12000hp油服船货运淡水系统监测与仿真开发monitorandsimulationsystem12000hposv(
随着油服船的发展，船上各系统的安排以及性能也得到越来越多的重视，而货运淡水系统是油服船的重要组成部分，目前货运淡水系统由单一的储水、供水功能向复杂的多功能化发展。本文实现了货运淡水系统自动化，满足监测、调配的要求。首先对货运淡水系统进行了系统设计，根据轮机手册选择相关管材以及阀件，再利用CAD绘制货运淡水系统原理图。根据船舶静力学知识计算出船舶倾斜角，在MATLAB/Simulink软件提供的交互式仿真环境下根据这些计算建立相应的数学模型，将各个模块结合起来，对整个货运淡水系统淡水调运进行动态仿真，通过输入不同状态下淡水舱中淡水的水深，得到在当前状态下油服船的倾斜角，然后控制泵和阀的开关，开始调运淡水直到油服船平稳，最后利用Webaccess实现界面可视化，对系统进行监测。关键词油服船；货运淡水系统；MATLAB/Simulink；监控
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 油服船简介 1
1.3 油服船和货运淡水系统的现状与发展 3
1.4 本文的主要内容 3
第二章 12000HP油服船货运淡水系统的设计 4
2.1 货运淡水系统 4
2.2 货运淡水系统管路设计 4
2.3 阀件的选择 9
2.4 淡水舱装卸淡水安排 11
第三章 静水力曲线和船舶倾角计算方法 13
3.1 静水力计算和静水力曲线 13
3.1.1 静水力曲线 13
3.1.2 静水力计算 14
3.2 船舶倾角计算方法 18
3.2.1 船舶纵倾角正切计算公式 18
3.2.2 船舶稳性高计算公式 18
第四章 货运淡水系统的仿真开发 20
4.1 仿真软件Simulink简介 20
4.2 Simulink数学模型的建立 21
4.3 仿真结果及分析 28
4.4 仿真应注意的问题 29
第五章 货运淡水系统的监控 30
5.1 Simulink与数据库通信模块的建立 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2 Simulink与数据库的连接 32
5.2.1 建立Access数据库 32
5.2.2更改完成数据库与Simulink连接程序 32
5.2.3 建立数据库连接通用文件 33
5.2.4 系统DSN建立 33
5.3 建立监控界面 34
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 研究背景
近几年，世界各国经济得到快速发展，人们对于各种能源的需求量也变得越来越多，而传统能源的主导的地依旧被石油占据着，油气资源的短缺已经成为制约全球经济发展的重要原因之一。海洋作为油气资源开发的新领域，已经成为世界油气资源重要的接替区，海洋石油的开采和天然气的开发已经成为能源的新的增长点。据统计，世界海洋石油蕴藏量大约1000亿吨，其中己探明的储量大约有380亿吨[1]。
我国的海洋资源里蕴藏着着丰富的油气资源，渤海、东海等海域的油气资源已经得到广泛的开发。近几年，勘探技术水平不断地提高，我国南海海域的油气资源已经被逐渐探明，南海海域已经成为公认的油气宝库，它被誉为＂第二个波斯湾＂，南海已探明的油气储量高达152亿吨油当量[2]。目前，我国对于南海油气资源的开发主要集中在南海北部的浅水海域，跟据统计，南海海域高达70％的油气资源都蕴藏在153.7万平方公里的深海区域。2010年，我国海洋油气产量达到5100万吨油当量。其中，当年全国80％的新增石油产量都来自海洋。进入“十二五”计划以后，我国加快了海洋石油产业由陆地向海洋区域延伸的步伐，力争实现海洋油气产量由2010年的5000万吨增加到1亿吨的目标。因此，开发南海油气资源特别是深水油气资源已经成为我国的一项重要战略举措。
海洋油气资源的开发需要先进的海洋工程技术和装备作为支撑，因此，为海洋工程服务的辅助船舶的需求数量也在不断增加。油服船作为为海洋石油钻井平台等海工装备提供多功能服务的主力船型之一，可为钻井平台提供起抛锚、拖航、平台物资供应等服务。我国船东现有或租赁的油服船多服务于浅海海域，能够满足1000米甚1500米以上深水作业需求的船舶数量不多。伴随着我国南海油气开发向中南部深水海域迈进，一定会对油服船提出更高的技术要求[3]。
1.2 油服船简介
油服船是为了海上石油工程提供多种功能作业服务的深水作业三用型守护船，油服船主要航行于无限航区或者近海航区[5]。油服船能低速巡航于海上石油平台附近，随时随地为海上石油平台提供服务，能够为海上石油平台提供多种物资和材料，能够进行抛锚起锚作业以及进行平台和大型船舶的拖运作业，并且油服船具有一定的对外消防灭火作业的能力、海面消除油污作业的能力、营救作业的能力，能够搭载获救人员，以及对储油轮及到达的提油轮进行拖带和捞取油管作业，协助提油轮进行提油。油服船适用于钻井物资和器材、钻井钢管、散装水泥、钻井水、钻井泥浆、淡水、盐水、燃油及生活用品等。
油服船是中海油服实施大型设备装备“结构调整、进军深水、走向高端”战略下所建造的重点船型，具有适航性能和耐波性能更强，航速较快、装载量大，运输能力强，能够在恶劣得海况条件下保持良好的操作性、 灵活性和住舱舒适性等特点。船舶配置了二级动力定位系统和数字化监控网络系统，是目前国际上比较先进的配置系统。
本船航行于无限航区，满足中国海洋石油总公司和中国船级社对远洋拖船、供应船、 抛起锚船和油田守护船的有关要求和规定，其效果如图12所示。
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图12 油服船效果图
油服船的主要功能之一是供应功能。而油服船的主要技术经济指标是供应能力的大小和品种的多少[6]。在主船体内设置有淡水舱581.8立方米。淡水除了作为单航次的日常用水外，还需要进行对外供应淡水。根据对外供应淡水的情况，设计货运淡水系统时在机舱配置了相适应的对外供淡水泵。对外供水泵为一台电动机驱动立式自吸离心泵，排量150 m3/h，工作压力1.0 MPa。
1.3 油服船和货运淡水系统的现状与发展
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 油服船简介 1
1.3 油服船和货运淡水系统的现状与发展 3
1.4 本文的主要内容 3
第二章 12000HP油服船货运淡水系统的设计 4
2.1 货运淡水系统 4
2.2 货运淡水系统管路设计 4
2.3 阀件的选择 9
2.4 淡水舱装卸淡水安排 11
第三章 静水力曲线和船舶倾角计算方法 13
3.1 静水力计算和静水力曲线 13
3.1.1 静水力曲线 13
3.1.2 静水力计算 14
3.2 船舶倾角计算方法 18
3.2.1 船舶纵倾角正切计算公式 18
3.2.2 船舶稳性高计算公式 18
第四章 货运淡水系统的仿真开发 20
4.1 仿真软件Simulink简介 20
4.2 Simulink数学模型的建立 21
4.3 仿真结果及分析 28
4.4 仿真应注意的问题 29
第五章 货运淡水系统的监控 30
5.1 Simulink与数据库通信模块的建立 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2 Simulink与数据库的连接 32
5.2.1 建立Access数据库 32
5.2.2更改完成数据库与Simulink连接程序 32
5.2.3 建立数据库连接通用文件 33
5.2.4 系统DSN建立 33
5.3 建立监控界面 34
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 研究背景
近几年，世界各国经济得到快速发展，人们对于各种能源的需求量也变得越来越多，而传统能源的主导的地依旧被石油占据着，油气资源的短缺已经成为制约全球经济发展的重要原因之一。海洋作为油气资源开发的新领域，已经成为世界油气资源重要的接替区，海洋石油的开采和天然气的开发已经成为能源的新的增长点。据统计，世界海洋石油蕴藏量大约1000亿吨，其中己探明的储量大约有380亿吨[1]。
我国的海洋资源里蕴藏着着丰富的油气资源，渤海、东海等海域的油气资源已经得到广泛的开发。近几年，勘探技术水平不断地提高，我国南海海域的油气资源已经被逐渐探明，南海海域已经成为公认的油气宝库，它被誉为＂第二个波斯湾＂，南海已探明的油气储量高达152亿吨油当量[2]。目前，我国对于南海油气资源的开发主要集中在南海北部的浅水海域，跟据统计，南海海域高达70％的油气资源都蕴藏在153.7万平方公里的深海区域。2010年，我国海洋油气产量达到5100万吨油当量。其中，当年全国80％的新增石油产量都来自海洋。进入“十二五”计划以后，我国加快了海洋石油产业由陆地向海洋区域延伸的步伐，力争实现海洋油气产量由2010年的5000万吨增加到1亿吨的目标。因此，开发南海油气资源特别是深水油气资源已经成为我国的一项重要战略举措。
海洋油气资源的开发需要先进的海洋工程技术和装备作为支撑，因此，为海洋工程服务的辅助船舶的需求数量也在不断增加。油服船作为为海洋石油钻井平台等海工装备提供多功能服务的主力船型之一，可为钻井平台提供起抛锚、拖航、平台物资供应等服务。我国船东现有或租赁的油服船多服务于浅海海域，能够满足1000米甚1500米以上深水作业需求的船舶数量不多。伴随着我国南海油气开发向中南部深水海域迈进，一定会对油服船提出更高的技术要求[3]。
1.2 油服船简介
油服船是为了海上石油工程提供多种功能作业服务的深水作业三用型守护船，油服船主要航行于无限航区或者近海航区[5]。油服船能低速巡航于海上石油平台附近，随时随地为海上石油平台提供服务，能够为海上石油平台提供多种物资和材料，能够进行抛锚起锚作业以及进行平台和大型船舶的拖运作业，并且油服船具有一定的对外消防灭火作业的能力、海面消除油污作业的能力、营救作业的能力，能够搭载获救人员，以及对储油轮及到达的提油轮进行拖带和捞取油管作业，协助提油轮进行提油。油服船适用于钻井物资和器材、钻井钢管、散装水泥、钻井水、钻井泥浆、淡水、盐水、燃油及生活用品等。
油服船是中海油服实施大型设备装备“结构调整、进军深水、走向高端”战略下所建造的重点船型，具有适航性能和耐波性能更强，航速较快、装载量大，运输能力强，能够在恶劣得海况条件下保持良好的操作性、 灵活性和住舱舒适性等特点。船舶配置了二级动力定位系统和数字化监控网络系统，是目前国际上比较先进的配置系统。
本船航行于无限航区，满足中国海洋石油总公司和中国船级社对远洋拖船、供应船、 抛起锚船和油田守护船的有关要求和规定，其效果如图12所示。
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图12 油服船效果图
油服船的主要功能之一是供应功能。而油服船的主要技术经济指标是供应能力的大小和品种的多少[6]。在主船体内设置有淡水舱581.8立方米。淡水除了作为单航次的日常用水外，还需要进行对外供应淡水。根据对外供应淡水的情况，设计货运淡水系统时在机舱配置了相适应的对外供淡水泵。对外供水泵为一台电动机驱动立式自吸离心泵，排量150 m3/h，工作压力1.0 MPa。
1.3 油服船和货运淡水系统的现状与发展
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