深水绞车半主动升沉补偿系统设计及仿真.pdf

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1、2014年第2期液压与气动25doi：10．11832／j．issn．1000-4858．2014．02．006深水绞车半主动升沉补偿系统设计及仿真李明婕，段梦一1，叶茂，任晓瑶，秦文婷。，吕博(1．中国石油大学(北京)海洋油气研究中心，北京102249；2．中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024；3．北京汽车研究总院，北京101300；4．长江大学，湖北荆州434023)摘要：基于荔湾3．1大型气田，首先对作业区的海浪条件进行数值模拟，获得了深水作业极限海况下的船体及吊装载荷的升沉运动响应。为了

2、避免响应幅值过大，提出了一套以复合液压缸为主体的深水绞车半主动升沉补偿系统，并建立了缆绳吊放载荷的动力学模型及补偿系统的液压系统模型。在Simulink中对采用两种不同反馈的PID控制系统进行仿真，通过对升沉补偿系统补偿效果的定性分析可知，所设计的补偿系统在张力反馈控制情形下具有较高的补偿精度。关键词：深水安装；升沉补偿；液压仿真；PID反馈控制中图分类号：TH137文献标志码：B文章编号：10004858(2014)02-0025-07ModelingandSimulationofIntegratedHeav

3、eCompensationSystemforUnderwaterLoweringSystemLIMing-jie，DUANMeng—lan，YEMao，RENXiao．yao，QINWenting，LVBo(1．OffshoreOil&GasResearchCenter，ChinaUniversityofPetroleum—Beijing，Beijing102249；2．TheSecondResearchInstitute，ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，T

4、aiyuan，Shanxi030024；3．BeijingAutomotiveTechnologyCenter，Beijing101300；4．YangtzeUniversity，Jingzhou，Hubei434023)Abstract：Theheavecompensationsystemiswidelyusedintheabandonment&recoveryofsubseaproductionfa—cilities．Firstly，Liwan3-1gasfieldwaveconditionissimula

5、tedandtheheavemotionresponsesofthevesse]andtheliftingloadareobtained．Then，weproposeasetofintegratedheavecompensatorwithanintegratedhydrauliccylinderasitsmainparttoavoidanexcessiveresponse．Withtheestablishmentofcable&loaddynamicmodelandthemodelofthedesignedhy

6、draulicsystem，thecontrolsystemofthecompensatorisbuiltforthesimulation．Final—ly，twokindsofPIDfeedbackcontrolsystemsarecarriedoutandsimulatedwithSimulinktools．Byaqualitativea—nalysisofcompensatingeffects，wecanknowthetensionfeedbackcontrolsystemhasahJigheraccur

7、acy．Keywords：deepwaterinstallation，integratedheavecompensator，hydraulicsimulation，PIDfeedbackcontrolsystem引言1荔湾3-1作业环境深水设备安装时，船体受海浪作用产生升沉运动，1．1极限作业工况吊装在绞车缆绳另一端的水下生产设施(载荷)在船收稿日期：2013-08-05体运动、海水阻尼和缆绳弹性力等作用下产生耦合动基金项目：“十二五”国家科技重大专项课题(2011ZX05027-力响应，且响应幅值远大于船体的

8、升沉运动。升沉补004-007)偿装置的功能就是减小这类响应，使吊装载荷尽量不作者简介：李明婕(1986一)，女，山东德州人，在读博士生，主受船体升沉运动的影响。要从事海洋石油机械设计及控制技术的研究工作。2014年第2期液压与气动27在固定空间点处简化为：()：∑aiCOS(t一)(2)取固定点处个余弦波叠加，口、cc，、T／、分别在5—6级海况范围内取值，即1．25≤Ⅱ≤3，5．8