深海底巖芯取樣鉆機(jī)強(qiáng)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、深海巖芯取樣鉆機(jī)是進(jìn)行深海底地質(zhì)調(diào)查、深海底礦產(chǎn)資源勘探不可缺少的重大技術(shù)裝備。我國第1臺由蓄電池組供電的深海淺地層巖芯取樣鉆機(jī)于2003年研制成功，受電池本身性能的影響，存在一些使用限制。大功率的深海鉆機(jī)等大型海底設(shè)備的研制需要克服利用鎧裝通訊動力復(fù)合電纜提供動力電這一瓶頸技術(shù)，在此之前，國內(nèi)科學(xué)考察船還沒有這方面的應(yīng)用先例。分別于2009年和2010年研發(fā)成功的深海2米巖芯取樣鉆機(jī)和深海底中深孔巖芯取樣鉆機(jī)均采用復(fù)合電纜向海底進(jìn)行大

2、功率長距離輸電和光纖通信，這在我國大洋調(diào)查中也是首次應(yīng)用。
　　本文首先介紹了海底鉆機(jī)系統(tǒng)研制的背景、目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要研究內(nèi)容，以及海底中深孔巖芯鉆機(jī)系統(tǒng)的總體構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上闡明了本論文研究對象為海底鉆機(jī)的強(qiáng)電輸送。本文采用理論分析推導(dǎo)與建模及計(jì)算、試驗(yàn)樣機(jī)研制、實(shí)驗(yàn)室檢測調(diào)試及試驗(yàn)研究、海上試驗(yàn)等方法，對深海底巖芯取樣鉆機(jī)強(qiáng)電輸送及電力參數(shù)監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，本文的主要研究內(nèi)容有:
　　1.在鉆機(jī)系

3、統(tǒng)作業(yè)對象和作業(yè)條件的基礎(chǔ)上，介紹了鉆機(jī)的基本設(shè)計(jì)研究思路，包括鉆機(jī)系統(tǒng)總體構(gòu)成和各個(gè)子系統(tǒng)、系統(tǒng)工作模式和系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)指標(biāo)的選擇等。
　　2.介紹了海底鉆機(jī)強(qiáng)電系統(tǒng)的研制背景、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工作原理與步驟等，引述出功率補(bǔ)償?shù)膯栴}。隨后介紹了無功功率并闡述了無功功率的控制及補(bǔ)償方法;將其應(yīng)用到海底鉆機(jī)高壓供電系統(tǒng)并推導(dǎo)建立了海底鉆機(jī)高壓供電系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)理論與計(jì)算公式，以及在海底進(jìn)行就地功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)睦碚?在此基礎(chǔ)上研制出了實(shí)用的萬米

4、鎧裝通訊動力復(fù)合纜高壓供配電系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大量試驗(yàn)研究;同時(shí)對充油壓力平衡型深海高壓繼電控制裝置與技術(shù)展開了研究，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，提出了實(shí)用的操作技術(shù)方法。
　　3.介紹了鉆機(jī)電子監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，主要包括水上系統(tǒng)、水下系統(tǒng)和光纖通信系統(tǒng)。然后詳細(xì)介紹了強(qiáng)電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。
　　4.介紹了海底鉆機(jī)強(qiáng)電供電系統(tǒng)海上試驗(yàn)的過程、步驟和結(jié)果。
　　依據(jù)本論文的的研究成果研制的萬米鎧裝光電復(fù)合纜高壓供配電系