半潜式钻井平台监控.doc
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半潜式钻井平台监控,摘要目前，海洋工程技术和装备已被开发，海洋钻井平台作为海洋油气资源开发的生产基地，配置可靠、安全的监控系统对钻井平台有着重要的意义。本文以第六代半潜式钻井海洋平台为研究对象，根据平台中设备配置情况以及自动化监控系统的要求，利用网络、数据库、软件等技术设计了集成监控系统的网络结构和系统功能，并实现了钻井子系统的监控功能。...
内容介绍
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摘 要
目前，海洋工程技术和装备已被开发，海洋钻井平台作为海洋油气资源开发的生产基地，配置可靠、安全的监控系统对钻井平台有着重要的意义。
本文以第六代半潜式钻井海洋平台为研究对象，根据平台中设备配置情况以及自动化监控系统的要求，利用网络、数据库、软件等技术设计了集成监控系统的网络结构和系统功能，并实现了钻井子系统的监控功能。该系统具有适应性广、组合方便等特点。主要完成的工作有：
(1) 深入研究了半潜式钻井平台钻井系统的结构；概括总结了海洋钻井平台中钻井子系统，动力定位子系统，电力子系统，压载子系统和紧急关断子系统以及各子系统的设备配置；完成了海洋钻井平台集成监控的系统功能设计任务。
(2) 设计了分层网络结构的集成监控网络构架；研究了异构总线的集成方法，特别是采用了OPC技术。
(3) 详细讨论了钻井子系统的主要监控参数；分析了部分监测参数，如大钩负荷、大钩高度、钻压、钻头位置、泵冲；研究了故障报警以及综合判断的故障信息，如利用大钩负荷（悬重）、转盘转速、扭矩、立压、排量和大钩高度等参数的变化情况判断是否卡钻。
(4) 利用Visual Basic 6.0，iFIX组态软件实现了钻井子系统中监控界面模块、数据库模块、实时报警模块、实时曲线和历史曲线显示模块、报表模块和查询模块等功能。
最后，利用实验室的局域网、模拟数据测试了钻井子系统的监控功能。测试结果表明：设计完成的监控系统的可用性。
关键词 半潜式钻井平台；集成监控系统；冗余；OPC；iFIX
Abstract
At present, marine engineering technology and equipment have been developed. Offshore drilling platform is the production base to exploit oil and gas resources under the sea. It is significant for drilling platform to be equipped with reliable and safe control system.
This paper takes the sixth generation semi-submersible drilling platform as the research object, based on the equipment configuration and automation control system requirements of the platform, making use of network, database, software and other technology to design the network structure and system functions of the integrated monitoring system, and the realization of the drilling system monitoring function. The system has the characteristics of the wide adaptability and convenient combination. The major work completed as follows:
(1) Studied the structure of the semi-submersible drilling platform drilling system; Summary of drilling system, dynamic positioning system, electric power system, the ballast system and emergency shutdown system in the offshore drilling platform and the device configuration of each subsystem. Completed the system function design task of integrated monitoring in marine drilling platform.
(2) Design the integrated monitoring network architecture of a hierarchical network structure; Study the integration method of the heterogeneous bus, especially using OPC technology.
(3) Discussed in detail the main control parameters of drilling system; Analysis of the monitoring parameters, such as the hook load, hook height, pressure of the drill, bit position, the pump stroke; Study the fault alarm and comprehensive judgment of fault information, such as the use of hook load, rotating speed, torque, vertical pressure, displacement and hook height and other parameters to determine whether the card drill.
(4) Using Visual Basic 6.0, iFIX configuration software to realize the monitoring interface module, database module, alarm module, real-time curve and the historical curve display module, report form module and query module function of the drilling system.
Finally, the use of laboratory LAN, simulation data to test the monitoring function of drilling system. The test results show that: the design of this control system availability.
Key words Semi submersible drilling platform; integrated monitoring system; redundancy; OPC; iFIX
目 录
摘 要 I
Abstract III
第1章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2 钻井平台的监控现状 2
1.3 钻井平台监控系统发展趋势 2
1.4 钻井平台的监控意义 2
1.5 主要研究内容与文章结构 3
1.5.1 主要研究内容 3
1.5.2 文章结构 4
第2章 海洋平台集成监控系统设计 5
2.1 半潜式钻井平台概况 5
2.2 集成监控系统设计要求与功能 6
2.2.1 集成监控系统的特点 6
2.2.2 设计要求 7
2.2.3 系统功能 7
2.3 集成监控系统设计思路 11
2.3.1 硬件结构设计思路 11
2.3.2软件结构设计思路 11
2.4 本章小结 13
第3章 海洋平台集成监控系统网络结构设计 14
3.1 现场设备层网络结构设计 14
3.1.1 Profibus总线 14
3.1.2 CAN总线 15
3.1.3 海洋平台中现场设备的总线 16
3.1.4 异构总线的集成 17
3.2 监控管理层网络结构设计 18
3.2.1 环形网络 18
3.2.2 星型网络 19
3.2.3 工业以太网 20
3.2.4 监控管理层网络结构 21
3.3 OPC技术及其应用 22
3.3.1 OPC技术 22
3.3.2 OPC在监控系统中的应用 24
3.4 本章小结 25
第4章 主要监控子系统的分析与设计 26
4.1 钻井子系统 26
4.1.1 钻井子系统概况 26
4.1.2 钻井子系统设备配置 26
4.1.3 主要监控参数分析 28
4.1.4钻井子系统报警信息与综合故障分析 34
4.1.5 钻井监控系统设计 35
4.2 动力定位子系统 36
4.2.1 动力定位子系统概况 36
4.2.2 动力定位子系统设备配置 37
4.2.3 主要监控参数 38
4.3 电力子系统 40
4.3.1 电力子系统概..
目前，海洋工程技术和装备已被开发，海洋钻井平台作为海洋油气资源开发的生产基地，配置可靠、安全的监控系统对钻井平台有着重要的意义。
本文以第六代半潜式钻井海洋平台为研究对象，根据平台中设备配置情况以及自动化监控系统的要求，利用网络、数据库、软件等技术设计了集成监控系统的网络结构和系统功能，并实现了钻井子系统的监控功能。该系统具有适应性广、组合方便等特点。主要完成的工作有：
(1) 深入研究了半潜式钻井平台钻井系统的结构；概括总结了海洋钻井平台中钻井子系统，动力定位子系统，电力子系统，压载子系统和紧急关断子系统以及各子系统的设备配置；完成了海洋钻井平台集成监控的系统功能设计任务。
(2) 设计了分层网络结构的集成监控网络构架；研究了异构总线的集成方法，特别是采用了OPC技术。
(3) 详细讨论了钻井子系统的主要监控参数；分析了部分监测参数，如大钩负荷、大钩高度、钻压、钻头位置、泵冲；研究了故障报警以及综合判断的故障信息，如利用大钩负荷（悬重）、转盘转速、扭矩、立压、排量和大钩高度等参数的变化情况判断是否卡钻。
(4) 利用Visual Basic 6.0，iFIX组态软件实现了钻井子系统中监控界面模块、数据库模块、实时报警模块、实时曲线和历史曲线显示模块、报表模块和查询模块等功能。
最后，利用实验室的局域网、模拟数据测试了钻井子系统的监控功能。测试结果表明：设计完成的监控系统的可用性。
关键词 半潜式钻井平台；集成监控系统；冗余；OPC；iFIX
Abstract
At present, marine engineering technology and equipment have been developed. Offshore drilling platform is the production base to exploit oil and gas resources under the sea. It is significant for drilling platform to be equipped with reliable and safe control system.
This paper takes the sixth generation semi-submersible drilling platform as the research object, based on the equipment configuration and automation control system requirements of the platform, making use of network, database, software and other technology to design the network structure and system functions of the integrated monitoring system, and the realization of the drilling system monitoring function. The system has the characteristics of the wide adaptability and convenient combination. The major work completed as follows:
(1) Studied the structure of the semi-submersible drilling platform drilling system; Summary of drilling system, dynamic positioning system, electric power system, the ballast system and emergency shutdown system in the offshore drilling platform and the device configuration of each subsystem. Completed the system function design task of integrated monitoring in marine drilling platform.
(2) Design the integrated monitoring network architecture of a hierarchical network structure; Study the integration method of the heterogeneous bus, especially using OPC technology.
(3) Discussed in detail the main control parameters of drilling system; Analysis of the monitoring parameters, such as the hook load, hook height, pressure of the drill, bit position, the pump stroke; Study the fault alarm and comprehensive judgment of fault information, such as the use of hook load, rotating speed, torque, vertical pressure, displacement and hook height and other parameters to determine whether the card drill.
(4) Using Visual Basic 6.0, iFIX configuration software to realize the monitoring interface module, database module, alarm module, real-time curve and the historical curve display module, report form module and query module function of the drilling system.
Finally, the use of laboratory LAN, simulation data to test the monitoring function of drilling system. The test results show that: the design of this control system availability.
Key words Semi submersible drilling platform; integrated monitoring system; redundancy; OPC; iFIX
目 录
摘 要 I
Abstract III
第1章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2 钻井平台的监控现状 2
1.3 钻井平台监控系统发展趋势 2
1.4 钻井平台的监控意义 2
1.5 主要研究内容与文章结构 3
1.5.1 主要研究内容 3
1.5.2 文章结构 4
第2章 海洋平台集成监控系统设计 5
2.1 半潜式钻井平台概况 5
2.2 集成监控系统设计要求与功能 6
2.2.1 集成监控系统的特点 6
2.2.2 设计要求 7
2.2.3 系统功能 7
2.3 集成监控系统设计思路 11
2.3.1 硬件结构设计思路 11
2.3.2软件结构设计思路 11
2.4 本章小结 13
第3章 海洋平台集成监控系统网络结构设计 14
3.1 现场设备层网络结构设计 14
3.1.1 Profibus总线 14
3.1.2 CAN总线 15
3.1.3 海洋平台中现场设备的总线 16
3.1.4 异构总线的集成 17
3.2 监控管理层网络结构设计 18
3.2.1 环形网络 18
3.2.2 星型网络 19
3.2.3 工业以太网 20
3.2.4 监控管理层网络结构 21
3.3 OPC技术及其应用 22
3.3.1 OPC技术 22
3.3.2 OPC在监控系统中的应用 24
3.4 本章小结 25
第4章 主要监控子系统的分析与设计 26
4.1 钻井子系统 26
4.1.1 钻井子系统概况 26
4.1.2 钻井子系统设备配置 26
4.1.3 主要监控参数分析 28
4.1.4钻井子系统报警信息与综合故障分析 34
4.1.5 钻井监控系统设计 35
4.2 动力定位子系统 36
4.2.1 动力定位子系统概况 36
4.2.2 动力定位子系统设备配置 37
4.2.3 主要监控参数 38
4.3 电力子系统 40
4.3.1 电力子系统概..
