本文關(guān)鍵詞：新型張力系泊式水中生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)研究與軟件系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：石油勘探開發(fā)逐步向深水進(jìn)軍,針對南海深水油氣開采的問題,由大連理工大學(xué)黃一教授團(tuán)隊提出一種張力系泊式水中生產(chǎn)系統(tǒng)(STLP系統(tǒng))。但由于超深水海洋環(huán)境條件十分惡劣,使得STLP在生產(chǎn)運營過程中有被破壞的危險,為了提高STLP系統(tǒng)的自動化能力,確保系統(tǒng)能夠正常地生產(chǎn)工作,需要建立一套STLP系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)。通過不間斷、自動地實時監(jiān)測平臺關(guān)鍵部位、平臺整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及安裝海域環(huán)境條件等,來保證整個STLP平臺安全生產(chǎn)作業(yè),并且為STLP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析提供數(shù)據(jù)支持。論文以STLP超深水系統(tǒng)為對象進(jìn)行分析,對STLP平臺的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計并開發(fā)出配套的監(jiān)測軟件,本論文研究內(nèi)容如下：一,查閱文獻(xiàn),綜合慨括了國內(nèi)和國外海洋平臺災(zāi)害性事故發(fā)生的原因,及其的主要失效模式。利用ANSYS等有限元分析軟件對STLP系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度分析,得到STLP平臺系統(tǒng)的關(guān)鍵監(jiān)測構(gòu)件,以及關(guān)鍵監(jiān)測參數(shù),最后基于分析選擇相應(yīng)的測量傳感器。二,基于原型的現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù),對錨泊系統(tǒng)、立管系統(tǒng)、潛沒浮筒等進(jìn)行受力分析,確定監(jiān)測部位,并布置合適監(jiān)測傳感器,為STLP平臺優(yōu)化提供依據(jù)。三,由于現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)只能進(jìn)行局部監(jiān)測,無法體現(xiàn)整體運動狀態(tài),基于VR(Virtual Reality)的整個STLP平臺運動仿真系統(tǒng)可以彌補這方面的不足,能夠?qū)崟r全面地顯示STLP系統(tǒng)的運動狀態(tài),并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù),實時對STLP進(jìn)行動態(tài)仿真對三維顯示。四,基于STLP系統(tǒng)原型測量和STLP仿真系統(tǒng)設(shè)計,開發(fā)出一套適用于STLP系統(tǒng)監(jiān)測的通信方案,包括現(xiàn)場控制層和管理決策層通信協(xié)議,傳感器數(shù)據(jù)采集方案以及獨立遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。五、針對整個STLP監(jiān)測系統(tǒng),開發(fā)出STLP平臺實時監(jiān)測軟件。給出STLP系統(tǒng)監(jiān)測軟件的數(shù)據(jù)管理模塊、人機接口模塊和串口通信模塊的總體設(shè)計方案以及具體編程實現(xiàn)方法,使監(jiān)測軟件需滿足監(jiān)測和使用要求。
【關(guān)鍵詞】：現(xiàn)場監(jiān)測 原型測量 傳感器 三維仿真 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與集成
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀11-13
• 1.3 研究的目的意義及監(jiān)測難點13-15
• 1.3.1 STLP系統(tǒng)監(jiān)測的目的及意義13-15
• 1.3.2 STLP系統(tǒng)監(jiān)測的難點15
• 1.4 本文研究內(nèi)容15-17
• 2 STLP系統(tǒng)原型測量分析與監(jiān)測方案設(shè)計17-35
• 2.1 海洋環(huán)境監(jiān)測17-19
• 2.1.1 風(fēng)要素監(jiān)測17-18
• 2.1.2 浪要素監(jiān)測18
• 2.1.3 海流要素監(jiān)測18-19
• 2.2 潛沒浮筒結(jié)構(gòu)監(jiān)測19-23
• 2.2.1 潛沒浮筒有限元分析19-22
• 2.2.2 潛沒浮筒結(jié)構(gòu)監(jiān)測方案22-23
• 2.3 立管系統(tǒng)監(jiān)測23-30
• 2.3.1 剛性立管監(jiān)測設(shè)計理論24-29
• 2.3.2 立管系統(tǒng)監(jiān)測方案29-30
• 2.4 錨泊系統(tǒng)監(jiān)測30-32
• 2.4.1 錨泊系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測30-31
• 2.4.2 錨泊系統(tǒng)監(jiān)測方案31-32
• 2.5 柔性跨接管監(jiān)測32-34
• 2.5.1 柔性跨接管現(xiàn)場監(jiān)測32-33
• 2.5.2 柔性跨接管監(jiān)測方案33-34
• 2.6 小結(jié)34-35
• 3 STLP系統(tǒng)作業(yè)仿真系統(tǒng)設(shè)計與集成35-61
• 3.1 STLP系統(tǒng)作業(yè)仿真系統(tǒng)總體框架35-38
• 3.1.1 仿真系統(tǒng)總體框架分析35
• 3.1.2 OpenGL三維仿真35-38
• 3.2 FPSO和潛沒浮筒運動監(jiān)測38-42
• 3.2.1 STLP系統(tǒng)運動坐標(biāo)系38-40
• 3.2.2 FPSO和潛沒浮筒運動測量方案40-42
• 3.3 柔性跨接管運動仿真分析42-53
• 3.3.1 柔性跨接管分段模型42-44
• 3.3.2 柔性跨接管運動方程44-49
• 3.3.3 Newton-Raphson計算跨接管靜態(tài)張力及構(gòu)形49-51
• 3.3.4 柔性跨接管運動仿真算例51-53
• 3.4 STLP系統(tǒng)運動三維仿真設(shè)計53-60
• 3.4.1 STLP仿真場景構(gòu)建53-56
• 3.4.2 STLP場景漫游56-60
• 3.5 小結(jié)60-61
• 4 STLP監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與通信方案設(shè)計61-71
• 4.1 STLP監(jiān)測系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)總體設(shè)計61-62
• 4.2 STLP監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場控制層傳輸方式62-64
• 4.2.1 現(xiàn)場總線技術(shù)62-63
• 4.2.2 Modbus通信協(xié)議63-64
• 4.3 STLP監(jiān)測系統(tǒng)管理決策層傳輸方式64-67
• 4.3.1 STLP監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控64-66
• 4.3.2 STLP監(jiān)測系統(tǒng)獨立監(jiān)控66-67
• 4.4 STLP監(jiān)測數(shù)據(jù)采集67-70
• 4.5 小結(jié)70-71
• 5 STLP監(jiān)測系統(tǒng)軟件集成與開發(fā)71-95
• 5.1 軟件框架和功能設(shè)計71-74
• 5.1.1 監(jiān)測軟件主要開發(fā)工具71-72
• 5.1.2 軟件框架設(shè)計72
• 5.1.3 軟件功能設(shè)計72-74
• 5.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊74-79
• 5.2.1 數(shù)據(jù)管理模塊總體設(shè)計74-75
• 5.2.2 數(shù)據(jù)管理模塊功能實現(xiàn)75-79
• 5.3 人機接口模塊79-91
• 5.3.1 人機接口模塊總體設(shè)計79
• 5.3.2 人機接口模塊功能實現(xiàn)79-91
• 5.4 串口通信模塊91-94
• 5.4.1 串口通信模塊總體設(shè)計91-92
• 5.4.2 串口通信模塊功能實現(xiàn)92-94
• 5.5 小結(jié)94-95
• 結(jié)論及展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況100-101
• 致謝101-102

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本文編號：666260