新型张力系泊式水中生产系统监测系统研究与软件系统开发

发布时间：2017-08-13 08:12

  本文关键词：新型张力系泊式水中生产系统监测系统研究与软件系统开发

  更多相关文章： 现场监测 原型测量 传感器 三维仿真 监测系统设计与集成

【摘要】：石油勘探开发逐步向深水进军,针对南海深水油气开采的问题,由大连理工大学黄一教授团队提出一种张力系泊式水中生产系统(STLP系统)。但由于超深水海洋环境条件十分恶劣,使得STLP在生产运营过程中有被破坏的危险,为了提高STLP系统的自动化能力,确保系统能够正常地生产工作,需要建立一套STLP系统的监测系统。通过不间断、自动地实时监测平台关键部位、平台整体结构响应以及安装海域环境条件等,来保证整个STLP平台安全生产作业,并且为STLP系统结构优化分析提供数据支持。论文以STLP超深水系统为对象进行分析,对STLP平台的监测系统进行研究设计并开发出配套的监测软件,本论文研究内容如下：一,查阅文献,综合慨括了国内和国外海洋平台灾害性事故发生的原因,及其的主要失效模式。利用ANSYS等有限元分析软件对STLP系统进行结构强度分析,得到STLP平台系统的关键监测构件,以及关键监测参数,最后基于分析选择相应的测量传感器。二,基于原型的现场监测技术,对锚泊系统、立管系统、潜没浮筒等进行受力分析,确定监测部位,并布置合适监测传感器,为STLP平台优化提供依据。三,由于现有监测技术只能进行局部监测,无法体现整体运动状态,基于VR(Virtual Reality)的整个STLP平台运动仿真系统可以弥补这方面的不足,能够实时全面地显示STLP系统的运动状态,并根据监测到的数据,实时对STLP进行动态仿真对三维显示。四,基于STLP系统原型测量和STLP仿真系统设计,开发出一套适用于STLP系统监测的通信方案,包括现场控制层和管理决策层通信协议,传感器数据采集方案以及独立远程数据监测系统。五、针对整个STLP监测系统,开发出STLP平台实时监测软件。给出STLP系统监测软件的数据管理模块、人机接口模块和串口通信模块的总体设计方案以及具体编程实现方法,使监测软件需满足监测和使用要求。
【关键词】：现场监测 原型测量 传感器 三维仿真 监测系统设计与集成
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究的现状11-13
• 1.3 研究的目的意义及监测难点13-15
• 1.3.1 STLP系统监测的目的及意义13-15
• 1.3.2 STLP系统监测的难点15
• 1.4 本文研究内容15-17
• 2 STLP系统原型测量分析与监测方案设计17-35
• 2.1 海洋环境监测17-19
• 2.1.1 风要素监测17-18
• 2.1.2 浪要素监测18
• 2.1.3 海流要素监测18-19
• 2.2 潜没浮筒结构监测19-23
• 2.2.1 潜没浮筒有限元分析19-22
• 2.2.2 潜没浮筒结构监测方案22-23
• 2.3 立管系统监测23-30
• 2.3.1 刚性立管监测设计理论24-29
• 2.3.2 立管系统监测方案29-30
• 2.4 锚泊系统监测30-32
• 2.4.1 锚泊系统现场监测30-31
• 2.4.2 锚泊系统监测方案31-32
• 2.5 柔性跨接管监测32-34
• 2.5.1 柔性跨接管现场监测32-33
• 2.5.2 柔性跨接管监测方案33-34
• 2.6 小结34-35
• 3 STLP系统作业仿真系统设计与集成35-61
• 3.1 STLP系统作业仿真系统总体框架35-38
• 3.1.1 仿真系统总体框架分析35
• 3.1.2 OpenGL三维仿真35-38
• 3.2 FPSO和潜没浮筒运动监测38-42
• 3.2.1 STLP系统运动坐标系38-40
• 3.2.2 FPSO和潜没浮筒运动测量方案40-42
• 3.3 柔性跨接管运动仿真分析42-53
• 3.3.1 柔性跨接管分段模型42-44
• 3.3.2 柔性跨接管运动方程44-49
• 3.3.3 Newton-Raphson计算跨接管静态张力及构形49-51
• 3.3.4 柔性跨接管运动仿真算例51-53
• 3.4 STLP系统运动三维仿真设计53-60
• 3.4.1 STLP仿真场景构建53-56
• 3.4.2 STLP场景漫游56-60
• 3.5 小结60-61
• 4 STLP监测系统数据采集与通信方案设计61-71
• 4.1 STLP监测系统通信结构总体设计61-62
• 4.2 STLP监测系统现场控制层传输方式62-64
• 4.2.1 现场总线技术62-63
• 4.2.2 Modbus通信协议63-64
• 4.3 STLP监测系统管理决策层传输方式64-67
• 4.3.1 STLP监测系统远程监控64-66
• 4.3.2 STLP监测系统独立监控66-67
• 4.4 STLP监测数据采集67-70
• 4.5 小结70-71
• 5 STLP监测系统软件集成与开发71-95
• 5.1 软件框架和功能设计71-74
• 5.1.1 监测软件主要开发工具71-72
• 5.1.2 软件框架设计72
• 5.1.3 软件功能设计72-74
• 5.2 数据管理系统模块74-79
• 5.2.1 数据管理模块总体设计74-75
• 5.2.2 数据管理模块功能实现75-79
• 5.3 人机接口模块79-91
• 5.3.1 人机接口模块总体设计79
• 5.3.2 人机接口模块功能实现79-91
• 5.4 串口通信模块91-94
• 5.4.1 串口通信模块总体设计91-92
• 5.4.2 串口通信模块功能实现92-94
• 5.5 小结94-95
• 结论及展望95-97
• 参考文献97-100
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况100-101
• 致谢101-102

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本文编号：666260