多平台协同防喷器系统虚实融合平台开发

方立; 程雨旺; 王智徽; 王向宇; 李雪; 王佳欣; 王辰宇

doi:10.12473/CPM.202507079

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多平台协同防喷器系统虚实融合平台开发

海洋石油装备 | 更新时间：2026-11-04

- 多平台协同防喷器系统虚实融合平台开发
- Development of a Multi-Platform Virtual-Real Fusion Simulation Framework for BOP System
- 石油机械 2026年54卷第10期页码：63-70
- 作者机构：
  
  1.中国海洋工程装备技术发展有限公司
  2.烟台哈尔滨工程大学研究院
- 作者简介：
  
  方立，高级工程师，生于1977年，2007年毕业于上海交通大学机械电子专业，获博士学位，现从事水下生产系统测试技术和测试标准制定、便携式测试设备研制等领域的研究工作。地址：（200011）上海市黄浦区。email：fangli@coffshore.cn。
  王向宇，副教授。email：wangxy325@hrbeu.edu.cn。
- 基金信息：
- DOI：10.12473/CPM.202507079
  中图分类号： TE931
- 收稿：2025-07-25，
  
  修回：2026-04-20，
  
  录用：2025-10-28，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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方立，程雨旺，王智徽，等.多平台协同防喷器系统虚实融合平台开发［J］.石油机械，2026，54（10）：63-70.

Fang Li，Cheng Yuwang，Wang Zhihui，et al.Development of a multi-platform virtual-real fusion simulation framework for BOP system［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（10）：63-70.
方立，程雨旺，王智徽，等.多平台协同防喷器系统虚实融合平台开发［J］.石油机械，2026，54（10）：63-70. DOI： 10.12473/CPM.202507079.

Fang Li，Cheng Yuwang，Wang Zhihui，et al.Development of a multi-platform virtual-real fusion simulation framework for BOP system［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（10）：63-70. DOI： 10.12473/CPM.202507079.

摘要

海洋油气开发中，水下防喷器系统作为井控安全系统的核心装备，其性能可靠性直接关系到钻井作业的安全性和经济性。为克服传统研究在多系统联合仿真方面的不足，构建了基于AMESim、Simulink和LabVIEW的多平台协同仿真系统，实现了液压系统高精度建模、控制算法开发和实时可视化监控的完整仿真验证体系。通过AMESim建立防喷器液压系统的高保真液压模型，精确模拟防喷器液压系统在复杂工况下的动态响应特性；通过Simulink环境开发控制算法，实现故障自动报警并自主调节液压系统压力、位移等关键参数；利用硬件在环测试装置加载联合仿真模型，实现半物理多平台联合仿真；基于LabVIEW平台开发集参数配置、实时监测和可视化于一体的人机交互界面，通过数据流编程技术确保系统实时响应。对水下防喷器系统蓄能器充压、防喷器动作及故障报警等典型工况进行了系统性仿真分析。仿真结果表明，该系统在多种典型工况下，能够精确模拟防喷器液压动态响应过程，直观验证操作可靠性与控制适应性。研究结果可为油气装备的设计优化、性能评估与安全验证提供有效的技术解决方案，对推动海洋油气开发装备的智能化发展具有重要的理论意义和工程应用价值。

Abstract

Subsea blowout preventer （BOP） system is a core component of the well control system in offshore oil and gas development. Its performance reliability directly affects the safety and economy of drilling operations. To address the insufficiency of traditional research in multi-system simulation， this study develops a multi-platform simulation framework based on AMESim， Simulink and LabVIEW， enabling a complete simulation and verification workflow involving high-precision modeling of hydraulic systems， formulation of governing algorithms， and real-time visual monitoring. Firstly， a high-fidelity model of the BOP hydraulic system was established through AMESim to accurately simulate the dynamic responses of the BOP hydraulic system under complex working conditions. Secondly， the governing algorithms were formulated under the Simulink environment to enable automatic fault alarm and independent adjustment of key parameters （e.g. pressure and displacement） of the hydraulic system. The joint simulation model was loaded on the hardware-in-the-loop （HIL） test device to realize a semi-physical multi-platform simulation. Subsequently， a human-machine interface integrating parameter configuration， real-time monitoring and visualization was developed via the LabVIEW platform， and dataflow programming was adopted to ensure real-time response of the system. Finally， systematic simulation was conducted on typical working conditions （e.g. accumulator charging， BOP motion， and fault alarm） of the subsea BOP system. The results show that the multi-platform simulation framework accurately simulates the dynamic response process of the BOP hydraulic system under various typical working conditions and visually verifies the operation reliability and control adaptability. The study provides an effective solution for design optimization， performance evaluation and safety verification of offshore oil and gas equipment， and is of theoretical and engineering significance for advancing these equipment toward intelligence.

关键词

Keywords

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