Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp tối ưu cân bằng giàn khoan tự nâng

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực "Phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp tối ưu cân bằng giàn khoan tự nâng" được nghiên cứu với mục tiêu: Đánh giá các yếu tố gây ra sai số ảnh hưởng đến quá trình nâng hạ giàn; Xây dựng các giải thuật điều khiển cho hệ thống nâng hạ giàn dùng phần mềm MATLAB, lập trình điều khiển và thử nghiệm trên mô hình mô phỏng; Tính toán lựa chọn cấu hình, thiết kế hệ thống điều khiển nhằm duy trì ổn định cân bằng vị trí chính xác cho mô hình JuR.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp tối ưu cân bằng giàn khoan tự nâng TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH TRẦN TIẾN ĐẠTPHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỐI ƯU CÂN BẰNG GIÀN KHOAN TỰ NÂNG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9520116 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2024 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH TRẦN TIẾN ĐẠTPHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỐI ƯU CÂN BẰNG GIÀN KHOAN TỰ NÂNG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9520116 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: NGƯT. TS. LÊ VĂN VANG PGS. TS. ĐẶNG XUÂN KIÊN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2024 1 MỞ ĐẦU1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay ở nước ta trong hầu hết các ngành công nghiệp như sản xuất khai thácdầu khí, sản xuất đường, chế biến, công nghệ thực phẩm, thép, thủy điện, nhiệt điệnđang rất cần phát triển công nghệ tự động và tối ưu hoá toàn bộ hệ thống. Đặc biệtvới sự phát triển của lý thuyết và công nghệ đã giúp con người linh hoạt hơn trongvận hành khai thác các nhà máy, hệ thống điều khiển, trên bờ cũng như ngoài khơi,qua đó giúp tăng khả năng tự động và làm việc độc lập của công trình ngoài khơi. Các giàn khoan tự nâng (Jack-up Rig – JuR) được sử dụng để thăm dò, khoan vàkhai thác tại các mỏ dầu khí ngoài khơi. Trên thực tế, sự kết hợp giữa tính cơ độngvà khả năng nâng thân giàn lên trên mực nước biển phục vụ như một giàn cố định,đã khiến JuR trở nên hấp dẫn trong ngành công nghiệp ngoài khơi hơn 50 năm qua[1]*(*. Tài liệu tham khảo được sử dụng lại theo Luận án, không thay đổi về thứ tựtrích dẫn). Trong quá trình di chuyển và khai thác trên biển, các giàn khoan chịu tácđộng từ các yếu tố môi trường như sóng, gió, dòng chảy [3] và các sai số cơ khí [5].Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp và rất phức tạp tới hoạt động của giàn khoannhư: làm dịch chuyển vị trí gây mất ổn định, rung lắc nguy hiểm đến người, trangthiết bị trên giàn, làm hư hỏng, phá hủy công trình, gây ra thiệt hại về kinh tế và môitrường biển. Trên thế giới đã ứng dụng các hệ thống điều khiển giám sát một cách hiệu quảcao cho nhiều loại thiết bị khác nhau, đặc biệt là trong các công trình ngoài khơi [6].Tuy nhiên, hệ thống giám sát quá trình nâng hạ giàn vẫn đang dừng giải pháp cânbằng bán tự động mà chưa có sự hỗ trợ từ các giải pháp điều khiển cho việc cânbằng và ổn định giàn. Trong nghiên cứu lý thuyết, có nhiều công bố chủ yếu thửnghiệm trên các mô hình, các giải thuật điều khiển được giả lập trong điều kiện làmviệc lý tưởng hoặc một vài tác động nhỏ từ bên ngoài nhưng chưa mang lại hiệu quảtốt. Việt Nam đã có thể chế tạo được JuR, nhưng hệ thống điều khiển giám sát thìvẫn chủ yếu phụ thuộc nước ngoài. Vì vậy, việc cân bằng JuR sử dụng ứng dụng tựđộng hóa và giải thuật điều khiển đang được quan tâm. Các nhà nghiên cứu xâydựng, mô phỏng trên Matlab cho các trường hợp hoạt động của hệ thống nâng hạ(Jacking system -JS) dưới các ảnh hưởng tác nhân môi trường như sóng biển [10]và sai số cơ khí, kết quả hiện đang dừng ở những giải thuật cơ bản, chưa có phươngán đưa vào ứng dụng trong thực tế. Xuất phát từ những điểm nêu trên, việc nghiên cứu hệ thống điều khiển nâng hạgiàn khoan duy trì ổn định cân bằng cho mô hình JuR rất cần thiết, luận án đề xuấthướng nghiên cứu bù sai số với giải thuật mờ tối ưu bầy đàn và tự thích nghi trênnền lô-gíc mờ.2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2 Mục tiêu của luận án là xây dựng hệ thống điều khiển nâng hạ JuR nhằm duy trìổn định cân bằng trong điều khiển nâng hạ giàn, cụ thể:- Đánh giá các yếu tố gây ra sai số ảnh hưởng đến quá trình nâng hạ giàn;- Phân tích, thiết lập cấu trúc và phương trình động lực học của giàn khoan, xây dựng mô hình vật lý;- Thiết kế mô hình trên máy tính và kiểm nghiệm bằng mô phỏng;- Xây dựng các giải thuật điều khiển cho hệ thống nâng hạ giàn dùng phần mềm MATLAB, lập trình điều khiển và thử nghiệm trên mô hình mô phỏng;- Tính toán lựa chọn cấu hình, thiết kế hệ thống điều khiển nhằm duy trì ổn định cân bằng vị trí chính xác cho mô hình JuR.2.2. Đối tượng nghiên cứu Từ các mục tiêu của luận án nêu tại phần 2.1, luận án tập trung vào đối tượngnghiên cứu là Hệ thống nâng hạ giàn khoan và lý thuyết điều khiển thích nghi. Trongđó, thiết kế hệ thống điều khiển với giải thuật tối ưu và thích nghi trên nền lô-gícmờ nhằm duy trì ổn định cân bằng cho hệ thống nâng hạ JuR là nhiệm vụ gắn liềnvới đối tượng nghiên cứu, cụ thể như sau:- Mô hình động học cùng với các ...