深海管道回接位姿测量系统和其控制策略.pdf

石 油 勘 探 与 开 发 494 2010年 8月 PETROLEUM EXPLORAT10N AND DEVEI0PMENT 文章编号 2010)04—0494—07 深海管道回接位姿测量系统及其控制策略 王立权 ，王文明 ，赵冬岩 ，何宁。 (1．哈尔滨工程大学机电工程学院；2．海洋石油工程股份有 限公司海洋工程技术 中心) 基金项 目：国家高技 术研 究发展计划 (863)项 目(2006AAo9AlO5—4) 摘要 ：为完成海底两个待连接管道 的回接作业 ，需要测量两硬质管道法兰 中心的相对位姿 ，预制适合 的相应过渡管段。结 合 国内外发展现状 ，针对中国深海作业环境 ，设计 了一种基于拉绳测量装置 的深海管道 回接位姿测量方案。采用过渡矩 阵位姿算法对绳长 向量 、过渡角度 、过渡矩阵等进行演算，实现 了两管道法兰 中心 向量 的求解，分析 了测量系统 的检测控 制策略与作业控制策略 。结果表明．该深海管道 回接位姿测量系统可 以精确地获取待连接 的两管道之 间的距离与相对角 度 ，为深海硬质管道法兰 回接作业实现相应参数 的检测和完成系统实 际作业提供 了理论依据 ，对于深海管道法兰连接作 业具有重要指 导意义 。图8参 11 关键词：深海管道；位姿测量 ；过渡矩阵位姿算法；控制策略 中图分类号 ：TE938 文献标识码 ：A A deep。seapipelineposemeasurementsystem and itscontrolstrategy W angLiquan ，W angW enm ing ，ZhaoDongyan。，HeNing。 (1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China； 2．0ffshoreOilEngineeringCo．，Ltd，Tianjin300451，China) Abstract：Thetie-inoperation0ftWOdeep-seapipelinesneedstOmeasuretherelativepositionOftWOflangecenters．andneedstO prefabricatethetransitionpipelinesection．Aimedatdeep-seaenvironmentinChina，adeep-seapipelinetie-in posemeasurement system wasdesignedbasedonstretching-wiremeasurementdevices．Thematrixposealgorithm wasappliedtocalculatethevectorof stretching-wirelength，thetransitionangle，thetransitionmatrix，etc．，achievingthevectorsolutionoftwoflangecenters．Control strategiesforthe corresponding measurementparametersand the actualoperation were also analyzed．Deep-sea pipeline pose measurementsystem canaccuratelyobtaindistanceandrelativeangleinformationoftwopipelineswhichistOheconnected，andisthe essentialtoolofdeep-seatie-in，andhasgreatsignificanceforthedeep-seaflangeconnectionoperation． Keywords：deep—seapipeline；posemeasurement；matrixposealgorithm ；controlstrategy