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大型海洋平台重量重心测试系统的研究与应用

作　者: 谢明智
导　师: 黎明柱；于志鑫
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械工程
关键词: 海洋平台自动称重数据采集同步升降
分类号: TH715.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 132次
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内容摘要

海洋平台的重量和重心分布是海洋平台海上安装的重要控制参数,准确的重量和重心位置对选择浮吊和吊索起决定性作用。由于制造过程中因焊接材料、局部修改等因素影响,常使海洋平台重量与设计重量相差较大。且大型海洋平台往往存在柔度大、重量分布不均匀以及支承点跨距较大等特点。因此,对海洋平台称重系统的研究有着重要的工程背景和实践意义。课题的主要任务是对原平台升降系统进行改造,重点是要解决如何提高控制精度和提高安全可靠性。在分析了原有海洋平台升降系统的基础上,针对其存在的缺点和不足之处,利用液压系统对海洋平台进行升降,通过位移传感器在升降过程中进行多点同步协调控制,并通过压力传感器来实现大型海洋平台的精确称重。本文在调研及分析相关资料的基础上,对平台重量及重心测试系统的总体方案进行了设计;对平台升降控制的液压系统进行了设计,主要解决多液压缸系统的同步性,并要保证升降过程中千斤顶不超压;建立了平台称重系统的重量与重心计算的数学模型;研究了平台平衡升降的控制算法,并基于该算法编制了相应的计算机监控程序;对数据采集系统和计算机控制系统的软件、硬件进行了设计,并予以具体实现;对平台重量重心测试系统进行了现场调试及试用。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-19
  1.1 海洋平台重量测试系统的工程背景  12-13
  1.2 国内外海洋平台称重系统的发展概况  13-16
    1.2.1 称重技术的发展概况  13-14
    1.2.2 国内外海洋平台重量测试系统的基本情况  14-15
    1.2.3 重量测试系统中的同步升降控制  15-16
  1.3 海洋平台重量测试系统中需解决的关键问题  16-17
  1.4 课题主要研究内容  17-19
    1.4.1 系统的主要性能指标  17-18
    1.4.2 主要研究内容  18-19
第2章平台称重系统的方案设计  19-25
  2.1 平台称重系统方案选择  19-20
  2.2 液压部分  20-21
    2.2.1 千斤顶  20-21
    2.2.2 动力源  21
  2.3 电气控制部分  21-25
    2.3.1 主控系统及控制方式的选择  21-22
    2.3.2 电气控制系统硬件设计的简介  22-23
    2.3.3 系统软件总体规划  23-25
第3章液压系统设计  25-39
  3.1 液压系统总体方案  25-27
    3.1.1 液压支撑件  26
    3.1.2 液压动力源  26
    3.1.3 平衡控制  26-27
    3.1.4 同步控制  27
    3.1.5 保压控制  27
  3.2 千斤顶和液压系统元件的选择  27-31
    3.2.1 千斤顶  28
    3.2.2 油泵  28-29
    3.2.3 液控单向阀  29
    3.2.4 电液比例阀  29-30
    3.2.5 其它  30-31
  3.3 液压系统总体布置  31-32
  3.4 平台升降过程的力学特性  32-34
  3.5 千斤顶的受力计算  34-36
  3.6 液压系统设计校核  36-39
第4章海洋平台重量及重心测控系统硬件设计  39-47
  4.1 基于工控机的平台称重控制系统主要逻辑框图  39
  4.2 工控机的选型  39-40
  4.3 信号检测部分  40-45
    4.3.1 传感器系统  41-42
    4.3.2 I/O接口电路输入模块  42-43
    4.3.3 现场总线的选择  43
    4.3.4 计算机通讯协议  43-45
  4.4 输出及驱动系统设计  45-47
    4.4.1 I/O接口电路输出模块  45
    4.4.2 驱动电路  45-46
    4.4.3 比例阀  46
    4.4.4 其它电路  46-47
第5章海洋平台重量及重心测控系统软件设计  47-65
  5.1 称重系统软件总体设计  47-49
    5.1.1 称重系统需求分析  47
    5.1.2 称重系统软件总体设计  47-49
  5.2 称重系统设计软件的选择  49-51
    5.2.1 MCGS工控组态软件  49
    5.2.2 MCGS软件的功能和特点  49-51
  5.3 平台升降平衡性控制软件设计  51-54
    5.3.1 高度检测及计算  51
    5.3.2 升降控制及调平  51-53
    5.3.3 保压控制流程  53-54
  5.4 重量重心计算软件设计  54-58
    5.4.1 压力检测  54-55
    5.4.2 平台重量的数学模  55-56
    5.4.3 平台重心的数学模型及软件设计  56-58
  5.5 测控系统人机界面设计  58-65
    5.5.1 数据结构设计  58-61
    5.5.2 压力传感器实时监控界面  61-62
    5.5.3 位移传感器实时监控界面  62-63
    5.5.4 电液比例阀状态实时监控界面  63-65
第6章称重系统的调试实验及结果分析  65-72
  6.1 实验步骤及数据记录  65-69
    6.1.1 西江23-1钻机DES模块平台主要参数  65-66
    6.1.2 顶升方案  66-68
    6.1.3 风险安全控制措施  68
    6.1.4 称重程序步骤  68-69
    6.1.5 实验数据记录  69
  6.2 试验结果与结论  69-72
结束语  72-74
  一、主要工作  72
  二、结论  72-73
  三、对后续研究工作的设想  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77

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