自升式钻井平台的神经系统-电气

自升式钻井平台的神经系统--电气M2-JU2000E系列2023/2/51编制：王振军L000018LONGKOUCIMCRAFFLES2023/2/52自升式钻井平台总的来说是一种海上钢结构体，大体可分为主船体（包括作业区和生活区）、桩腿桩靴和悬臂梁三部分。主船体有水平截面为三角形和方形，型长和型宽在5、60～7、80米范围水平、深在7～10米范围水平；一般为3条桩腿带桩靴，常见桩腿为三角形桁架式或圆柱体式，桩腿长度一般在120～170米。钻井装置主要位于平台尾部的悬臂梁上，依托井架实现在海上钻井作业。

结构特点及主要功能模块划分2023/2/53

自升式钻井平台上的主要功能模块有三大块：主船体、生活模块和作业模块。

主船体模块，即平台主体，提供对所有其他功能模块的承载，并能被拖航于海上，所以自升式钻井平台又称为自升式钻井船。主船体模块实现水上浮态或在升出水面后通过压载以保证平台必要的稳性，并为所有其他功能模块的各种运动机构提供动力。

生活模块，位于平台首部上建，提供船员日常生活食宿及实现平台各种作业办公或操作。上建生活区模块首部还包括一座直升机平台,用于人员正常往来或紧急疏散。

作业模块，主要包括平台升降、悬臂梁及钻台滑移、钻井等2023/2/54平台供电系统2023/2/55海上自升式钻井平台的电气系统主要包括电站和电力系统,照明视觉和音频信号系统,内通和报警系统,外部无线电通信系统,DCS系统等。平台供电系统主要有三大供电系统组成

平台总用电系统；平台升降及滑移系统；钻井电力系统三部分组成该平台的总用电力系统由5-6台主发电机和1台应急兼停泊发电机、AC600V或AC690V主配电板、AC480V主配电板、AC230V主配电板、AC480V应急配电板和AC230V应急配电板各一座等电力设备组成，实现对平台上包括平台升降和钻井电力系统在内的所有电力系统设备的馈电。2023/2/56该平台钻井电力系统中的主要钻井设备，如泥浆泵、顶驱、绞车、转盘等，由AC600V或AC690V主配电板馈电：通过移相变压器构成虚拟24脉变频系统，采用公共直流母排方式来变频驱动。辅助钻井系统设备，如泥浆泵风机及喷淋泵等辅助泵、盐水输送泵、基油输送泵、泥浆搅拌器，及灌注泵等等，则由AC480V主配电板馈电：通过对称的两个“480V钻井马达控制中心”加以驱动。钻井系统设备中的BOP（防喷器）蓄能器等涉及安全的重要设备，则由AC480V应急配电板来馈电，其系统控制电源来自UPS（不间断电源）。2023/2/57高压泥浆泵转盘钻井绞车顶驱2023/2/58该平台的升降是采用齿轮齿条方式，其中三条桩腿，每条桩腿由18个变频驱动电机通过减速齿轮箱带动。平台升降电力系统同样采取了虚拟24脉的公共直流母排变频驱动方式。平台电站（5-6台主机）在自升式钻井平台电力系统中的最大短路电流是在重压钻井工况下，其中一台主发电机发生故障脱离电网前，将原承担负载转移到备用主发电机过程中发生。根据电力系统短路电流计算结果，发生最大短路电流的AC690V主配电板汇流排一级，其值约在55kA左右的水平。2023/2/592023/2/510主动力系统图变频器：

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能。2023/2/512

本安型也叫本质安全型，是所有防爆型式最安全的一种防爆型式，本安型产品不管是内部短路或短路，均不能引起周围环境的易燃易爆气体爆炸。所以叫本质安全型。

本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mj，即瓦斯浓度为8.5%（极易爆炸的浓度）最小点燃能量2023/2/513照明及声光信号自升式钻井平台的照明系统，为保障平台上各功能模块的日常工作和人员生活，发挥着重要作用，并贯穿整个平台的使用周期，分为正常照明、应急照明和临时应急照明三部分。其中的应急照明在正常情况下作为正常照明的一部分，临时应急照明一般由部分应急照明设备（灯具）自带半小时以上放电容量的蓄电池，在正常或应急主电源失去时，逆变实现供电。2023/2/514

自升式钻井平台的航行、信号灯，根据IMO（国际海事组织）海上避碰规则有关要求：一般在顶层甲板的灯桅上设有锚灯和失控灯；在悬臂梁的尾部设有锚灯和艉灯；在主甲板两舷侧最宽处，各设有舷灯。航行、信号灯系统均来自于主配电板和应急配电板直接或通过变压器供电到航行、信号灯专用分配电箱。分配电箱内实现电源自动转换，并具有主电源失电发出声光报警功能。2023/2/515雾笛及障碍灯系统主要避免过往船只或飞机对正常作业钻井平台的影响。障碍灯一般在平台立体的外轮廓线上配置，包括水平面上的直升机平台艏部、悬臂梁艉部、主甲板两侧（桩腿围栏外侧）；竖立面上的桩腿顶端、甲板克令吊固定机座顶部及吊臂最前端、井架顶部及二层平台四面等。雾笛一般就置于生活模块顶部甲板。平台上的雾笛及障碍灯系统，也是在平台被离弃后，在一定时间内能够继续发挥作用，平台对过往船只或飞机的影响，所以雾笛及障碍灯系统的工作电源是由UPS供电，并且容量要达到离弃平台后96小时的用电要求。2023/2/516内部通信与报警系统自升式钻井平台上的内部通信与报警系统，是为保障平台上各功能模块的日常工作和人员生活起着重要的作用，主要包括PA&GA、自动电话、共用天线娱乐系统、局域网、病房呼叫、冷库误关报警、CO2施放报警、及机泵舱声光报警等系统。自升式钻井平台上的火气探测与报警系统，也属内部报警系统大类，但由于其特殊重要性，一般习惯上又显得相对独立，单独设立一份系统。火气探测包含火情探测和可燃气体探测两部分，并且在重要区域设有多个探头，以做探测结果上的因果逻辑判断，进而决定是否发出相关报警信号。2023/2/517外部无线电通信系统自升式钻井平台的外部无线电通信系统，是为实现平台与作业海域外的船基或岸基之间进行海上遇险与安全通信，保障平台上人员的生命安全。主要配有：一套主用全球海上遇险与安全GMDSS系统，包括MF/HF电台、卫通C站、通信导航甚高频VHF/DSC装置、海上安全信息播发系统NAVTEX接收机、无线电信标EPIRB、雷达应答器、双向VHF电话及专用蓄电池和分电箱等；一套备用GMDSS系统，以A3海区为例，包括MF/HF电台+VHF/DSC装置等，或卫通C站+VHF/DSC装置；一套航空VHF无线电收发机；一套航空无线信标收发机。其他无线电通信设施有卫通F站等。2023/2/518分布式控制系统DCS分布式控制系统是一种综合性管理系统，方便管理人员集中监控各个分项功能系统。自升式钻井平台上的分布式控制系统，一般采用双冗余的总线式的网络结构，主要包括三个PC工作站，和过程控制、平台安全、火警及闭路电视监控三部分系统，涉及到预压载、液位测量、机舱设备监测报警、环境监测、输灰、火气探测、水密门及舱盖监测、防火风闸、消防泵控制、CO2施放、PA&GA、泥浆仪表、应急切断等功能系统。其中应急切断系统直接关乎并保障平台的安全，分为四等七级，从程度由低向高上看，有三等A级（切断生活区域风机和风闸）、三等B级（切断厨房风机、风闸和用电设备）、三等C级（切断机械处所风机及风闸）、三等D级（切断机械处所的油泵及燃油设备）、二等（切断主发电机和主机舱风闸）、一等（切断应急发电机和应急发电机室风闸，并作二等切断）、零等（弃船并作一等切断）。应急切断系统同火气探测系统一样，具有因果逻辑分析判断功能，防止偶然发生的故障触发误动作。2023/2/519气象监控系统

综合气象监控系统是集风速、风向、雨量、温度压力、天气预报等一体的、符合信息网络时代需求的综合气象监控平台。本产品采用标准选件式设计，可以根据用户需要与标准选件灵活搭配，具有显示、监视、报警、存储、查询、通讯等功能，适用于气象、能源、环保、家庭、农村以及军事等多种场所。本系统综合了现场总线、全球卫星定位、GPRS/CDMA通信、无线通信、数据库、网络服务等先进技术，实现了雨量、温度、风速、风向、空气温湿度、大气压力、水位以及监测点位置等数据的准确检测。整个系统采用独立式风光互补绿色电源，尤其适用于离网式供电或者野外需要直流12V电源的场合。电源控制单元采用自行研制的数字控制模块ST-WSH-G6，在对太阳能、风能进行有效利用的同时对蓄电池进行合理的充放电管理，并具备过压、过流、短路保护和可配置的RS485通信接口。2023/2/520

电罗经又称陀螺罗经，它能自动、连续地提供舰船的航向信号，并通过航向发送装置将航向信号传递到舰船需要航向信号的各个部位。从而满足舰船导航及武备系统的要求，是舰船必不可少的精密导航设备，被称为舰船的“眼睛”。电罗经是根据陀螺原理制成的，根据陀螺在不受外力的作用下，保持空间指向不变的原理，制作成电罗经，电罗经的标准学名陀螺罗经，只不过用电，大家就叫它电罗经。陀螺罗经在启动的时候，其指针指北，之后便一直指北，如果偏离指北，在重力的作用下，自动修正指北。根据陀螺马达数量及支撑马达的系统分为三大系列。分别是安修斯，斯伯列，阿芒，勃朗。一个陀螺马达及液体之撑马达的是安修斯，两个陀螺马达（马达轴向成直角）及液体之撑马达的是斯伯列，一个马达及没有液体支撑的是阿芒勃朗。不管什么牌子、什么型号，基本上是参照这三个系列来制造。电罗经不受磁场的影响，但只能在南北纬70度以内使用，南北两极都不能使用。

海上为罗经，陆路为指北针。2023/2/521

奈伏泰斯系统(NAVTEX)是全球海上遇险和安全系统的一个组成部分,是通过窄带直接印字电报方式发送和自动接收为船舶播发的航行警告、气象警告、气象预报和紧急信息的系统,是国际海事组织决议规定的全世界航行警告业务的一个组成部分。国际奈伏泰斯是指在518kHz的频率上以窄带形式播发的信息。2023/2/522GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。全球定位系统2023/2/523

利用卫星通信和数字选呼技术，通过岸台、船台、飞机和卫星上的设备，提供全球性有效搜救的通信系统。全球海上遇险与安全系统（GMDSS）是国际海事组织（IMO）利用现代化的通信技术改善海上遇险与安全通信，建立的海上搜救通信程序，并用来进一步完善现行常规海上通信的一套庞大的综合的全球性的通信搜救网络。该系统主要由卫星通信系统——INMARSAT（海事卫星通信系统）和COS_PASSARSAT（极地轨道卫星搜救系统）、地面无线电通信系统（即海岸电台）以及海上安全信息播发系统三大部分构成。全球海上遇险和安全系统系统2023/2/524自动识别系统即RFID是即射频识别技术，俗称电子标签。自动识别系统射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。自动识别系统技