“海洋石油981”钻井平台动力定位系统的设计探讨

“ 海洋石油 ９ ８ １ ” 钻 井平 台动 力定位 系统 的
设 计 探 讨
徐 鼎基 ，袁 飞晖 ，宋金扬
（ １ ．中海 油深水钻 井船工程项 目组，北京 １ ０ ０ ０ １ ６ ；２ ． 上海外高桥 造船 有限公 司，上海 位系统主要应用于钻井平 台及海上作业船舶 的定位系泊 ，它定位精度高 ，操作方便 、灵活 。相
机 、１ 个４ ８ ０ Ｖ低 压应 急配 电板 、２个 ６ ９ ０ Ｖ 钻井 变频 配 电板 、２个 ２ ３ ０ Ｖ 低压 主配 电板 、１ 个２ ３ ０ Ｖ 低
压应 急配 电板 、２ ４个 马达控 制 中心 （ ＭＣ Ｃ）等 辅助 配 电设备 ，总共 ２ ３ ５屏 的配 电板系 统 。另外 ，为
５ ４卷 增刊 １ ２ ０ １ ３年 １月
中 国 造 船 Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ ＢＵＩ Ｌ ＤＩ ＮＧ ＯＦ Ｃ ＨＩ Ｎ Ａ
Ｖｏ １ ． ５ ４ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ Ｍ １
Ｊ ａ ｎ． ２ Ｏ１ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ０ — ４ ８ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ ． ０ ０ ６ ２ ． ０ ８
推 力 的大 小 ，并对 船舶 （ 或平 台 ）上 各个 推进 器进行 推 力的分 配 ，进 而使 各推进 器产 生相 应 的推 力 ，
从 而使船 舶 （ 或平 台）保 持不 失位 的状 态 。其 主要特 点是 定位 成本不 会 随着 水 深 的增 加而 增加 ，并且 操 作也 比较灵 活和 方便 】 。论文 主要 描述 在“ 海洋 石油 ９ ８ １ ” 钻 井平 台上 的动力 定位系 统 的系统 组成 并
随着 科技 水平 的不 断提 高，人们对 海洋 进行 开发 和探索 的范 围越 来越广 ，逐步 由浅海 转 向深海甚 至超 深海 ，特 别是对 深海 领域 的油气 资源 开发 ，取 得 了长 足 的进步 。这 也促使 人们 日益重 视深海 作业 的浮式 生产系 统（ 包括半 潜式 平 台，生产储 油轮 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ ） 的研 究 。我公 司成功 交付 的 ３ Ｏ ０ ０ ｍ 深水 半潜式 钻井 平 台“ 海 洋石 油 ９ ８ １ ” ，属于第 六代 钻井 平 台，被誉 为南 海上 的“ 定海神针 ” ，它采 用 了当今 世界上 最 先进 的 ＤＰ 一 ３动 力定位 系统 。动 力定位 系统 （ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，简称 ：Ｄ Ｐ系 统１ 是一种 闭环 的控 制系 统 ，该系 统可 以不借 助锚 泊系 统 的作 用 ，不 断检测 出船 舶 （ 或平 台 ）的实 际位 置 与 目标 位 置 的偏 差 ，再 根据 风 、浪 、流 等外 界干扰 力 的影响 ，计 算 出使船 舶 （ 或平 台 ）恢 复到 目标位 置所 需
对于传统的锚泊定位 的方 式，快速发展 的动力定位 系统已成为许多船舶 操作定位 的最佳选择。论 文以“ 海洋 石油９ ８ １ ” 深水半潜钻 井平 台项 目为例 ，主要描述其 动力定位系统的系统组成并探讨其设 计思路和设计方法。
关 键 词 ：动力定位系统；系统组成；设计和探讨
０ 引 言
了Ｄ Ｐ系统 更安 全 、可靠 的运行 ，平 台还 配备 了 ４个 ＤＰ专用 的 Ｕ Ｐ Ｓ不 间断 电源， 分别 给与 Ｄ Ｐ相关 的
中
国
造
船
学术论文
统 是独 立于主 ＤＰ和 备用 Ｄ Ｐ的控 制 系统 ，操作 者可 以通 过安装 在操 作 台上 的切 换按 钮 ， 来 进行 主 ＤＰ 或 备用 ＤＰ与 操纵杆 系 统 的模 式切 换 ，此 时 ，操 作者 可 以通过操 纵面 板来 完成平 台 的定位工 作 。在 操 纵杆 的控 制模 式下 ，操作 者也可 以选择 自动艏 向 （ Ａ ｕ ｔ ｏ Ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ）、 自动 定位（ Ａｕ ｔ ｏ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 、位 置保 持（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ ） 等 功能 ，来达 到平 台定位 的 目的 。 １ ． ２ Ｄ Ｐ 一 ３控制 系统在 平 台定位 中的重 要作 用 在 此项 目中， ＤＰ传感器 主要 包括 ：风速 风 向仪 （ Ｗｉ ｎ ｄ ）、电罗经 （ Ｇ ｙ ｒ ｏ ）， 运 动参照 装置 （ Ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｕｎ ｉ ｔ ， 简称 ：ＭＲ Ｕ）。风速 风 向仪主要 是测 量风 的方 向和速 度 ；电 罗经 主要 是测量 平 台的位 置 ，而 ＭＲ Ｕ 则可 提供 平 台在 横摇 、纵 摇和垂 荡 时（ 即数学模 型 中 ｘ轴 、Ｙ轴 和 ｚ轴 ，三个方 向） 的运 动状态 ，并把在 这三 个方 向上所 测量 到 的关于平 台的偏移 方 向和偏移 速度 的数据 提供 给 Ｄ Ｐ ３控 制系 统作 为参 考 。根 据 ＤＰ ． ３分 隔和操 作者 实 际的要求 ，在平 台上 不 同的位 置安装 了四个风速 风 向仪 ，三 个 电罗经 和 ＭＲ Ｕ。在 工作 时 ，它 们被 分 为三组 ，其 中一 组包含 了两 个 风速风 向仪 （ 用 于连接 主 ＤＰ 系统 ）、一个 电罗经 和一 个 ＭＲ Ｕ，而 另外两 组每 组分别 包含 有一 个风速 风 向仪 、一个 电罗经和 一个 ＭＲ Ｕ。Ｄ Ｐ 一 ３控 制系 统可 根据 三组传 感器 所测量 的数 据与 Ｋ ＡＬ ＭＡＮ 滤波 器 内所得 到 的浪 流估 算值 ，
讨 论其 设计 思路和 设计方 法 。
１ Ｄ Ｐ 一 ３动力定位 系统 的系统组成
根据 国 际海 事 组织 （ Ｉ ＭＯ）的定义 ：动力 定位 系统包 括动 力源系 统 、推进 系统 和动 力定位 控制 系
统 。 因此 ，动 力定位 系统 的设 计主要 是指 这三 个系 统 的设计 。 在“ 海洋 石油 ９ ８ １ ” 项 目上 ，ＤＰ 一 ３动 力定位 系统 也包括 这三 大系 统 。 （ １ ）动力 源系 统 ：向 ＤＰ动 力定位 系 统提供 动 力的所 有设 备和 系统 。主 要包 括 ８台主发 电机 组 、 ４个 １ ｌ ｋ Ｖ 中压 配 电板 、４个 ４ ８ ０ Ｖ 低压 主配 电板 以及 Ｐ ＭＳ功 率管 理系统 。另外 还包 括 １台应 急 发 电