dp-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用

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1、DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用3船舶电气DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用袁飞晖，熊勇，宋金扬（上海外高桥造船有限公司，上海200137）摘要：以“海洋石油981”钻井平台项目为例，重点阐述在此项目中的DP-3动力定位控制系统、生产设计及其在DP控制网络上的应用。关键词：DP-3动力定位控制系统；系统介绍；生产设计；应用中图分类号：TP273；U674.38+1文献标识码：B文章编号：1005-9962(2010)01-0042-04Abstract:TheDP-3controlsystemonboardHaiYangShiYou981deepwatersemi-s

2、ubmersibledrillingunit,itsproductiondesignandapplicationinDPcontrolnetworkaredescribedinthispaper.Keywords:DP-3dynamicpositioningcontrolsystem;systeminstruction;productiondesign;applicationDP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用30前言近年来，随着陆地上油气资源的不断减少，人们把目光都聚集到了深海领域的开发。因此，深水钻井平台的需求和开发深受世界各国的广泛关注。当前，上海外高桥造船有限公司正在建造

3、的3000m深水半潜式钻井平台“海洋石油981”，属于第6代钻井平台，是我国“863计划”重点攻关项目，它采用了目前最先进的DP-3动力定位控制系统。动力定位（DynamicPositioning，DP）系统，是指在风、浪、流的干扰情况下，不借助锚泊系统，利用自身的推力器系统使海上浮动装置保持一定的位置和艏向，或者按预定运动轨迹运行的闭环控制系统[1]。根据动力定位的不同冗余度，DP-3要求在出现任一故障（包括由于失火或进水造成一个舱室的完全损失）后，可在规定的环境条件下，在规定的作业范围内自动保持船舶的位置和艏向[2]。1DP-3动力定位控制系统介绍DP-3动力定位控制系统是中央控制

4、系统（IntegratedControlSystem，ICS）中最重要的核心系统之一。其主要的工作原理为图1所示。动力定位控制系统的工作原理是：根据位置参照系统测得的船位信息与DP传感器系统测得的环第一作者简介：袁飞晖，男，工程师。1978年生，2001年辽宁科技大学通信工程专业毕业，现从事船舶及海洋工程电气专业设计工作。风速、风向输入推力器反馈信号单个推力器命令推力器分配DP控制器建立平台数学模型修正模型浪流估算KALMAN滤波器设定位置、艏向、速度来自位置参照系统和传感器的测量数据估算出平台位置和艏向推力命令平台位置，艏向，速度图1DP控制系统工作原理境信息，经滤波后得到估算值，根

5、据估算值与期望值进行比较和运算，然后经推力器分配模块计算后发出对各推力器的指令。在DP控制系统中，艏向和位置由操作者设定，然后由DP控制器通过发出控制信号到推力器系统，DP控制系统通过推力器控制系统的分配，发布命令到任何一个在使用的推力器，通过改变推力器的运转方向、转速或叶片的螺矩，以调节平台的船位。出现偏差时，DP控制系统可自动探测并进行适当的调整。DP控制系统这种控制方式能减少燃料消耗、机器磨损和温室气体排放[1]。在“海洋石油981”项目上，DP-3动力定位控制系统主要是由主DP系统、备用DP系统、操纵杆系统（JoystickSystem）以及DP传感器和位置参照系统等组成[3]

6、。其主要的结构如下图2所示。DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用3DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用3位置参照系统差分GPS声纳传感器运动参照装置电罗经风速风向仪操作台打印机网络开关网络开关双冗余以太网3冗余DP控制器全方位推力器管隧式推力器主推进器和舵电源装置DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用3图2DP-3控制系统结构DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用3DP-3控制系统中的主DP系统和备用DP的最重要的区别是控制器DPC的冗余，前者的控制器配置了3冗余的DPC-3，而后者的控制器仅配置了单个的DPC-1。但是，它们通过网络的连接，其控制器DPC之间相互可

7、以进行表决，以确保控制器DPC的安全可靠度和冗余度，从而满足了DP-3冗余的要求。DP控制系统还提供了一套操纵杆系统，它主要包含：操纵杆控制器、操纵台以及便携式、可移动的操纵终端。操纵杆系统与推力器、风速风向仪、电罗径以及DGPS卫星定位系统都有接口。操纵杆系统独立于主DP系统和备用DP的控制系统，操作者可以通过操作台上的切换按钮来进行模式切换，完成平台定位工作。在操纵杆模式下，可以选择自动艏向模式（AutoHeading）、自动定位（Auto