摘 要

此论文的研究对象是自升式海上钻井平台的升降装置，讨论升降装置的构成，对控制升降的液压系统进行设计，并运用AutoCAD软件做出液压系统原理图、装配图、零件图等。在此基础上对系统性能进行验算、校核，从而确保整个方案的稳定性和可行性。

研究结果表明，与其他类型的钻井平台相比，插销式升降平台的优点在于，设置了横向插销对桩腿进行锁紧，降低了平台在升降过程发生意外的风险，提升了平台运动的稳定性和安全性。

本文的特色在：升降系统的设计主要采用比例方向阀控制液压缸活塞杆的伸缩来实现不同目的。其中，水平方向的液压缸对整个装置起到锁紧作用，竖直方向的则负责平台的升降。此外，还在各个液压缸上安装了位移传感器，确保缸的同步运动。

关键词：自升式钻井平台；升降装置；液压系统；电液比例控制

Abstract

This paper mainly studied the lifting device of offshore jack-up drilling platform, discussed the structure of the lifting device, designed the hydraulic system to control the process and used AutoCAD software to make the schematic drawing, assembly drawing and part drawing of the hydraulic system. On the basis of that, calculate and check the performance of the system, to ensure the stability and feasibility of the whole scheme.

The result showed that compared with other types of drilling platform, pin-type lift platform had the advantage that transverse bolts were set to lock the pile legs, which would reduce the risk of accidents in the process of lifting and improve the stability and safety of the platform movement.

The design of the lifting device of the hydraulic system mainly used proportional direction valves to control the stretch and shrink of piston rod of hydraulic cylinder to achieve different purposes. Among them, the horizontal hydraulic cylinders were used to lock entire platform, while the vertical ones were responsible for the rise and fall of platform. In addition, displacement sensors were installed on each hydraulic cylinder to make sure that the cylinders will move synchronously.

Key words: jack-up drilling platform; lifting device; hydraulic system; electro-hydraulic proportional control

目录

摘要 II

Abstract III

第1章 绪论 3

1.1 钻井平台的基本介绍 3

1.2 海上钻井平台的国内外情况 3

1.3 国内几年来的发展情况 4

1.4 钻井平台的安全问题 6

1.5 研究内容及技术路线 6

第2章 碎石桩钻井平台及其液压控制系统介绍 8

2.1 平台功能说明 8

2.2 升降机构简介 8

2.3 具体平台布局 11

2.4 液压系统设计参数 11

第3章 液压系统参数计算 12

3.1 各液压缸的载荷力计算 12

3.1.1 升降缸载荷力的计算 12

3.1.2 插销缸载荷力的计算 12

3.2 系统工作压力的初选 12

3.3 液压缸主要结构尺寸的计算 13

3.3.1 升降缸的活塞及活塞杆直径 13

3.3.2 插销缸的活塞及活塞杆直径 13

3.4 液压缸实际参数的计算 14

3.4.1 实际工作压力 14

3.4.2实际流量 14

第4章 液压系统原理图的拟定 15

4.1 系统方案的制定 15

4.2 液压系统原理图的拟定 15

4.2.1 系统类型的选择 15

4.2.2 执行元件的选择 16

4.2.3 液压泵类型的选择 16

4.2.4 调速方式的选择 16

4.2.5 调压方式的选择 16

4.2.6 液压原理图的制定 16

第5章 液压元件的选择 21

5.1 液压泵的选择 21

5.1.1 液压泵工作压力的确定 21

5.1.2 液压泵流量的确定 21

5.2 电动机功率的确定 21

5.3 液压阀的选择 22

5.3.1 比例方向阀的选型 22

5.3.2 电磁溢流阀的选型 23

5.3.3 单向阀的选型 23

5.3.4 平衡阀的选型 24

5.3.5 液控单向阀的选型 24

5.4 液压辅件的选型 25

5.4.1 过滤器的选型 25

5.4.2 联轴器和钟形罩的选型 25

5.4.3 管道尺寸的确定 26

5.5 油箱有效容积的确定 26

5.6 液压站的设计 27

第6章 液压系统性能验算 31

6.1 验算回路中的压力损失 31

6.1.1 沿程压力损失 31

6.1.2 局部压力损失 31

6.2 液压系统发热温升计算 32

6.2.1 计算发热功率 32

6.2.2 计算散热功率 32

第7章 系统的经济性分析 33

第8章 总结与展望 34

8.1 总结 34

8.2 展望 34

参考文献 36

致谢 37

第1章 绪论

1.1 钻井平台的基本介绍

海洋钻井平台是人们进行海上钻井作业时所必需的装置，作为不可缺少的海上油气勘探开发手段，平台上搭载有特殊钻井以及各类设备，确保动力、通讯、导航等方面不会出现问题。当然，还有最为重要的安全救生和人员生活设施。

就自升式钻井平台而言，它的组成包括平台、桩腿和升降机构，平台的升降依靠桩腿升降来实现，一般无自航能力。平台准备开始作业时，首先将桩腿下沉，然后对平台进行举升，直到平台到达设定高度，与此同时紧紧压住桩腿，从而确保平台可以稳定的度过风暴等恶劣天气。工作完成后平台下降回原位，桩腿上升至原位，使得平台浮在海面之上，然后平台便被拖到下一个作业地点。