性好、钻探能力强、适应范围广的钻探船、半潜式平台等勘探开发装备上来，并已成为当前和今后一段时间内世界海洋油气勘探开发的必然趋势。

纵观世界海洋钻井平台的发展历史，自1887年世界上最早的海上石油勘探开发工作起源以来，直到50多年以后，也就是20世纪40年代末期，海上石油工程才开始有了新的起色并发生了较大变化。

当时世界范围内共有3个国家能够从事海上石油开发工作，所用的平台都是固定式平台，且结构和钻井方式均比较简单，平台适应水深的能力只有几十米。

自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析

压马达，可使升降系统针对不同的载荷采用不同的速度，这样节省了平台升降的时间；③采用大扭
矩、低转速的液压马达可减小减速箱的传动比，从
而减小其尺寸和造价。从操作方式及故障率来看，两种驱动升降方式
均需设置集中控制台和桩边控制台，集中控制台内
２齿轮齿条升降系统的设备组成
自升式平台的桩腿齿条是沿桩腿圆筒或玄杆铺升降系统传
动装置的末端，整个升降系统的动力由电动机或液
压马达输出，通过联轴器传输到传动装置，再由传动装置传递给小齿轮，最后通过小齿轮驱动齿条作
翔
Ｔｕｒ … ｏｎ
（７ｔ０）１
ｃ
一条棠茎
Ｂ８０００Ｎ・以上。目前国内缺乏这种大速比减速００ｍ
机构的设计制造经验，对于其受力分析、动力学研究、振动噪声控制、弹性啮合原理以及载荷分配等
每座平台典型的电动齿轮齿条式升降系统的主
齿轮齿条升降的方式比较多。所谓齿轮齿条式升降
系统就是在平台的每根齿条上设置几个小齿轮，齿条及其对应小齿轮数量根据平台所要求的举升能力
和平台总体要求加以确定。动力通过桩边马达驱动
直线运动，从而带动桩腿或平台进行升降作业。对
ｌ圈梁；２平台主甲板；３顶升油缸；４升降室顶饭；一 — 一－
于一个三根绗架式桩腿的自升式平台来说，每一个桩腿上都有三根玄杆，每根玄杆上设有两道齿条，每道齿条上有上下两个小齿轮与之啮合（图３，见）每一对啮合齿轮及其驱动、传动装置构成一个升降单元，一般来讲，升降系统由数个或数十个升降单

自升自航式海洋平台液压升降系统设计与仿真

自升自航式海洋平台液压升降系统设计与仿真魏卓;李德堂;陈树坤;苟瀚儒;刘文静;方懂平【摘要】为突破升降系统设计制造的关键技术,以金海重工公司建造的90 m自升式海洋平台为研究对象,对平台的液压升降系统进行设计计算,利用AMESim软件对液压升降系统进行建模仿真,按实际工况设置各仿真元件的具体参数以保证仿真准确性,通过升降试验进行验证.仿真结果和试验结果表明:设计的升降保护装置可以消除液压系统故障对升降系统的影响,升降系统响应迅速、运行稳定,能满足各工况下的升降需求,可为自升式海洋钻井平台升降系统的设计研究提供科学参考.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】6页(P26-30,46)【关键词】自升式海洋平台;升降系统;AMESim仿真;升降试验【作者】魏卓;李德堂;陈树坤;苟瀚儒;刘文静;方懂平【作者单位】浙江海洋学院船舶与海洋工程学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院船舶与海洋工程学院,浙江舟山316000;金海重工股份有限公司,浙江舟山316291;浙江海洋学院船舶与海洋工程学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院船舶与海洋工程学院,浙江舟山316000;金海重工股份有限公司,浙江舟山316291;舟山巨洋技术开发有限公司,浙江舟山316000【正文语种】中文【中图分类】TH1370 引言21世纪将是海洋经济时代，据相关资料统计[1]，90%的海底油气资源都在大陆边缘的近海区域，活动式海洋钻井平台因其适宜在浅海进行作业而得到广泛使用。

目前主要在海上使用的4种可移动钻井平台分别是坐底式钻井平台、半潜式钻井平台、自升式钻井平台和钻井船[2]。

其中，自升式钻井平台是目前我国海洋石油开发中使用最多的一种钻井平台[4]。

自升式钻井平台的升降系统主要有2种：齿轮齿条式和液压油缸顶升式。

齿轮齿条式升降的优点是升降速度快、操作简单、易对井位，缺点是齿轮齿条式升降设备价格贵、制造难度大。

自升式钻井平台升降系统图例详解

图解自升式钻井平台升降系统（原创）3664人阅读| 3条评论发布于：2010-3-30 15:35:00海洋石油平台分类：采油模块自升式钻井平台半潜式钻井式平台储油船（FPSO）集储油和动力供给平台目前,我从事的工作是以自升式钻井平台建造工程，以平台电气系统设备调试为主要工作，下面介绍自升式钻井平台的概况及重要系统：升降系统。

我曾经参与制造的自升式钻井平台有：JU2000E系列：1~6号；中油海L780-1、L780-2；中海油937(CJ46)；中油海胜利十号。

自升式钻井平台组成：主船体：主甲板面主要承载起重设备；钻井作业配套设备；通风设备；锚机设备；救生筏及悬臂梁液压滑移设备等；机舱机械甲板主要承载主发电、供电系统；暖通空调设备；海水、淡水设备；泥浆、钻井辅助设备；消防系统等；生活区：应急发电、应急供电系统；钻井办公、休息区；餐饮服务间；无线电通讯室；升降控制台；中央DCS系统控制室；救生艇；飞行甲板区；钻井作业区（悬臂梁及钻台）：井架设备；钻台设备；防喷器设备；高压泥浆管线设备悬臂梁设备等；升降系统组成：一升降控制台：CENTRAL CONTROL CONSOLE二升降MCC：JACKING MCC三桩腿单元：LEG UNIT升降马达：JACKING MOTOR桩腿单元:桩腿单元是升降系统的重要组成部分，大部分钻井平台有三条桩腿，它起到将船体支撑在水面上，以便于进行水上钻井作业，同时，根据不同地域水深情况调整适合平台作业的水深高度，使悬臂梁移出达到钻井工位进行钻井工作。

平台的桩腿位于平台主船体的承重端点位置上，一般有三个桩腿，呈花架结构；它的升降移动是靠齿轮齿条传动，齿条间距：319.186mm；升降移动速度：0.45m/min；由升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在装腿上的齿条咬合达到传动效果，每个桩腿有三个玄管，每个玄管基础支架上有4~6个升降电机，使升降输出动力可靠；升降电机的组成与排列下图背面排列有三组六个电机。

自升式海洋钻井平台升降系统齿轮齿条啮合接触分析

许用应力[σ](M Pa) 齿条小齿轮 321.5 556.7
规范，一般认为对于这种低速、重载、开式齿轮齿条的强度校核，以齿根弯曲应力强度校核为主。该文利用有限元分析软件作为工具，采用接触分析自升式钻井平台齿轮齿条强度校核进行探讨。
。平台单桩最强度为51k s i （3587 k g/c m 2）大承载力为6 0 0K I Ps （272.2 t/小齿轮），齿轮齿条具体数据如下：齿轮： 3/16"pit ch7齿渐开线齿面齿轮齿轮厚度： 8.5" 齿宽： 8.3074" 分度圆直径： 37.833" 齿轮材料： SAE4340 齿条：直线齿面齿条厚度： 5" 齿根深： 5.333" 齿顶高： 5.177" 齿条材料： AISI 8735
58
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
材料屈服强度校核
计算应力σ(M Pa) 299.4 348.5 σ＜[σ] 满足满足
2 计算模型
为了模拟齿轮齿条啮合机构，在建模时，需要定义齿轮、齿条接触面为接触对，在计算上属于非线性接触问题。目前，计算非线性接触问题有许多方法，例如罚函数法、拉格朗日乘子法等。罚函数法和拉格朗日乘子法各有优缺点。其中罚函数法不能灵
2014 NO.19 Science and Technology Innovation Herald
工业技术
图3
有限元模型
图4
整体计算结果
鉴于自升式钻井平台齿轮和齿条使用中的实际润滑情况，计算中考虑 0.2 的滑动摩擦系数。

海上自升式平台电动升降装置的研究

海上自升式电动升降装置的研究自升式钻井、采油平台及试油作业平台都有升降装置，它的主要功能是，当自升式平台移位时，通过升降装置把平台升离水面，为海上作业做好准备，作业结束后，再把平台降回水面，升起桩脚，使平台重新恢复成漂浮状态，准备拖航至下一个井位作业。

据1955年至今的统计，在所有海上移动式平台中，自升式平台的事故占全部平台事故损失数量的75%。

分析证明了，自升式平台的事故有一半以上发生在拖航和升降平台的时候。

所以对自升式平台升降系统的设计是至关重要的。

1 升降系统的机构形式以三角型平台胜利作业一号为例，如图1所示，在每个角上均有一根三角形桁架型插入式电动单齿条桩腿。

升降装置的传动部分为齿轮齿条传动方式，它主要由固定在桩腿上的齿条及固定在船体上的升降船传动装置—小齿轮、减速箱、电动机和制动器所组成。

每根桩脚有3条齿条各对应有3套升降船装置，而每套传动装置由一台电动机、一台制动器、一台减速器、一台减速箱和一个小齿轮组成。

这样，每根桩腿由3X3传动装置，全平台有3根桩脚，共有27套电动升降船传动系统。

每套升降装置电动机的伸出端装有电磁圆盘式制动器，制动器的制动转矩不小于电动机额定转矩的2倍。

2 升降系统的同步性每根桩脚腿的3X3台电动机和制动器由同一电源，同一组正、反转接触器供电给9台并联电动机和制动器，以保证每根桩脚的3套齿轮条传动装置的同步性。

如果3X3台电动机或制动器，由于接触器动作失灵、主触点接触不良或电缆断芯均会破坏同步性造成整个传动装置的损坏，严重的将会损坏齿轮、齿条。

3 工作过程载荷分析升降系统各工况负荷状况可根据图2分析如下：第一工况（0~t1）：时间约10min 。

平台开始从浮动状态升船，到平台离开水面为止，一个小齿轮的受力情况是从空载逐渐加大，最后达到额定负荷，这种工况电动机和小齿轮承受一样负荷，平均值为（890+710+800）/3=800kN 。

第二工况（t1~t2）：时间约12min 。

自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析 (1)

随着海洋开发战略的不断发展，对于海洋工程装备的需求将日益旺盛，从自升式海上平台升降系统的发展趋势来看，应着手研究开发电驱动式升降系统。
参考文献 [1] 《自升式海洋平台齿轮齿条升降系统的研究》作者：孙永泰
《石油机械》 2004-10-10. 收稿日期：2011-03-09
以每种新的传动形式的升降机构都需要进行破坏试
见表1电动齿轮齿条升降系统厂家名称法国blm荷兰msc美国letourneau驱动方式电动机驱动电动机驱动电动机驱动自升式海上平台升降系统汇总升降单元型号额定提升力c50180tc105270t150t300t170t200t450t270t320t360t齿条型式升降单元布置方案预压拔桩提桩等等每种工况过程中升降机构的受力状况以及升降速度的变化都需要进行分析否则对于升降系统的结构形式和传动方式选择都无法进行
725KIP 800KIP
(320t) (360t)
单边齿条布置：18
机构的设计制造经验，对于其受力分析、动力学研
究、振动噪声控制、弹性啮合原理以及载荷分配等
（2）国内方面
方面还需要进一步的研究；
近几年，国内从事海洋工程的各大公司和科研
（3）高强度超大模数齿轮的设计与制造与齿条啮合的小齿轮为超大模数齿轮，模数一
驱动升降单元型号齿条
升降单元
受力状况以及升降速度的变化都需要进行分析，否名称
则对于升降系统的结构形式和传动方式选择都无法法国
BLM
进行；
方式
电动机驱动
（额定提升力）型式
布置方案
C50 (180t) C105 (270t)
齿条数/桩腿：2 双边齿条
C50 布置：36 或单边齿条

海上钻井平台升降系统控制方案研究

1 海上自升式钻井平台概述自升式钻井平台升降系统主要可分为两类，即齿轮齿条升降系统和孔穴插销升降系统。

由于齿轮齿条升降系统具有操作简便、易于对位和并位，以及升降速度快等特点，为适应海上恶劣的勘探条件，新型自升式钻井平台中多采用了这种升降系统。

本文也主要以齿轮齿条式升降系统为例，研究与探讨了其控制操作方案。

2 海上钻井平台升降系统的动力方案与结构组成2.1 动力方案选择齿轮齿条升降系统按照动力驱动方式的不同，主要分为电驱动方式与液压驱动方式这两种。

其中齿轮齿条电驱动升降系统，即是齿轮箱通过电马达驱动，再带动小齿轮的运转和桩腿的升降动作；齿轮齿条液压驱动则是采用液压马达进行驱动。

然而在实际应用中发现，液压驱动方式的故障率更高，而且需要额外添加一个液压站，成本更高，因此在实际应用较少。

在本文中，选择电驱动作为齿轮齿条式升降系统的动力方案。

2.2 结构组成齿轮齿条电驱动升降系统的结构主要是由动力驱动系统、动力传动系统以及升降控制系统这三大部分所组成。

其中，动力驱动系统和动力传动系统主要由电马达、齿轮箱、齿轮齿条、减速机构等组成。

而升降控制系统作为整个海上钻井平台升降系统的关键所在，其不仅需要控制电机的运行和桩腿的升降，还需要通过对桩腿高度的实时控制与监测，以保持平台面的水平。

本文研究的升降控制系统采用了分布式控制方案，并基于可编程逻辑控制器PLC实现现场各个升降点的系统控制与全过程监控，从而全自动的实现了平台与桩腿的同步升降、自动测量、过程显示、姿态纠正、故障报警等多项功能。

3 海上钻井平台升降系统的控制方案3.1 总体控制方案海上自升式钻井平台升降系统采用了分布式的控制方案，在桩腿与平台的升降过程中实现了全自动的控制、定位与监视功能。

整个分布式控制方案的系统结构可以分为三层。

第一层为中央控制室：包括了显示器、工控机、ET200从站等，其功能是便于人机交互，实现全过程的监控；第二层为配电室：包括了变频控制PLC主站、封装控制单元、变频控制单元等等，其中变频控制PLC主站是整个控制方案的核心元件，其功能主要用于控制所有电机的正常运转；第三层为现场控制箱：包括了3个桩腿和PLC控制箱、现场总线PROFIBUS-DP与PLC控制箱、中央控制器相连接，从而实现各层间的数据信息传递，保证了数据信息的分散控制与集中化处理。

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置动态响应分析

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置动态响应分析程文龙西安石油大学机械工程学院710065摘要: 自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动力学特性对平台结构安全性能具有极其重要的影响。

本文在动力学分析的基础上，建立了多对齿轮齿条啮合下升降装置的动力学模型，研究了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律，同时利用Soildworks与ADAMS 联合建模方法，进一步分析了升降装置最大负载工况下齿轮齿条之间的接触力以及齿轮转速随时间的变化规律。

研究结果表明，齿轮齿条升降装置齿轮的输出转速因内部激励的影响随时间发生变化，并且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性; 在同一工况条件下，相对于齿条对称分布的两个齿轮，同一时间受到的径向力的大小相等，方向相反，并且切线方向的接触力大小之和均约等于负载。

研究结果可为自升式海洋钻井平台齿轮齿条起升系统的优化设计提供参考!关键词:海洋钻井平台; 齿轮齿条升降装置; ADAMS; 动态响应; 啮合刚度0 引言升降装置作为自升式海洋平台的重要设备，它的主要作用是：当自升式平台到达海上井位时，通过升降装置把海洋平台主体升至水面工作位置，为海上作业做好准备；作业结束后，再将船体降回水面。

升起桩腿，使平台重新恢复成漂浮状态，准备拖航至下一个井位作业[1]。

随着自升式海洋平台向更深水域发展，升降装置多采用电动齿轮齿条式[2]。

电动齿轮齿条式升降装置多用于桁架式桩腿，它由电动机经过减速机构带动齿轮传动，使齿轮与桩腿上的齿条啮合[3]，从而完成平台主体和桩腿之间的相对运动。

当电动机处于制动状态时，则可将平台主体固定于桩腿的某一位置[4]。

本文应用Soildworks软件对齿轮齿条式升降系统进行参数化建模，将其装配模型导人到ADAMS软件中．建立虚拟样机模型[5]。

继而对该模型进行动力学仿真，得到其转速、接触力等特性曲线，并对其进行分析，为动态特性优化进行理论指导。

1三维实体建模齿轮齿条升降装置采用齿轮齿条啮合的传动方式带动船体升降。

深水自升式钻井平台升降控制系统设计

近年来，随着世界经济的持续高速发展，全球对原油资源消费需求量将进一步增大。受陆地资源的逐渐减少、濒临枯竭的威胁，世界上很多国家开始将目光转向海洋，通过钻井技术获取石油等海洋资源，由此推动了钻井平台的发展 … 。移动自升式平台不仅可以作为钻井、修井和生产平台，而且还可以作为整治港口的作业平台，因此海洋自升式钻井平台设计与研究是非常有意义的一项工作。
论设计基础上缩小１００倍的模型，整体结构如图１
所示。在现场，桩腿插入海底支撑并固定平台，通
过电机驱动齿轮齿条升降装置，使平台完全或部分
露出水面，形成不受波浪影响的稳定平台。
目前，关于自升式钻井平台升降系统的研究主要集中在环境载荷分析、结构优化及相关的控制系
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５— ５０９Ｘ．２０１３．０８．Ｏ１３
深水自升式钻井平台升降控制系统设计
马爱军，周金鑫，唐文献，齐继阳
（江苏科技大学机械电子工程学院，江苏镇江２１２００３）
平倾斜度，３个电机的电流、电压、频率等各种参数进行监测，并对电动机启动、停止进行控制。

自升式钻井平台设计专家系统的研究与应用

《装备制造技术）ｏ１）ｌ年第８２期
自升式钻井平台设计专家系统的研究与应用
初新杰１１
（．国海洋大学，１中山东青岛２６０；．６０３２胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营２７１）５０７
摘要：究了自升式钻井平台设计知识库构建技术和专家系统推理分析技术，研建立了自升式钻井平台实例库、则规库和综合数据库，编制了自动知识库获取程序，并将研发的设计专家系统应用于自升式平台的方案设计，提供的平台实例库、则库、规综合数据库以及推理分析程序为自升式钻井平台的方案设计提供了技术支持，可显著提高平台的设
数据库系统用于组织和存取大量数据的管理，
１平台数据库建立
１１平台数据库的特点．自升式钻井平台设计专家系统的数据库设计与
常规的数据库设计有所不同。常规的数据库系统，多都是工程数据库，用来组织和管理工程设计方面大量的非图形数据［本系统是工程设计与专家系统的２］，有机结合，因此系统的数据库具有自己鲜明的特点。系统的数据库，括知识库和综合数据库。在系统的运行推理过程中，知识库为系统提供必需的知识，帮助系统完成问题的整个求解过程，数据库数据本身不发生改变；综合数据库主要存取系统运行过程接口，并通过数据库接口与数据库相连，实现对数据中出现的动态数据，包括初始输入，中间结果和答案库进行检索、插入、删除或更新等操作。输出等随着系统的推理而产生的数据。

JYM―J20054型自升式海上钻井平台升降系统研制

JYM―J20054型自升式海上钻井平台升降系统研制摘要：安装有国内首制并拥有完全自主知识产权升降系统的“DSJ300-3”和“CP300-3”两座自升式海洋石油钻井平台，已分别在大连重工和辽河重工下水站桩。

这两座平台应用的JYM-J200/54型升降系统均由广东精铟海洋工程股份有限公司自主研发，设备整体制造及试验过程由中国船级社（CCS）专家组全程监控，并取得CCS产品证书。

同时，JYM-J200/54型升降系统整体设计通过了美国船级社（ABS）总部审核；控制系统可靠性通过了挪威船级社（DNV）验证。

关键词：自主知识产权；升降系统；自升式钻井平台中图分类号：TE923 文献标识码：AAbstract：Install the domestic first and have complete independent intellectual property rights of the lifting system “DSJ300-3”，“CP300-3”two self elevating offshore oil drilling platform，were in Liaohe heavy water station.JYM-J200/54 type lifting system of the two platforms used by Guangdong refined indium machinery limited company independent research and development，equipment certificate of CCS products. At the same time，JYM-J200/54 type lifting system design through the USA Classification Society （ABS）Americaheadquarters to review；the reliability of the control system through the Norway Classification Society（DNV）verification.Key words：Independent intellectual property rights；lifting system；jack up drilling platform1 前言安装有国内首制并拥有完全自主知识产权升降系统JYM-J200/54的“DSJ300-3”平台2014年3月在大连重工下水站桩（图1），“CP300-3”平台2014年7月4日在渤海装备辽河重工下水（图2）。

自升式钻井平台液压升降系统常见故障的诊断与处理

自升式钻井平台液压升降系统常见故障的诊断与处理摘要：升降系统为自升式海上钻井平台最关键装置，其性能好坏直接影响平台的安全使用。

本文以“**”海上钻井平台齿轮齿条式液压升降系统为例，就其升降作业的常见故障，总结分析，提出典型诊断与处理方法。

关键词：自升式钻井平台液压升降系统常见故障诊断处理世界上第一波海洋钻井平台建造高潮开始于20世纪70年代末，受后期装备升级改造、附属设施增加和海洋作业环境恶劣等多种因素影响，近年来，早期建造自升式钻井平台升降能力受限、系统零部件老化现象凸显，导致升降故障频发，严重影响平台安全和生产。

分析总结自升式平台液压升降系统常见故障的诊断与处理方法，对预防平台升降事故、提高平台自持力具有重要意义。

一、自升式海上钻井平台升降系统构成自升式钻井平台主要由船体、钻井系统、动力系统和升降系统组成。

升降系统安装在平台桩腿与船体连接处，按动力源种类可分为液动和电动，按升降形式可分为顶升液压缸式和齿轮齿条式。

现运营的早期建造自升式平台较多采用齿轮齿条液压升降系统，该系统整体分为液压源、管系、各控制阀、状态检测单元、控制系统、马达、减速机构和桩腿桩鞋8个部分，根据各平台不同实际情况，每个桩腿配以4套至12套不等马达装置，泵站或每个桩腿单独布置或整体布置于一起。

平台升降指令由主控台发出，在控制管线油液流向的同时操控刹车电磁阀等阀件动作，实现解刹和马达转动，后经减速齿轮副（一般为两级）将运动传递到桩腿齿条，实现平台升降。

二、“**”钻井平台液压升降系统简述“**”钻井平台为4腿自升式、钢质非自航，主体平面接近长方形，作业水深3-30米。

平台每根桩腿上设置2根齿条，每根齿条上配备2个马达，共计16套，设1个集中液压站、1个中控台。

2.1系统主要参数动力源：电液、共7套泵组齿轮传动比：26.94：1 小齿轮为7齿总额定升降能力：9600千磅工作位置总承载能力：19200千磅升降速度：可调，可变载荷最大时最大可达60英尺/小时安全特性：能源故障时自动转入锁死状态2.2系统电路组成该平台升降系统电路组成按功能简单分类为：24V直流电路：主要给继电器、电磁阀、电路板及各指示灯供电5V直流电路：给计算机（中心处理机）、其它固态继电器、升降高度信号接收板等供电110V交流电路：给升降高度传感器前面的变压变压器供电，通过紧急制动开关给马达刹车电磁阀供电，给部分继电器供电。

自升式海洋钻井平台升降系统的分析与研究

自升式海洋钻井平台升降系统的分析与研究作者：吴碧珺来源：《科技创新与应用》2015年第16期摘要：随着世界经济的飞速发展，海洋开发己经成为世界技术革新的重要内容，而海洋油气田的开发又是现今海洋资源开发利用的重中之重。

自升式海洋钻井平台是海洋油气勘探和开发的主要装备。

目前，国内使用的钻井平台中的控制系统基本都由国外制造，国内对其升降系统的分析相对较少。

所以，探讨和研究这一方面的内容意义深远。

关键词：自升式平台；升降系统；齿轮齿条式1 概述升降系统是自升式海洋钻井平台的关键部分。

其位置位于平台的主体和桩腿的交接处，作用是让桩腿和船体作相对的上下运动，从而使得平台主体能上下移动并将其固定在桩腿的某一位置。

根据升降系统结构形式的不同，一般可分为液压油缸式升降系统和齿轮齿条式升降系统。

液压油缸式的优点是：油缸的结构简单，力的传递直接，安全性高。

缺点是：桩腿升降框架的结构庞大，用钢量很大，操作的工序相对更复杂。

齿轮齿条式的优点是：升降运动连续性好，传动的速度快，可调速，受载均匀，操作简单，井位易对准。

缺点是：齿轮齿条的制作难度大，成本高，控制相对复杂。

由于海洋环境比较恶劣，平台升降所需要的时间对于平台的安全性就显得非常重要，同时运用齿轮齿条式升降平台可减少平台的就位费用，因此目前多采用此类系统。

2 齿轮齿条升降系统的设备组成齿轮齿条式升降系统通常由升降装置、升降框架、导向装置、桩腿以及电控系统组成。

升降装置一般由电动机、减速箱、制动器、小齿轮等组成，如图1所示。

电动机以前常用的是滑差式电机，后来变频技术越来越成熟，而且控制方便，于是逐渐取代了滑差式电动机。

减速箱一般由平行轴轮系和行星轮系两部分构成，速比很大，有的甚至上万。

制动器通常选择的是电磁圆盘式，其扭矩一般不小于1.2倍的暴风载荷。

小齿轮由高强度合金钢经特殊工艺加工而成，齿数一般为7齿，模数通常为80以上，目前世界上最大的小齿轮模数已经达到了110。

图1 齿轮齿条升降装置升降框架一般为封闭性环梁结构，如图2所示，它是连接升降装置和平台主体的框架，起承上启下的作用。

海上钻井平台升降系统的控制方案研究

海上钻井平台升降系统的控制方案研究摘要：海洋移动式平台是海洋油气勘探、开发的主要设备。

确保海洋平台平稳、精确、可靠地升降并长期安全运行，是平台设计中的一个重要关键技术。

该文从工作原理、硬件配置以及具体实施方案等方面介绍了自升式海上钻井平台升降系统多电机同步控制的难点并提出了解决方案。

关键词：海上钻井平台升降系统控制方式引言近些年，海洋工程市场异常活跃，国内各大船厂相继承接各种海洋工程项目，也逐步将海洋工程作为各大船企发展的一个主要方向。

自升式钻井平台作为海洋工程项目中的主力船型之一，也是国内建造数量较多的海洋工程项目，但由于国内船厂涉足自升式钻井平台的时间较短，现在国内船厂建造的绝大部分自升式钻井平台的基本设计都是由美国和欧洲设计公司完成。

本文希望通过对自升式钻井平台结构设计需满足的规范规则研究，进一步提高我们自升式钻井平台结构设计的能力，以达到自主完成自升式钻井平台结构设计的水平。

二.海洋钻井平台介绍自升式钻井平台是一种用于海上石油和天然气勘探、开采工程作业的钻井装置，其可以依靠自身的升降系统完成主体结构的上下升降作业，以达到在不同深度的海域作业的要求。

自升式钻井平台主要由主船体、上层建筑、桩靴、桩腿、升降系统结构、悬臂梁、钻台、和直升机平台几大部分组成。

在自升式钻井平台结构设计中，主要包括结构强度计算、材料选取、焊接设计三大方面。

下面我们就按照上述三大方面内容进行相关研究。

自升式钻井平台的主船体结构与上层建筑结构与船舶产品基本类似，这两个部位的结构强度计算主要被分为：有限元强度分析、结构疲劳及屈曲校核以及结构规范计算。

三.海上钻井平台升降系统的控制方案研究工作原理在传统的主从速度一转矩控制方式中，主站包含正常的速度环和电流环，而从站只拥有电流环，从站接收主站的速度环的输出作为其自身电流环的给定，从站自身的速度环在整个运行过程中不起作用；因此，在运行过程中一旦某个从站机械传动链发生断轴，该站就会因为负载突然变小，导致速度急剧增大，又因速度环不起作用，所以容易造成严重的飞车事故，只能靠超速开关动作来切断所有控制。

自升式海洋平台升降传动系统设计关键技术研究的开题报告

自升式海洋平台升降传动系统设计关键技术研究的开题报告一、研究背景及意义近年来，随着海洋工程的快速发展，大型海洋平台的建设需求不断增加。

例如，海上风电、海上油气开发等领域，在平台建设过程中，升降传动系统是一个重要设备，关乎到平台的稳定性和运行效率。

因此，对海洋平台升降传动系统设计关键技术的研究具有十分重要的意义。

二、研究目标本研究旨在开展自升式海洋平台升降传动系统的设计关键技术研究，主要包括以下目标：1.分析海洋环境对升降传动系统的影响，确定升降传动系统的设计参数。

2. 研究自升式海洋平台升降传动系统的控制策略，实现升降过程的控制和稳定。

3.研究升降传动系统的结构设计与工艺制造，保证系统的可靠性和稳定性。

三、研究内容本研究将主要围绕自升式海洋平台升降传动系统的设计关键技术展开研究，具体研究内容包括：1. 海洋环境分析与设计参数确定：通过对海洋环境进行分析，确定海洋平台升降传动系统的设计参数，包括升降高度、升降速度、承受载荷等。

2. 控制策略研究：研究自升式海洋平台升降传动系统的控制策略，实现升降过程的控制和稳定，包括PID控制策略、模糊控制策略、神经网络控制策略等。

3. 结构设计与工艺制造：研究升降传动系统的结构设计与工艺制造，保证系统的可靠性和稳定性。

包括结构材料选型、组合方式设计、工艺加工等。

四、预期结果经过以上的研究和实验，我们预期将得到以下成果：1. 海洋环境分析与设计参数确定：确定自升式海洋平台升降传动系统的设计参数，包括升降高度、升降速度、承受载荷等。

2. 控制策略研究：针对自升式海洋平台升降传动系统的运动特点，设计出一种适合的控制策略，保证升降过程的控制和稳定。

3. 结构设计与工艺制造：通过分析研究，确定适合自升式海洋平台升降传动系统的结构材料、组合方式设计、制造工艺等，保证系统的可靠性和稳定性。

五、研究方法本研究采用理论分析与数值模拟相结合的方法，具体分为以下几个步骤：1. 理论分析：通过文献查阅和专家咨询等方式，对海洋平台升降传动系统相关的理论知识和现有技术进行分析。

自升式海上钻井平台液压升降系统解析

自升式海上钻井平台液压升降系统由一套独立的液压驱动系统提供动力，确保桩腿可克服泥
土、砂石等带来的阻力和升降平台自身的重力，将桩腿插入或拔离海床以及升降整个平台。根据平台升降工况、作业工况、自存工况、预压工况的重量重心计算及环境载荷的计算结果，确定升降系统的正常升降能力、预压升降能力、船体升降速度。海上平台液压升降系统设计应满足以下功能：确保系统有足够的动力克服泥土、砂石等阻力与平台自身的重力，将桩腿体插入或拔离海
（）上插销卸载。控制主油缸继续缩回，直２至上插销纵向位置传感器发出信号停止动作。即上插销已经脱离桩腿内孔壁，载荷已经全部转移
到下插销；
销已经脱离桩腿内孔壁，载荷已经全部转移到下插销。
主油缸为桩腿提供主要动力，顶部与底部分别连接上环梁和下环梁机构。除此之外在主油缸上还安装了位移传感器与行程开关，协助主油缸与插销油缸协调工作。
销已经脱离桩腿内孔壁，载荷已经全部转移到上插销。（）下插销拔出。控制下插销油缸缩回，拔６销到位后，下插销水平位置传感器发出信号，系统自动停止插销油缸动作。（）重复步骤（）。７１