1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 自升式海洋平台阀门遥控及压载系统设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 海洋资源丰富，海洋开发已成为全球经济与技术发展的重要组成部分，而海洋油气开发又是当今海洋开发的主要内容之一。海洋移动式平台式海洋油气勘探、开发的主要手段。除了钻井平台以外，生活动力平台、作业平台、生产储油平台等也可以采用移动平台的形式。海洋移动式平台中，目前数量最多的是自升式平台和半潜式平台。 海洋平台的建造历史可以追溯到 1887年再美国加利福尼亚所建造的第一座用于钻探海底石油的木质 平台。而钢质导管架平台则是在 1947 年首次出现于墨西哥湾 6 米水深的海域，伺候
2、，海洋平台得到了迅速发展。到 1978 年，钢质导管架平台的工作水深已达 312 米，而不久前高度为 486 米的巨型导管架平台也已安装于墨西哥湾 411 米水深的海域。 为了适应在不同水深范围内钻井， 1954 年出现了第一座自升式钻井平台 “加利福尼亚 1 号”。到 1960 年，大约有 30 座自升式平台在使用中，最大工作水深约 5060 米。 60 年代，自升式平台不仅在数量上大为增加，而且在结构上也得到了不断的改进，到 60 年代末，自升式平台的工作水深已达到 91.44 米（ 300 英尺）。在 70 年代，为了满足全世界勘探的需要，自升式钻井平台的数量迅速增加，到 70 年代末，
3、自升式钻井平台占移动式钻井装置的总数的一半。而到了 1985 年，此比例已达到 60%，自升式钻井平台的最大工作水深已达 137.16米（ 450 英尺）。 我国三大石油集团正在使用的自升式钻井平台仅 20 艘，其中 15 艘船龄已超过 20 年，“勘探二号”和“南海一号”甚至已到达 30 年，虽然很多平台做了改造，但只限于更换部分设备和改善生活设施，性能上没有大的改变。国内现有的自升式钻井平台，即使加上正在建造或近期打算开工建 造的几艘平台还是远远满足不了需要。 自升式钻井平台适用于大陆架海域的油气勘探开发。我国渤海海域最大水深在 40m 自升式钻井平台的技术性能已能满足要求，只需要增加平台
4、的数量即可。但是，南黄海、东海以及南海大陆架水深大，需要作业水深 76m、 91m、 107m、122m 乃至 152183m 的自升式钻井平台，而这些平台正是我国目前急需发展的。 自升式平台具有能垂直升降的桩腿，钻井时桩腿着地，平台则沿桩腿升离海面一定高度，移位是平台降至睡眠，桩腿升起，平台就像驳船可由拖轮把它拖移到新的井位。自升式平台的优点主要是所需钢材 少，造价低，再各种情况下都能平稳地进行钻井作业，缺点是桩腿长度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深约在 120 米左右。 新一代自升式钻井平台的主要特点 （ 1）最大作业水深超过 122m，将增至 152183m;(2)蔡永红高强
5、度钢和甚高强度钢，以降低平台自重；（ 3）增大可变载荷和自持能力；（ 4）采用先进的桩腿结构和升降机构；（ 5）配备钻井能力更强、自动化程度更高的先进钻井设备；（ 6）更加注重健康、安全、环保。 随着海洋勘探开发工作水深的增加，工作范围增大，坐底式平台满足不了很多要求，自升式平台便发展起 来。它是由一个驳船形船体和数个可升式平台。可升降得桩腿能将船体上升到海面一定高度，并能支撑整个平台在海上作业，它既可以升降船体，也可升降桩腿。目的是为了在海上作业，降船和升桩是为了迁航。 升降船和升降桩动作的完成，主要靠船体上的升降装置、动力系统、桩腿上的升降结构以及固桩结构整个升降系统共同完成的，升降装置目
6、前常用的有电动液压式和电动齿轮齿条式两种。 电动液压式升降装置。 平台结构组成。主要由桩腿 (包括带沉垫或桩靴 )、船体 (平台 )和固桩结构组成。桩腿主要是为了完成升降并支持平台在海上作业；船体（平台）主要提供生产作业和生活的场地 , 并在迁航中提供浮力 ,保证迁航稳性；固桩结构是将桩腿与船体固定在一起 , 形成整体 , 将船体载荷传递给桩腿 , 再传递给海底地基 , 所以也称它为载荷传递结构。固桩结构包括固桩块 , 固桩架等。对于插桩自升式平台 , 因固桩弯矩大 , 常设置固桩架 , 而对于整体沉垫自升式 , 固桩弯矩较小 , 也可不设固桩架 , 在平台上甲板和底板处固桩。 随着船舶自动化
7、程度的提高，绝大部分船舶的货油系统、压载水系统和舱底水系统都采用了远程阀门遥控系统。因此， 阀门遥控系统得到了迅猛的发展和广泛的应用。其系统功能、稳定性、可靠性都得到了极大的改善，成为了船舶货油系统和压载水系统稳定运行的有力保障。阀门遥控系统以驱动方式分有液压驱动、电液驱动、气动驱动和电力驱动等，其中液压驱动和电液驱动在船舶阀门遥控领域中应用最广泛。电液驱动方式因自身带有小型电机、液压泵、油箱和液压器件，系统中不再需要液压管路，避免了管路泄漏等问题。但其成本高且不能用于浸液的环境，大部分油船、化学品船基本不能选用。而液压驱动方式，虽然系统中需提供集中式液压动力泵和电磁阀箱，但其可以适用于各种船
8、型和 工作环境，故被广泛使用。 在本次所研究的对象是自升式海洋平台，其中同样运用了阀门遥控系统。此课题就对阀门系统的结构进行研究设计。 目前自升式平台压载量是按照极限环境条件设定的 , 一般远大于平台作业工况条件需要的压载量 , 有时会影响到平台的作业适用性。在平台操作手册中 , 对自升式平台的压载量一般是按照最大作业水深和极限风暴状态设计的。 本课题中将对以上所说的自升式海洋平台的阀门遥控和压载系统进行设计，并详细说明。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 本次课题的目的是对自升式海洋平台阀门遥控及压载系统的 设计。在对此课题进行设计之前，由于在之前的学习当中我们未涉及到海洋平台，所以我
9、首先要对海洋平台的结构及各系统进行了解。然后了解阀门在海洋平台上的作用，再设计一个适用于海洋平台的阀门遥控系统。最后设计一个合适的压载方式。 1. 了解阀门遥控系统的组成 选择 阀门遥控系统的驱动方式； 2. 选择 阀门遥控系统的驱动方式； 3.设计合理的阀门遥控系统； 4.了解各种压载方式； 5.选择或设计压载系统。 三、 参考文献 1 孙树民 .海洋平台设计方案评价体系研究 D.大连理工大学 ,2006. 2 刘放 .海洋平台技 术的现状及发展趋势 J.一重技术， 2009（ 06）： 13 3 陶永宏 .我国海洋工程发展现状 J .中外船舶科技， 2009： 1625 4 刘喜元、黎汉军
10、。船舶液体舱液位遥测方法及数据分析 J。中国舰船研究设计中心，2005:1011 5 国防工业出版社。船舶设计手册 轮机分册 S： 241244 6 中国船级社。海上移动平台入级与建造规范 S.人民交通出版社， 2005 7 张建。船舶阀门控制及液位遥测仿真系统的设计实现 D.大连海事大学 8 林锐、刘辉、张轩。流体传动 与控制 J.中国舰船研究设计中心， 2007（ 6）： 1516 9 杨源泉。阀门设计手册 M.北京：机械工业出版社， 2000（ 4） 10汪张棠、赵建亭。我国自升式钻井平台的发展与前景 J。中国船舶工业集团公司第七零八研究所。 2008（ 8） 11 Williams MS , et al . Non-linear dynamic analysis of offshoreJack-up units J . Computer and Structure , 1998 12 Kaname Taniguchi, Approximate Solution of Vioth-Schneider Propeller J.造船協會會報 ,1952, 74:153-161.
