автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Синтез и реализация алгоритмов управления электроприводами позиционирования технических средств освоения шельфа

На правах рукописи

БЕЗНОСЕНКО Николай Михайлович

СИНТЕЗ И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОСВОЕНИЯ ШЕЛЬФА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические

комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор

А. Е.Козярук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Б. Ф.Дмитриев,

кандидат технических наук, доцент

В.И.Вершинин

Ведущее предприятие — филиал ОАО «Электросила» ОАО «Силовые машины».

Защита диссертации состоится 15 июня 2006 г. в 15 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Сашег-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 мая 2006 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применение различного рода плавучих объектов, удерживаемых якорными системами, связано с решением проблем освоения месторождений полезных ископаемых на материковых шельфах Мирового океана. Строительство стационарных портовых гидросооружений по экономическим и техническим причинам целесообразно только до определённых глубин. При больших глубинах более экономичны плавучие сооружения с якорными системами удержания.

В настоящее время поисково-разведочные работы в акваториях морей проводят более чем в ста странах мира. Наиболее интенсивно эти работы ведутся в шельфовых зонах стран, омываемых морями и океанами. По зарубежным данным добыча нефти на морских акваториях в 1980 г. составила 22,9%, а к 2020 г. достигнет 65% от всей добываемой нефти в мире. К 2012 году в России планируется разработать и ввести в строй 3 морские ледостойкие полупогружные плавучие буровые установки (ППБУ).

Существующие технические средства якорных систем удержания плавучих объектов для гидрометеорологических, океанологических, геолого-разведочных, биологических и других исследований не отвечают современным требованиям по эффективности и эксплуатационной надежности. Создание и разработка новых конструкций гидротехнических сооружений, особенно плавучих буровых средств, и совершенствование электрооборудования их систем позиционирования является важной задачей на пути решения актуальных вопросов открытия и вовлечения в разработку новых месторождений полезных ископаемых с морского шельфа.

Целью диссертационной работы является разработка структуры и алгоритма управления электроприводами системы позиционирования, обеспечивающих улучшение технико-экономических характеристик плавучей буровой установки за счёт применения бесконтактного электропривода переменного тока.

Идея работы состоит в использовании электропривода переменного тока и нового алгоритмического обеспечения микропро-

цессорной системы управления при создании комплексной системы позиционирования плавучих буровых платформ.

Задачи исследования: для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующее

• анализ работы системы удержания плавучей буровой платформы и обоснование целесообразности использования электропривода переменного тока с частотным регулированием;

• разработка математических моделей системы стабилизации и инженерных методов анализа режимов работы электроприводов переменного тока системы удержания плавучей буровой платформы;

• разработка технических средств и алгоритмов управления электроприводами системы позиционирования;

• синтез алгоритмов управления электроприводами системы позиционирования с реализацией на микропроцессорных аппаратных средствах.

Методы исследования: в работе использованы методы теории управления сложными электромеханическими системами, теории автоматизированного электропривода, методы математического и имитационного моделирования.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Математическая модель системы стабилизации на базе бесконтактного электропривода в среде Simulink-MatLab, строящаяся по блочному принципу с использованием упрощенных блоков моделирования автономного судового источника энергии и учетом специфики нагрузки электропривода для различных режимов работы ППБУ, обеспечивает исследование режимов работы электромеханической системы и синтез алгоритмов управления.

2. Алгоритм прямого управления моментом электропривода якорной лебедки обеспечивает необходимое быстродействие по отработке внешнего возмущения на ППБУ и ограничение динамических усилий в якорных связях.

3. Иерархическая замкнутая система автоматизации управления электроприводами системы удержания плавучей буровой платформы с использованием алгоритмов Fuzzy logic

обеспечивает рациональное распределение нагрузки между электроприводами.

Научная новизна заключается в разработке и создании математической модели электромеханического комплекса позиционирования и стабилизации плавучей буровой платформы с приводами переменного тока и реальной модели нагрузок с использованием стандартных пакетов программ Simulink-MatLab, Matead, а также в обосновании и разработке алгоритмов управления бесконтактным электроприводом якорной системы удержания.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, разработанных в диссертации, подтверждается достаточным объемом экспериментальных исследований на макете электропривода и удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований.

Практическая значимость заключается в следующем:

• разработаны инженерные методы анализа режимов работы электроприводов позиционирования;

• создана математическая модель многодвигательного электромеханического комплекса плавучей буровой платформы, описывающая процесс работы электроприводов переменного тока системы позиционирования платформы;

• разработана схема комбинированного торможения в системе позиционирования ППБУ на базе бесконтактного электропривода;

• предложена методика по определению натяжения якорных цепей системы якорной стабилизации ППБУ;

• разработан алгоритм формирования сигналов задания системы управления многодвигательными асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами позиционирования с использованием аппарата нечеткой логики.

Личный вклад автора. Разработаны инженерные методики анализа режимов работы электроприводов позиционирования; создана математическая модель многодвигательного электромеханического комплекса плавучей буровой платформы; разработана схема комбинированного торможения в системе позиционирования ППБУ на базе

бесконтактного электропривода; предложена методика по определению натяжения якорных цепей системы якорной стабилизации ППБУ; разработан алгоритм формирования сигналов задания системы управления многодвигательными асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами позиционирования с использованием аппарата нечеткой логики; выполнены экспериментальные исследования на макете системы позиционирования ППБУ для различных режимов работы, подтвердившие результаты моделирования.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты работы обсуждались на конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2002, 2003, 2004 гг в СПГГИ (ТУ), на XXXII неделе науки СПбГПУ в 2002г, на юбилейной конференции, посвященной 85-летию горно-электромеханического факультета СПГТИ (ТУ).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 5 печатных работах

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 7 прил-жений. Общий объем составляет 181 страниц. Работа иллюстрирована 75 рисунками и имеет 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, отражены научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главе рассмотрены условия эксплуатации плавучих буровых платформ и предъявляемые требования к системе удержания плавучей платформы. Приведена классификация и общая характеристика электродвигателей системы стабилизации. Выполнен анализ современного состояния электроприводов. Приведен сравнительный анализ электроприводов на базе различных типов бесконтактных двигателей переменного тока (асинхронного, вентильного и вентильно-индукторного). Определены цель и задачи исследования.

Во второй главе описана математическая модель системы стабилизации полупогружной буровой установки и математическая

модель внешнего воздействия на электродвигатели системы позиционирования в приложении БшиНпк пакета программ МаНаЬ. Проведен сравнительный анализ алгоритмов частотного управления электроприводом.

Третья глава посвящена энергетическим характеристикам и методам повышения энергоэффективности электроприводов системы позиционирования ППБУ. Рассмотрено влияние электропривода системы удержания на энергетические показатели электроэнергетической системы (ЭЭС).

В четвертой главе приведено описание исследования режимов работы на лабораторно-экспериментальной установке, являющейся макетом системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода системы удержания плавучей буровой платформы. Рассмотрено формирование нагрузки с помощью нагрузочных двигателей постоянного тока.

В пятой главе приведен синтез управления электроприводами удержания ППБУ с применением методов нечеткой логики. Составлены алгоритм работы и база нечетких правил.

На основании проведенных исследований сформулированы следующие научные положения.

1. Математическая модель системы стабилизации на базе бесконтактного электропривода в среде 81ти1'тк-Ма1ЪаЪ, строящаяся по блочному принципу с использованием упрощенных блоков моделирования автономного судового источника энергии и учетом специфики нагрузки электропривода для различных режимов работы ППБУ, обеспечивает исследование режимов работы электромеханической системы и синтез алгоритмов управления.

При разработке структуры электромеханического комплекса системы удержания буровой платформы, для которой проводилось моделирование, потребовалось решение задачи выбора типа привода. В качестве исполнительного двигателя системы стабилизации ППБУ рассматривались вентильный, вентильно-индукторный и асинхронный электродвигатели. Основываясь на опыте разработки и внедрения приводов переменного тока различного назначения в

промышленности, предпочтение было отдано асинхронному приводу-

На основании выбранной схемы (рис.1) в приложении Б1ти-Ипк пакета программ МмЬаЬ была составлена математическая модель электромеханической системы полупогружной плавучей платформы в виде отдельных блоков (рис.2), входы которых представляют собой управляющие и возмущающие воздействия для данного элемента системы, а выходы — переменные состояния, являющиеся предметом исследования или входными сигналами для других блоков.

Ячейка 1 I Ячейка2* ЯчейкаЗГ Ячейка4

¥" вз $

1=ц ИИ з=г

АИН1

Вспомогательное оборудование

Рис. 1. Упрощённая схема электроснабжения электроприводов переменного

тока системы стабилизации. Д — дизельный двигатель; Г— синхронный генератор; ФКУ - фшьтрокомпенсирующее устройство; КРУ — комплектное распредустройство; Т — трансформатор напряжения; В — выпрямитель; АИН - автономный инвертор напряжения; М - асинхронный двигатель.

Модель объекта была представлена в виде следующих отдельных блоков:

• модель источника питания;

• два блока приводов позиционирования, представляющие

собой объединение моделей электродвигателя, выпрямителя (в том числе, активного) и автономного инвертора напряжения;

• блок формирования нагрузки на приводы удержания;

• система управления электроприводами.

Рис.2. Структурная схема модели системы стабилизации ППБУ, выполненная в приложении БШиИпк-МаЛаЬ.

чшг — заданные значения потокосцетения ротора, скорости выбирания (травления) якорнсй цепи первым и вторым двигателями, соответственно; Мл Пц - электромагнитный момент и скорость вращения ротора двигателя; 5 - сигнал выбора режима работы системы позиционирования ППБУ.

Соотношение мощностей автономной энергосистемы и привода позиционирования составляет более 4:1, поэтому в диссертационной работе источник питания (электроэнергетическая система ППБУ) в режиме позиционирования рассматривался как источник бесконечной мощности, и акцент сделан на исследовании алгоритмов управления и режимов работы электроприводов якорных лебедок. Полупроводниковые преобразователи моделировались с ис-

пользованием упрощенных математических моделей элементов (без детального изучения процессов, обусловленных коммутацией вентилей преобразователя). Упрощенные модели позволяют решать задачи расчета статических, механических и регулировочных характеристик электромеханических систем, а также задачи синтеза систем управления.

Математическая модель асинхронной машины представляется с учетом магнитной и электрической симметрии при обычных допущениях.

В блоке формирования нагрузки на приводы позиционирования производится расчет сил, действующих на плавучую буровую платформу в процессе эксплуатации, при этом буровая платформа рассматривалась как твёрдое тело, имеющее в пространственной задаче шесть степеней свободы. Внешние нагрузки от ветров, волнения, течений, льда действуют непосредственно на корпус объекта, вследствие чего объект может перемещаться в различных направлениях и совершать повороты в разных плоскостях.

Ветровая нагрузка, действующая на платформу, определена по формуле

Р^О^'р-С-А-У^ Н, где р - плотность воздуха, кг/м3; А — площадь парусности элемента, м2; у„ - скорость ветра, м/с; С - безразмерный коэффициент сопротивления, зависящий от формы преграды и кинематического коэффициента вязкости воздуха р..

Для расчёта воздействия волн на сооружение рассматривалась отдельная волна, обусловленная экстремальными штормовыми условиями

Р = 0,5 • р.-Сск- рв- Ст • ' ах, Н,

где ръ — расчётная плотность воды, кг/м ; Сск — коэффициент скоростного сопротивления; Сш, — коэффициент инерционного сопротивления; £> — размер преграды, м; ух и ах — горизонтальные скорость и ускорение частиц воды, обусловленные волнением, м/с и м/с , соответственно.

Нагрузка от стационарного течения имеет вид

Н,

где СУ — коэффициент сопротивления (для цилиндрической опоры принимается 0,5); vm — скорость потока, м/с; Ат— площадь проекции наружного контура подводной части преграды на плоскость, нормальную потоку, м2.

Усилия, возникающие при разрушении льда сооружением, определены с помощью зависимости вида

F = С ■ fp • А, Н,

где fp - прочность льда на раздробление, Па; С - коэффициент пропорциональности; А — площадь контакта опоры с ледяным покровом, м2.

Так как удержание производится с помощью системы якорных связей, то для удержания платформы над точкой сила натяжения цепей должна удовлетворять выражению T>P + F (рис.3).

Для упрощения расчетов объект рассматривался как материальная точка. Принимая, что максимальный угол крена (40°) возможен только при максимальной нагрузке, сила натяжения цепей Тг при условии односторонней работы якорной системы удержания равна

F ■ cos а -1 • к ■ тпПБП ■ í ~ • к, +1 ] • cos(or - q>) • sin (2р) • gp

Tr =---^-У--, Я,

и

где а - угол между цепной линией и горизонтальной проекцией морского дна, град; (р — угол крена ППБУ, град; п - число якорных связей, участвующих в удержании ППБУ над точкой, шт.; тдвп - собственная масса платформы, кг; к - коэффициент учёта массы вспомогательного оборудования; кв — коэффициент взвешивания в воде; gp — расчетное ускорение свободного падения в точке стояния ППБУ, м/с2.

: N

Р — вес платформы, — горизонтальная и нормальная составляющие веса соответственно, <р — угол крена, /•■— внешнее воздействие, Т— натяжение якорной связи, Т,- горизонтальная составляющая натяжения цепи, а — угол между цепной линией и горизонтальной проекцией морского дна.

Исследования на математической модели проводились для электропривода плавучей буровой платформы с двигателем АКМ -500-4К ОМ4 в условиях Баренцева моря в режимах травления и выбирания якорных цепей. В моделях были использованы параметры асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором - Р„=500кВт, £/и=380В, ис=1500об/мин,/„=50Гц.

Расчет максимально возможных нагрузок на плавучую платформу со стороны окружающей среды позволил определить экстремальные натяжения в якорных связях.

Для подтверждения адекватности математической модели привода удержания реальной системе позиционирования ППБУ в лаборатории кафедры электротехники и электромеханики СПГГИ был смонтирован макет электропривода системы позиционирования (рис. 4).

Рис 4. Функциональная схема стенда для исследования частотно-регулируемого асинхронного электропривода.

QF1.2 — автоматические трёхфазные выключатели; UZI — преобразователь частоты ACS-600 производства ABB; XJZ2 -управляемый выпрямитель S1MOREG DC Master 6RA 70 производства Siemens; КИА1..3 — измерительная аппаратура (датчики тока и напряжения); G -реакторы; ПУ1...3 — пульт управления; Ml — испытуемый двигатель, асинхронный с корот-козамкнутым ротором(АИР 71В4УЗ) ; М2 — нагрузочная машина постоянного тока(4ИБЮ032Т); LVМ2 -обмотка возбуждения; SAI...8 - тумблеры переключения; RI... 18 — сопротивления; PC — персональный компьютер с цифровым осциллографом.

Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных данных для макета установки показало, что максимальное расхождение расчетных и экспериментальных характеристик привода системы позиционирования ППБУ (момент и частота вращения ротора в режиме травления и выбирания) не превышает ±12%. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод об удовлетворительной сходимости результатов, а, следовательно, об адекватности математической модели реальному объекту. На рис. 5 приведены осциллограммы режима травления и выбирания якорной цепи элек-

троприводом, полученные на макете привода и на математической модели.

а) б)

;_____ ; _ ; I, сек _ '■ «*

О г ~4 6 ~.......8................'10........................................................... 10

Рис 5. Работа электропривода системы позиционирования ППБУ в режиме травления (а-математическое моделирование, в-эксперимент) и выбирания (б-математическое моделирование, г-эксперимент) якорной цепи

2. Алгоритм прямого управления моментом электропривода якорной лебедки обеспечивает необходимое быстродействие по отработке внешнего возмущения на ППБУ и ограничение динамических усилий в якорных связях.

Судовой электропривод по конструкции и условиям эксплуатации имеет ряд специфических особенностей, накладывающих дополнительные требования на выбор алгоритма управления: питание от автономного источника электроэнергии, агрессивная среда и тяжелые условия эксплуатации.

В качестве алгоритмов управления приводом позиционирования рассматривались скалярный алгоритм управления, алгоритм классического векторного управления и алгоритм прямого управления моментом (ЗТС) (табл. 1).

Таблица 1

Показатели рассматриваемых алгоритмов управления

Характеристика Скалярное управление Векторное управление Прямое управление моментом

без ДС с ДС без ДС сДС без ДС сДС

Диапазон регулирования 1:10 1:50 1:100 1:1000 1:1000 1:1000

Точность поддержания скорости,% 5,0 0,02 0,2 0,02 0,1 0,01

Точность поддержания момента,% 10,0 6,0 5,0 4,0 1,0 0,1

Максимальный пусковой момент,% 100 150 150 150 200 200

Возможность поддержания нулевой скорости Нет Нет Нет Нет Да Да

Примечание: ДС - датчик скорости

В системе ВТС использованы релейные регуляторы магнитного потока статора и электромагнитного момента асинхронного двигателя, позволяющие выбрать оптимальный стандартный вектор напряжения, обеспечиваемый инвертором, посредством стандартной матрицы (табл. 2)

Наличие датчика скорости сказывается на общей надежности системы электропривода, поэтому в приводе позиционирования предпочтителен бездатчиковый вариант системы. Необходимые координаты системы (значения потокосцепления, момента и частоты вращения ротора двигателя) получены с помощью математической модели асинхронной машины по текущим значениям тока и напряжения статора.

Таблица 2

Выбор состояния ключей инвертора__

'—-—___сектор рассогласование ' ----- 1 N=2 N^3 4 11 1У> N=6

1 ам= 1 и, и, иА С/5 и6 и,

¿М= 0 VI и0 и. и-, Оо

ам=-1 £/« 1/, и2 и, и4 </»

ЫМ= I и, и4 и5 и2

ым=о и„ иг иа и. и0 и7

ам=-1 и и6 ц С/2 м.

Примечание: с1М - сигналы регулятора потокосцепления и момента

На рис.6 приведены результаты математического моделирования для электропривода плавучей буровой платформы с двигателем АКМ -500-4К ОМ4 и системой И ГС-управления в режиме травления и выбирания якорной цепи.

а) б)

К» V

г

ят ........ i

tmtn 2000 11000 / . X V \ .J

loot) ft 0 T"""! \

Рис 6. Работа электропривода системы позиционирования ППБУ в режиме травления (а) и выбирания (б) якорной цепи

Математическое моделирование показало, что система с £>ГС-управлением обеспечивает необходимые характеристики управления даже без использования датчика скорости. Применение DГС-управления ограничивает колебание момента, а, значит, снижает динамические усилия якорных связей, поэтому в качестве алгоритма управления электроприводами системы позиционирования ППБУ был принят алгоритм Z) ГС-управления.

3. Иерархическая замкнутая система автоматизации управления электроприводами системы удержания плавучей буровой платформы с использованием алгоритмов Fuzzy logic обеспечивает рациональное распределение нагрузки между электроприводами.

Система удержания плавучей буровой платформы должна обеспечивать решение следующих задач:

• пуск и торможение электродвигателей приводов позиционирования с максимальным быстродействием, определяемым требованиями к динамическим характеристикам объекта (платформы) и ограничениям динамических усилий в якорных связях;

• ограничение электрических и механических параметров электропривода (частота вращения, ток, напряжение, момент, мощность и т.д.) допустимыми значениями по энергетическим и прочностным соображениям;

• рациональное распределение усилий в якорных связях (нагрузки электроприводов) в зависимости от воздействий окружающей среды на ППБУ.

Анализ общих требований к системе позиционирования показал необходимость разделения системы автоматического управления на подсистему автоматизации управления, осуществляющую выполнение операции контроля состояния коммутационных аппаратов, формирование и выдачу сигналов задания и подсистему, формирующую локальные алгоритмы регулирования (ограничения) выходных координат отдельных электроприводов.

В работе системы электропривода позиционирования можно выделить четыре режима работы: включение привода; режим травления якорной цепи; режим выбирания цепи; режим удержания. Смену режимов работы привода для повышения качества работы и эксплуатационных характеристик системы позиционирования, принимая во внимание случайный характер внешних воздействий на платформу и отсутствие точных данных об их величине, целесообразно осуществлять автоматически с применением методов нечеткой логики.

На рис.7 приведена функциональная схема системы управления приводами позиционирования. .Ядром системы управления электроприводами является контроллер нечеткой логики, который программно изменяет режим управления и формирует задания на разные приводы.

В диссертационной работе на основании схемы синтеза нечетких правил (рис.8) приведен вариант синтезирования алгоритма нечеткого управления приводами позиционирования плавучей буровой платформы (табл. 3). В табл. 3 приведен фрагмент логических правил, содержащих эмпирические знания экспертов в области эксплуатации систем удержания плавучих буровых платформ, представленные в формальном виде - в виде высказываний.

Светосн гналъ нам Переключатели. Потымющме

аппаратура КНОПКИ приборы

-о-

Модули ваода/аыаода данных

Бортовой компьютер

±_1_I

промышленная сеть

11|»г|шиа уприимния в (»выъном 1реис1111 ! Уорилпешис Овр^о-ге» !

• Режим мвоты '

Рис. 7. Схема системы управления приводами позиционирования.

"Хг ' "ч

' X, ^

' ^ч 4

' V 4

: « ;

х, —>

Рис.8. Схема синтеза таблицы нечётких правил

Таблица 3

Если (СВЯЗКА «И») ТО

XI N8 Х2 РВ ХЗ г У1 N8 У2 Ъ УЗ N8 У4 N8

XI ЫВ Х2 РВ ХЗ N8 У1 № У2 Р8 УЗ № У4 N8

XI N8 Х2 РВ ХЗ Ш У1 ИВ У2 РВ УЗ № У4 ИВ

XI ыв Х2 РВ ХЗ РБ У1 ОТ У2 г УЗ ЫВ У4 кв

XI ыв Х2 РВ ХЗ РВ У1 № У2 РВ УЗ ыв У4 вы

Фрагмент базы нечётких правил

В таблице Х\, Х2 — лингвистические переменные смещения

ППБУ по широте и долготе, соответственно; Х3 — лингвистическая переменная поворота ППБУ; У/, У* У}, У./ — лингвистические переменные сигналов задания скорости вращения вала электродвигателей системы позиционирования. Для терм-множеств входных и выходных лингвистических переменных были сделаны обозначения, приведённые в табл.4.

Таблица 4

Лингвистические переменные_

Терм-множество Значение входного сигнала воздействия Значение сигнала задания электроприводам системы позиционирования ППБУ

Ъ Близкое к нулю Близкое к нулю

N5 Отрицательно малое (противоположно направлению выбранной оси) Слабое травление якорной цепи

Ш Отрицательно большое (У/-) Сильное травление якорной цепи

РЭ Положительно малое (направление воздействия совпадает с направлением оси) Слабое выбирание якорной цепи

РВ Положительно большое Сильное выбирание якорной цепи

Заключение

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, содержится научно обоснованное техническое решение актуальной задачи повышения эффективности работы систем позиционирования плавучих объектов путём использования бесконтактного электропривода переменного тока с полупроводниковыми преобразователями и микропроцессорными средствами управления.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Переход на бесконтактный регулируемый асинхронный электропривод с преобразователем частоты в системе позиционирования позволит повысить эффективность работы плавучих платформ.

2. Математическая модель электроприводов позиционирования с реализацией в среде БипиНпк пакета программ МмЬаЪ, учитывающая специфику работы и особенности нагрузки рассматриваемых механизмов, позволяет выполнить исследования режимов работы

электроприводов удержания плавучих объектов.

3. Сравнительный анализ характеристик электропривода с различными алгоритмами управления показал целесообразность использования алгоритма прямого управления моментом асинхронного двигателя, обеспечивающего повышение быстродействия привода по контуру регулирования электромагнитного момента и ограничение динамических усилий в якорных связях (перерегулирование момента не более 16%).

4. Управление электромеханическим комплексом позиционирования целесообразно осуществлять с реализацией алгоритмов нечеткого управления, обеспечивающих все режимы работы системы удержания.

5. Разработан и предложен алгоритм Fi/ZZF-управления системы позиционирования, использующий в качестве локального алгоритма управления режимом работы привода — Z)ГС-алгоритм и обеспечивающий инвариантность системы к внешним воздействиям.

Содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Безносенко Н.М. Совершенствование системы управления тяговым приводом транспортных средств открытых горных разработок [Текст] / Д.М. Безносенко, А.Е. Козярук // Горные машины и автоматика. 2004, №1, с.13-17

2. Безносенко Н.М. Электропривод систем стабилизации технических средств освоения шельфа [Текст] / А.Е. Козярук // ISSN 0135-3500. Записки горного института. - СПб.: СПГГИ, 2004г., Вып.157. с.101-103

3. Безносенко Н.М. Модернизация электроприводов якорной системы удержания плавучих платформ [Текст] // СБ. «Проблемы машиноведения и машиностроения»: СЗТУ, 2004г., №33, с.108-116.

4. Безносенко Н.М. Расчёт натяжений в якорных связях плавучих буровых установок [Текст] // СБ. «Проблемы машиноведения и машиностроения»: СЗТУ, 2005г., №34, с.161-169

5. Безносенко Н.М, Влияние на автономную энергосистему плавучей буровой платформы активного и неуправляемого полупроводниковых выпрямителей [Текст] // СБ. «Проблемы машиноведения и машиностроения»: СЗТУ, 2005г., №34, с. 154-161

РИЦСПГГИ. 02.05.2006. 3.170. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛУПОГРУЖНЫХ ПЛАВУЧИХ БУРОВЫХ ПЛАТФОРМАМ.

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОРСКИХ БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ.

1.2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ УДЕРЖАНИЯ.

1.3. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОЛУПОГРУЖНЫМ ПЛАВУЧИМ БУРОВЫМ УСТАНОВКАМ.

1.4. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЯЕМОЙ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

1.4.1. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЯКОРНОЙ СИСТЕМЫ УДЕРЖАНИЯ ППБУ.

1.4.2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

1.5. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО БЕСКОНТАКТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.6. ВЫВОДЫ.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

2.1. ЗАКОНЫ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

2.2. СИСТЕМА ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ППБУ.

2.3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

2.4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ И БЛОКА НАГРУЗКИ ППБУ.

2.4.1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ППБУ

2.4.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БЛОКА НАГРУЗКИ.

2.5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ В СРЕДЕ 81МЦЫЫК-МАТЬАВ.

2.6. ВЫВОДЫ.

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЯКОРНЫХ ЛЕБЁДОК ППБУ НА БАЗЕ БЕСКОНТАКТНОГО ПРИВОДА.

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ НА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АВТОНОМНОЙ СЕТИ.

3.2. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ТОРМОЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ ШЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

3.2.1. ОЦЕНКА МОЩНОСТИ РЕКУПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В АВТОНОМНУЮ СЕТЬ ППБУ В РЕЖИМЕ КОМБИНИРОВАННОГО ТОРМОЖЕНИЯ.

3.2.2. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА КОМБИНИРОВАННОГО ТОРМОЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

3.5. ВЫВОДЫ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА МАКЕТЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

4.1. МАКЕТ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ППБУ.

4.1.1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА.

4.1.2. СОСТАВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА.

4.1.3. СОСТАВ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЛАБОРАТОНОГО МАКЕТА.

4.2. РАБОТА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

4.3. ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ЛАБОРАТОРНОМ МАКЕТЕ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ.

4.4. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛУЧЕННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИМ И ЛАБОРАТОРНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ СПОСОБАМИ.

4.5. ВЫВОДЫ.

5. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ С ПРИМЕНЕНИЕМ АЛГОРИТМА НЕЧЁТКОЙ ЛОГИКИ.

5.1. СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ППБУ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ НЕЧЁТКОЙ ЛОГИКИ.

5.1.1. СТРУКТУРА ВЫРАБОТКИ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ППБУ НА ОСНОВЕ НЕЧЁТКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

5.2. ТАБЛИЦА ЛИНГВИСТИЧЕСКИХ ПРАВИЛ НЕЧЁТКОГО ВЫВОДА

5.3. ВЫВОДЫ.

В Мировом океане сосредоточены огромные запасы энергетических, минеральных и пищевых ресурсов. Моря и океаны всё в большей мере включаются в производственную деятельность человечества.

Применение различного рода плавучих объектов (ПО), удерживаемых якорными системами, в первую очередь связано с решением воднотранспортных проблем. В мировой практике судостроения происходит интенсивный рост размеров судов. Водоизмещение отдельных судов для перевозки рудных материалов достигает 150 тыс. т и более (осадка до 17 м), современные танкеры достигают водоизмещения до 500 тыс. т (длина - 400 м, ширина - 65 м, осадка - 26 - 30 м). Проектируются танкеры с водоизмещением до 1 млн. т и более [50] (длина до 440 - 480 м, ширина 75 - 80 м, осадка 35-40 м). Многие из современных, даже крупных мировых портов, не могут принимать крупнотоннажные суда вследствие малых глубин и малых плановых размеров акваторий. Значительное дноуглубление акваторий существующих портов, а также расширение портовых акваторий вдоль береговых линий далеко не всегда возможно. Развитие портов за счёт выдвижений их акваторий в море требует строительства дорогостоящих глубоководных морских гидротехнических сооружений.

Строительство стационарных портовых гидросооружений по экономическим, да и техническим, причинам целесообразно только до определённых глубин. Более экономичны при больших глубинах плавучие сооружения с якорными системами удержания. Получили распространение различные плавучие установки на якорях, в первую очередь причальные сооружения в виде плавучих причалов, устанавливаемых по типу пирсов, а также одноточечные плавучие рейдовые причалы. Рассматриваются проекты создания комплексов плавучих средств для обслуживания танкерного, рыбопромыслового и других флотов. Экономическое обоснование [17, 31, 44] показало предпочтительность применения плавучих сооружений по отношению к стационарным.

Применение ПО широко связано с проблемами освоения материковых шельфов и богатств вод Мирового океана, в котором имеются неисчерпаемые запасы энергии, сырья и белковых веществ. Водная оболочка занимает основную часть (70,8 %) поверхности Земли, осваиваются материковые шельфы, производится добыча разнообразных полезных ископаемых. К шельфам относятся прибрежные части дна морей и океанов с незначительными уклонами дна и глубинами до 200 м, далее за морской границей материковых шельфов располагается материковый склон, который опускается до глубин в среднем 2400 м, ещё далее располагается ложе океана.

Площадь шельфов составляет около 19 % от площади поверхности всей суши, или 7,6 % от площади поверхности Мирового океана, а их ширина может быть различной (от нескольких километров до 1200 км, в среднем 50 - 80 км). К территории России прилегает значительная часть площади мирового шельфа. В наших северных морях ширина шельфов измеряется сотнями километров. Отдельные моря полностью расположены в зоне материковых шельфов (Балтийское, некоторые из наших северных морей (рис.в1)), а у берегов Камчатки ширина шельфа измеряется десятками километров. Значительные запасы минерального и белкового сырья сосредоточены также на банках морей и океанов.

В 1974 г. 16,0 % мировой добычи нефти и 10 % природного газа обеспечивалось морскими разработками. По зарубежным данным добыча нефти на морских акваториях в 1980 г. составила 22,9 % и к 2020 г. вырастет до 65 % от всей добываемой в мире [17]. В настоящее время в морях Северного Ледовитого океана разведано 62,5 трлн. кубометров газа, 9 млрд. тонн нефти и на берегу - 3,5 млрд. тонн, что составляет 25% мировых запасов

Условные обозначения гранеща аомы спорным

ЭЮОМОММИИ&ПЖ ИНТврвсо«

Месторождении ефтямыв гажжоадонса-шыо Хкжапьныа поднятия

Лудповское

Русановское*

Ленинградское

С. Кил ьд и некое

Мурманское гшинское : Л. Тряраэломное - ^ Медынь-море мере V

Рис.в!. Северная шельфовая зона России углеводородов. Только с Приразломного нефтяного месторождения в Печорском море, разработка проекта освоения которого ведется АО ^ "Росшельф" и РАО "Газпром", планируется вывозить ежегодно до 7 млн. тонн нефти. Велики запасы природного газа на Штокмановском газоконденсатном месторождении в Баренцевом море и на месторождениях в Карском море. Также перспективны районы моря Лаптевых и Охотского моря [113].

Самыми перспективными районами для освоения остаются: шельф и О.Сахалин (рис.в2) - по предварительным данным запасы нефти составляют 20 млн.т, газа 690 млрд.куб.м и шельф Баренцева моря - запасы нефти - 70 млн.т, газа - 2013 млрд.куб.м (рис.вЗ).

Рис.в2. Прогнозируемые данные о запасах углеводородного сырья на шельфе о.Сахалин ^ соглашениях о разделе продукции» (от 07.01.1999г. №19-ФЗ; 18.01.2001г.№75-ФЗ и 06.06.2003г. №65-ФЗ), законом «О нефти и газе», законом «О континентальном шельфе РФ», а также целевой федеральной программой по созданию российской нормативно-методической базы по освоению углеводородных месторождений континентального шельфа (постановление

Правительства РФ №1469 от 07.12.1996г.), будут осваиваться шельфы Баренцева моря и о.Сахалин [45, 112].

Рис.вЗ. Прогнозируемые данные о запасах углеводородного сырья на шельфе Баренцева моря

Для работ на шельфах и банках с целью разведки и добычи нефти и газа применяют как стационарные сооружения (в том числе погружные и самоподъёмные платформы, которые при эксплуатации опираются на морское дно), так и плавучие полупогружые платформы (установки) и буровые суда. Стационарные сооружения применяют при глубинах до 90 - 100 м, что обусловлено техническими возможностями возведения и работы конструкций в условиях больших глубин при значительных нагрузках от волн и ветра. Полупогружные морские плавучие установки широко применяются при глубинах до 200 - 300 м [78], при дооборудовании считается возможным их использование на глубинах до 500 - 600 м. Буровые суда с динамической системой стабилизации используются при больших глубинах. Сейчас наибольшее применение для работ на шельфах и банках получили полу погружные установки с якорными системами позиционирования.

Для добычи россыпных полезных ископаемых со дна шельфов и банок используют различные плавучие установки с якорными системами позиционирования: одно- и многоковшовые драги, землесосы, эжекторные и эрлифтные установки. Сейчас различные страны ведут промышленные и пробные разработки (глубины от 10 до 200 - 300 м): железных руд (Канада, Новая Гвинея, Папуа, Филиппины, Япония); каменного угля (Англия, Канада, Япония, Чили); марганца (Канада, США); олова (Англия, Индонезия, Малайзия, Таиланд); фосфатов (Австралия, Индия, Мексика, США, Южно-Африканская республика); титана (Австралия, Германия, США, Филиппины); циркония (Австралия); серы (США); золота (у побережий Аляски, Тасмании, Филиппин, Южной Африки); алмазов (у южных и юго-западных берегов Африки) и других ископаемых. В дальнейшем большое значение будет иметь добыча железо-марганцевых конкреций, которые содержат в основном железо и марганец, а/ кроме того включают медь, никель, кобальт, алюминий, свинец, магний, цинк и др. У нас железо-марганцевые месторождения обнаружены на Чёрном,

-»

Азовском, Балтийском, Баренцевом и других морях. Поиск и опытная добыча олова и титана осуществляются на Балтийском, Чёрном, Японском морях и в море Лаптевых.

Промышленное значение имеет добыча из морской воды более 10 химических элементов. Потребности в броме в большинстве стран практически полностью удовлетворяются добычей из морей, потребности в магнии удовлетворяются за счёт добычи из морских вод, например, в США более чем на 50 %, а в Англии на 80 %. Из вод морей и океанов добывают огромное количество поваренной соли, с помощью которых удовлетворяется 30 % мировых потребностей, а также значительные количества натрия, калия и других элементов. В водах Мирового океана находятся огромные количества ядерного топлива, только запасов урана около 3 млрд. т. Энергии такого количества урана хватило бы на тысячи лет. Для добычи ископаемых из вод морей и океанов применяют плавучие промышленные установки разнообразных конструкций и назначений.

Различные плавучие установки применяют также для добычи из морей и океанов пищевых ресурсов для человечества. В водах Мирового океана развиваются многие тысячи видов животного и растительного миров (животные, рыбы, моллюски, планктоны, водоросли и др.). Из океанов и морей обеспечивается добыча значительного количества биомассы для пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

В целом же в морском деле плавучие объекты на якорях имеют самое разнообразное назначение и получили широкое распространение, а для их судоремонта используют плавучие доки. Они позволяют доковать различные плавучие средства и, в том числе, наиболее крупные из современных судов. Якорные системы доков должны быть надёжными, так как этим обеспечивается сохранность как самих дорогостоящих доков, так и докуемых судов. Широко применяют плавучие станции для гидрометеорологических, океанологических, биологических и других исследований. Такие объекты устанавливают на якорях при глубинах от десятков метров до нескольких километров.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Переход на бесконтактный регулируемый асинхронный электропривод с преобразователем частоты в системе позиционирования позволит повысить эффективность работы плавучих платформ.

2. Математическая модель электроприводов позиционирования с реализацией в среде БтиНпк пакета программ МшЬаЪ, учитывающая специфику работы и особенности нагрузки рассматриваемых механизмов, позволяет выполнить исследования режимов работы электроприводов удержания плавучих объектов.

3. Сравнительный анализ характеристик электропривода с различными алгоритмами управления показал целесообразность использования алгоритма прямого управления моментом асинхронного двигателя, обеспечивающего повышение быстродействия привода по контуру регулирования электромагнитного момента и ограничение динамических усилий в якорных связях (перерегулирование момента не более 16%).

4. Управление электромеханическим комплексом позиционирования целесообразно осуществлять с реализацией алгоритмов нечеткого управления, обеспечивающих все режимы работы системы удержания.

5. Разработан и предложен алгоритм р{У22Г-управления системы позиционирования, использующий в качестве локального алгоритма управления режимом работы привода - £)ГС-алгоритм и обеспечивающий инвариантность системы к внешним воздействиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, содержится научно обоснованное техническое решение актуальной задачи повышения эффективности работы систем позиционирования плавучих объектов путём использования бесконтактного электропривода переменного тока с полупроводниковыми преобразователями и микропроцессорными средствами управления.

1. XXXII неделя науки СПбГТУ, часть VI по теме «Модернизация системы управления электроприводами позиционирования технических средств освоения шельфа».

2. Авторское свидетельство СССР №474089, кл. Н 02 Р 5/06 1976г.

3. Авторское свидетельство СССР №985911, Р 26/06, 1981г.

4. Агагусейнов Ю.А., Вишневская Э.Л., Кулиев И.П. и др. Самоподъёмные плавучие буровые установки. М., Недра, 1979г.

5. Алешков Ю.З. Теория волн на поверхности тяжёлой жидкости. Л.: «Энергия», 1981г.

6. Анисимов Я.Ф. Особенности применения полупроводниковых преобразователей в судовых электроустановках. Л.: Судостроение, 1973г.

7. Анисимов Я.Ф. Судовая силовая полупроводниковая техника. Л.: Судостроение, 1979г.

8. Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок. Л.: Судостроение, 1990г.

9. Барштейн М.Ф. Динамический расчёт высоких сооружений на действие ветра: Динамический расчёт зданий и сооружений// Справ. Проектировщика. М.: «Стройиздат», 1984г.

10. Безносенко Д.М., Козярук А.Е., Рудаков В.В. Математическая модель системы прямого управления моментом частотно-регулируемого асинхронного электропривода// Изв. ВУЗ. Приборостроение. 2004г., т.47, №11

11. Безносенко Н.М. Влияние на автономную энергосистему плавучей буровой платформы активного и неуправляемого полупроводниковых выпрямителей. СПб: СЗТУ, вып.34, 2005г.

12. Безносенко Н.М. Расчёт натяжений в якорных связях плавучих буровых установок. СПб: СЗТУ, вып.34, 2005г

13. Безносенко Н.М., Козярук А.Е. Электропривод систем стабилизации технических средств освоения шельфа. Записки горного института, №157, СПГТИ, 2004г., стр.101-103

14. Благовещенский С.Н. Качка корабля. Д., Судпромгиз, 1954 г

15. Богословский А.П., Певзнер Е.М., Туганов М.С., Яуре А.Г. Системы тиристорного управления судовыми электромеханизмами Д.: Судостроение, 1978 г.

16. Богословский А.П., Певзнер Е.М., Фрейдзон И.Р. Судовые электроприводы: Справочник. Т.1. Д.: Судостроение, 1983г.

17. Борисов Р.В., Макаров В.Г., Макаров В.В. и др. Морские инженерные сооружения. 4.1. Морские буровые установки. СПб: Судостроение, 2003г.

18. Борисов Р.В., Молодожников А.Б. Расчёт качки заякорённых плавучих буровых установок на регулярном и нерегулярном волнении// Техн. средства освоения океана. Д.: ЖИ, 1980г.

19. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Барац Е.И. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя. "Электротехника". 2001. № п

20. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный привод. М.: Академия, 2004г.

21. Бреббиа К., Уокер С. Динамика морских сооружений, Д., «Судостроение», 1983г.

22. Булатов В.И., Зуев В.А., Фрейдзон И.Р. Проектирование и расчёт автоматизированного электропривода системы якорного позиционирования полупогружной буровой платформы с информационной поддержкой. СПб: изд.ЛЭТИ, 1996г

23. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронным электроприводом. М.: Наука. 1966г.

24. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. -М.: Высшая школа, 1987г.

25. Вентильные реактивные электродвигатели. АО «Аскод». -СПб. 1998г.

26. Вершинин В.И., Загривный Э.А., Козярук А.Е. Электромагнитная и электромеханическая совместимость в электромехнических системах с полупроводниковыми преобразователями: Конспект лекций. СПб, СПГТИ, 2000г.

27. Виноградов А.Б., Чистосердов В.Л., Сибирцев А.Н., Монов Д.А. Новая серия цифровых асинхронных электроприводов на основе векторных принципов управления и формирования переменных // Электротехника. 2001. -№12

28. Водный транспорт. Т.13. Воздействие льда на морские сооружения шельфа. Под ред. Корчагина А.Я. М., 1988г.

29. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974г

30. Гальков И.Н., Литобов O.E., Алисейчик A.A. Плавучие буровые платформы. Л.: «Судостроение», 1984г.

31. Гарнов В.К., Рабинович В.Б., Вишневецкий Л.М. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. М.: Металлургия, 1971г.

32. Герман-Галкин С.Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. Л.: Энергоатомиздат. 1986г.

33. Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л.: Энергия. 1966г.

34. Гордеев Б.Н., Анисимов Я.Ф. Анализ энергетических показателей автономных электроэнергосистем с полупроводниковыми преобразователями // Техн. электродинамика. 1987г., №4

35. Давидян И.Н., Лопатухин Л.И., Рожков В.А. Ветровые волнения в Мировом океане. Л.: «Гидрометеоиздат», 1985г.

36. Дацковский Л.Х., Роговой В.И. и др. Современное состояние и тенденции развития в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор)//Электротехника. №10. 1996г.

37. Джуди Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. М.: Энергоатомиздат, 1983г.

38. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа, Л., «Судостроение», 1986г.

39. Едемский С.Н., Серов С.Ю., Черевко А.И. и др. Анализатор качества напряжения на базе ПК. // Доклад на V РНТК ЭМС, 1998г.

40. Захаров В.Н. Современная информационная технология в системах управления. Известия академии наук. Теория и системы управления №1, 2000г

41. Калашников Б. Е., Лещенко В. М., Ольшевский В. И., Фейгельман И. И Опыт разработки и внедрения IGBT-инверторов для асинхронного электропривода // Электротехника. 1998г., №7

42. Капустин В.М., Лопухин A.A. Компьютеры и трёхфазная электрическая сеть // Современные технологии автоматизации СТА, №2, 1997г

43. Капустин К.Я. Плавучие буровые установки и буровые суда. М.: Недра, 1974г.

44. Кистанов В.В., Копылов Н.В., Хрущев А.Т. Размещение производительных сил М.: 1994

45. Козярук А.Е., Плахтына Е.Г. Вентильные преобразователи в судовых электромеханических системах. Л.: «Судостроение», 1987 г.

46. Козярук А.Е., Рудаков B.B. Современное и перпективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов/ Санкт-Петербургская электротехническая компания. 2002г.

47. Колпахчьян Г.И., Кононов Г.Н., Сорин Л.Н., Хоменко Б.И. Перспективы применения индукторного привода на электроподвижном составе /Сборник «Электросила», №4, 2002г.

48. Кравчик А.Э., Стрельбицкий Э.К., Шлаф М.М. Выбор и применение асинхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1987г.

49. Кульмач П.П. Якорные системы удержания плавучих объектов. Л.: Судостроение, 1980г.

50. Лаппо Д.Д., Шестаков Ю.Н. Некоторые результаты исследований коэффициентов сопротивления при обтекании круглого цилиндра волной// Тр. координац. совещ. по гидротехнике. Л.: «Энергия», 1967, вып.34

51. Лебедев Е.Д., Неймарк В.Е., Пистрак М.Я. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М.: Энергия, 1970 г.

52. Лукошков A.B. Техника исследования морского дна. Л.: Судостроение, 1984г.

53. Лутидзе Ш.И., Михневич Г.В., Тафт В.А. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупрводниковых систем. -М.: Наука, 1973г.

54. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная, нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. ГОСТ 13109-97. январь 2002г.

55. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Яризов А.Д. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000г.

56. Мирзоев А.Д. Нефтегазопромысловые ледостойкие сооружения мелководного шельфа. М., ВНИИОЭНГ, 1992г.

57. Москаленко B.B. Электрический привод: Учеб. пособие для сред.проф.образования. М.: Академия, 2004г.

58. Моцохейн Б.И., Парфенов Б.М. Электропривод буровых лебёдок. М.: Недра, 1978г.

59. Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: Изд. ACT, 2004г.

60. Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе, ПБ 08-353-00, 2003г.

61. Правила классификации и постройки плавучих буровых установок / Регистр СССР. Л.: Транспорт, 1983г

62. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ, под ред. Шелкова Г.В., СПб, 2001г.

63. Применение реактивных индукторных двигателей на перспективном ЭПС/ В.Г. Щербаков, Г.И. Колпахчьян, Б.И. Хоменко и др.// «Электровозостроение». Сб. научных трудов ВЭлНИИ. -1998г. -Т.40.

64. Решмин Б.И., Ямпольский Д.С. Проектирование и наладка систем подчинённого регулировании электроприводов. -М.: Энергия, 1975г.

65. Рипс Я.А., Савельев Б.А. Анализ и расчет надежности систем управления электроприводами-М.: Энергия, 1974г.

66. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. Л.: Энергоатомиздат. 1987г.

67. Сабинин Ю.А., Грузов В.А. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. Л.: Энергоатомиздат. 1985г.

68. Сабуров К.В., Кузовов А.Ф. Электроэнергетика плавучих буровых установок. Судостроение, 1975 г., №10

69. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронным двигателем. М.: Энергия. 1974г.

70. Семёнов Ю.П., Портной A.C. Требования классификационных обществ к обеспечению безопасности морской техники. СПб, 2000г.

71. Симаков Г.В. и др. Ледостойкие гидротехнические сооружения континентального шельфа. Владивосток, 1984г.

72. Симаков Г.В., Долгополов Ю.В., Марченко Д.В. и др. Нагрузки и воздействия льда на морские гидротехнические сооружения. Л., 1983г.

73. Симаков Г.В., Шхинек К.Н., Смелов В.А. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе, Л., «Судостроение», 1989г.

74. Симоненко A.C. Устройство плавучих буровых установок. СПб, 1994г.

75. Симоненко A.C., Смирнов Ю.А. Подруливающие устройства морских транспортных судов. Учебное пособие. Л.: Изд.ЛКИ, 1979г.

76. Сипайлов Г.А., Лоос A.B. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1980г.

77. Скрыпник С.Г., Техника для бурения нефтяных и газовых скважин на море-М.: Недра, 1989г.

78. Смолдырев А.Е. Методика и техника морских геологоразведочных работ. -М.гНедра, 1978г.

79. Стальский В.В., Проскуряков P.M. Учебное пособие «Нечёткая логика и её применение в автоматическом регулировании» СПб., СПГГИ, 1998г

80. Суворов К.Г., Крупнов Г.К., Волкова А.К. и др. Проектирование и строительство технических средств для изучения и освоения мирового океана, М., «Румб», 1977г.

81. Теория волн и расчёт гидротехнических сооружений. М., «Наука», 1975г.

82. Технические условия определения волновых воздействий на морские и речные сооружения и берега. СН 92-60. М., 1960г.

83. Транспорт на горных предприятиях. Под общей редакцией проф. Кузнецова Б.А. М.: Недра. 1976г.

84. Туганов М.С. Судовой бесконтактный электропривод. JL: Судостроение, 1978 г.

85. Фишбейн В.Г. Расчёт систем подчинённого регулирования вентильного электропривода постоянного тока. -М.: Энергия, 1972 г.

86. Фрейдзон И.Р., Филиппов Л.Г., Фрейдзон Р.И. Микропроцессорные системы управления техническими средствами судов. Л.: Судостроение, 1985г.

87. Халфин И.Ш. Воздействие волн на морские нефтегазопромысловые сооружения, М., «Недра», 1990г.

88. Черевко А.И. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и электрооборудования в автономных электроэнергетических установках. СПб: Севмашвтуз, 2005г.

89. Чилдерс М.А. Системы позиционирования буровых судов в глубоких водах. Инженер-нефтяник: 1974, №10; 1974, №11; 1975, №5

90. Шевырёв Ю.В. Методы моделирования и повышения электроэнергетических показателей электротехнических комплексов буровых установок. М.: МГГУ, 2005г.

91. Шейнихович В.В., Климанов О.Н., Пайкин Ю.И. Качество электрической энергии на судах. Л.:Судостроение, 1988г.

92. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г., Мостовяк И.Б. Энергетические характеристики электромагнитной совместимости цепей // Техн. электродинамика, 1985г.

93. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И. Математическое описание и алгоритмы ШИМ активных выпрямителей тока // Электротехника. 2000г. № 10

94. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоатомиздат. 1982г.

95. ACS600. Руководство по программному обеспечению. Стандартная прикладная программа 5.ХХХ ABB Industry. 2000г.

96. Dugan R.C., McGranaghan M.F., Beaty H.W. Electrical Power Systems Quality. McGraw-Hill, 1996

97. Energiesparen mit elektrischen Antrieben // Galvanotechnik. 1999. - 90, 11

98. Energiesparung durch geregelte Antriebe / Heinrich Walter // Antriebstechnik. 2000. - 39, 1

99. Free vwalk-through" for electric drives advice // World Ceram. and Refract. -2001.- 12, №2

100. Godfroid H. Les equipments electriques principaux sur les navires et platformes de forage en mer. Resue generale de e'electricite, 1978, vol.87, №7-8

101. Goodridge S. G., A Fuzzy Behavior-Based Nervous System for an Autonomous Mobile Robot, Master's Thesis, Department of Electrical and Computer Engineering, North Carolina State University, Raleigh, NC, 1994

102. Harmonic Disturbances in Networks and Their Treatment // Cahier Technique• Schneider Electric, no 152

103. Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms. Amer. Petrol. Inst. Publ. RP-2A, Dallas, Tex., 1980

104. Skjelbreia L. Gravity waves, Stokes third order approximation. Tables of functions. Council on Wave research. Univ. of California. Berkeley, 1959

105. Ф 108. Skjelbreia L., Hendrickson A. Fifth order gravity wave theory. Proc. VII

106. Conference on Coastal Engineering, 1961

107. Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Transaction On Industry Application. 1986. Vol. 22, № 5

108. Weigel R.L. A presentation of choidal wave theory for practical application- J. of Fluid Mech.,1960, vol.7

109. Wind forces on structures. Transactions ASCE, 1961, vol. 126

110. Газета "Труд" №220 за 19.11.2004г.113. http://www.bz.ru114. http://www.polpred.com1. РАСЧЁТ НАГРУЗОК1. Ветер

111. Рис.п1.2. Внешние воздействия на морское гидротехническое сооружение

112. Для расчёта примем следующие условия:

113. Широта места установки ППБУ 73° с.ш. (Штокмановское месторождение);

114. Глубина моря в районе бурения 200 м;

115. Используется ППБУ катамаранного типа;

116. Все воздействия происходят в одном направлении, а именно, с боковой стороны (со стороны понтона, под углом 90°).

117. Основные параметры ППБУ (рис.п1.3, размеры в м). На рис.п1.3 принятые обозначения означают: 1 производственный блок; 2 - буровая вышка; 3 - жилой блок; 4 - площадка.

118. Рис.п1.3. Общий вид и основные размеры ППБУ катамаранной конструкции

119. Исходные данные для расчёта приведены в таблицах п1.1 и п1.2.