地基设计沉降计算管理论文提纲

论文题目：基于海底地基模拟加载的海洋平台升降系统设计与研究

摘要：自升式平台是我国海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位。然而,海洋环境恶劣,风、浪、流的耦合作用,海底土的液化、滑移和断层等不稳定性使得自升式平台作业时面临多种难题,特别是平台桩腿与海底地基接触过程中的撞击,以及桩靴地基穿刺都会产生最具灾难性的破坏。而且目前操控人员都是利用现场海洋平台进行熟悉操作,缺乏海洋平台操控的系统培训,不利于掌握应对突发状况的能力,存在很大安全隐患。本文针对严重威胁自升式平台安全的上述问题,创新地将这些难以驾驭的复杂海况搬到陆地上,研制了一座配装有地基沉降系统和波浪扰动系统的大型海洋工程平台,可以实现复杂海况的陆上模拟,填补了海洋工程装备领域的这一空白。本课题来源于财政部国家海洋局2013年度海洋经济创新发展区域示范项目“90米动力定位海洋工程平台升降系统关键技术研发与产业化示范”,通过此模拟海洋平台的设计制造为90米动力定位海洋工程平台升降系统的加工制造提供技术支撑。本文的主要研究内容有:（1）对模拟海洋平台升降系统进行了设计,并利用AMESim仿真软件对液压系统进行了仿真分析,绘制了系统运行时的位移、加载力、压力等曲线,验证了系统的设计能够满足升降要求,并通过了升降试验。对地基沉降模拟系统进行了计算和仿真分析,结果表明液压油缸的顶升力能够满足模拟海底地基承载力的要求。（2）基于PROFIBUS现场总线、以及冗余PLC等技术,针对平台升降系统和地基沉降模拟系统的特点、控制要求,设计了控制系统总体方案。根据控制所需的功能和拟定的控制方案,搭建了系统实现的硬件平台。（3）为了便于系统升降过程和模拟地基沉降实验过程中的数据采集和对实验数据的进一步分析,本文使用Lab VIEW软件设计了升降平台的上位机软件,通过与下位机PLC通信导入系统运行的实时数据,提升了系统智能化控制,实现用户管理、过程监控、数据采集以及统计分析等功能。

关键词：海底地基模拟;自升式平台;AMESim;升降控制系统;Lab VIEW

学科专业：船舶与海洋工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题来源与研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文主要研究内容及创新点

1.3.1 论文主要研究内容

1.3.2 论文创新点

第二章 大型模拟海洋平台的介绍

2.1 主体结构

2.2 升降机构

2.3 地基沉降模拟系统和波浪扰动模拟系统

第三章 模拟海洋平台升降系统的设计与仿真

3.1 升降系统组成和原理

3.1.1 机械传动系统

3.1.2 液压系统

3.1.3 电控系统

3.2 升降系统工作原理

3.3 大型模拟海洋平台升降系统设计计算

3.3.1 设计参数

3.3.2 液压马达

3.3.3 压力

3.3.4 主液压泵

3.3.5 功率

3.3.6 制动器

3.4 AMESim仿真分析

3.5 升降实验

3.6 地基沉降模拟系统总体设计

3.6.1 海洋平台地基沉降原理及计算

3.6.2 地基沉降模拟系统工作原理与设计

3.6.3 地基沉降模拟系统液压系统AMESim建模与仿真分析

3.7 本章小结

第四章 大型模拟海洋平台中央控制系统

4.1 平台控制台及PLC的编程要求

4.1.1 PLC设计原则

4.1.2 控制台应具备的功能

4.1.3 控制台的布局及外观要求

4.1.4 控制台的线路铺设及走向要求

4.1.5 电器元件的安装

4.2 控制系统的主要功能和监测参数

4.2.1 控制系统主要功能

4.2.2 控制系统的监测参数

4.2.3 控制系统的硬件选取

4.3 控制系统的结构组成

4.3.1 中央控制台

4.3.2 PLC控制柜组

第五章 LabVIEW数据采集系统设计

5.1 NI中的数据采集解决方案

5.2 LabVIEW程序设计

5.2.1 LabVIEW和PLC之间通过Modbus协议进行通信

5.2.2 操作界面

5.2.3 软件程序设计

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要研究工作总结

6.2 进一步研究工作展望

参考文献

致谢