自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，包括：監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控輸入和反饋?zhàn)兞康臓顟B(tài)；位置模塊，用于處理樁腿位置傳感器反饋的樁腿位置和樁腿運(yùn)動行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個樁腿的三條弦的實時高度值計算出樁腿弦高度偏差值；參數(shù)模塊，用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)變頻控制器的參數(shù)；控制模塊，根據(jù)操作者的操作指令，實現(xiàn)升降動作以及力矩再分配；保護(hù)模塊，用于觸發(fā)機(jī)械停車和/或電氣停車；系統(tǒng)組織模塊，對所述監(jiān)控模塊、位置模塊、參數(shù)模塊、控制模塊和保護(hù)模塊進(jìn)行組織和調(diào)用。本發(fā)明能夠?qū)ψ陨姐@井平臺的升降進(jìn)行監(jiān)視、測量和協(xié)同控制。
【專利說明】自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋石油鉆井平臺的控制技術(shù)，尤其涉及一種自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]自升式鉆井平臺是海洋油氣勘探、開發(fā)的主要設(shè)備?，F(xiàn)有的自升式鉆井平臺多為電機(jī)驅(qū)動齒條來實現(xiàn)平臺的升降動作，該類平臺多由三個粧腿組成，每個粧腿包括三個齒條，每個齒條由多個電機(jī)驅(qū)動，相應(yīng)的升降控制系統(tǒng)控制平臺上幾十臺升降電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003]目前世界上的鉆井平臺升降系統(tǒng)生產(chǎn)廠家制造的自升式平臺升降系統(tǒng)基本上為單一的速度模式，不能適應(yīng)抬升粧腿速度要求高的技術(shù)性能，而且抬升載荷也不能適應(yīng)自升式鉆井平臺載荷不斷增大的要求，電機(jī)的同步控制效果較差，影響升降系統(tǒng)的安全性和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，能夠?qū)ψ陨姐@井平臺的升降進(jìn)行監(jiān)視、測量和協(xié)同控制。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，包括:
[0006]監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控輸入和反饋?zhàn)兞康臓顟B(tài)；
[0007]位置模塊，用于處理粧腿位置傳感器反饋的粧腿位置和粧腿運(yùn)動行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個粧腿的三條弦的實時高度值計算出粧腿弦高度偏差值；
[0008]參數(shù)模塊，用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)變頻控制器的參數(shù)；
[0009]控制模塊，根據(jù)操作者的操作指令，實現(xiàn)升降動作以及力矩再分配；
[0010]保護(hù)模塊，用于觸發(fā)機(jī)械停車和/或電氣停車；
[0011]系統(tǒng)組織模塊，對所述監(jiān)控模塊、位置模塊、參數(shù)模塊、控制模塊和保護(hù)模塊進(jìn)行組織和調(diào)用。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊包括:
[0013]變頻柜控制模塊，在接收到控制合命令后，控制變頻柜進(jìn)入工作待命狀態(tài)，所述控制合命令由控制合按鈕被按下而觸發(fā)；
[0014]升降操作模塊，由升降指令觸發(fā)，控制所述變頻柜發(fā)出制動器釋放信號以釋放剎車，并控制升降電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速以實現(xiàn)船體上升或下降；
[0015]到位停止模塊，響應(yīng)于接收到的停止指令，斷開所述升降電機(jī)的接觸器并控制制動器進(jìn)行剎車。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊還包括:報警模塊，響應(yīng)于升降船過程中電機(jī)故障或者剎車故障，發(fā)出報警。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊還包括:
[0018]模式切換模塊，響應(yīng)于用戶的模式切換指令，啟動扭矩再分配模式；
[0019]扭矩再分配模塊，在所述扭矩再分配模式下，控制各個升降電機(jī)達(dá)到設(shè)定的扭矩給定值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊包括:機(jī)械停車模塊，在升降船過程中，響應(yīng)于任一緊急按鈕被按下，切斷主電源，控制全部升降電機(jī)的接觸器斷開并控制全部制動器抱閘，以停止升降操作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:超速保護(hù)模塊，響應(yīng)于監(jiān)控到升降速度超速，控制升降電機(jī)鎖死。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:通訊故障保護(hù)模塊，響應(yīng)于監(jiān)控到通訊故障，控制所述生姜控制系統(tǒng)內(nèi)的所有模塊回復(fù)到初始狀態(tài)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:剎車故障保護(hù)模塊，響應(yīng)于所述粧腿位置傳感器檢測到剎車故障，切斷故障粧腿所有電機(jī)及剎車電源，所述剎車故障保護(hù)模塊還在運(yùn)行過程中比較制動器接觸器的反饋信號和制動器釋放的反饋信號，如果二者不匹配，則觸發(fā)機(jī)械停車。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:電機(jī)超載保護(hù)模塊，響應(yīng)于電機(jī)超載幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于電機(jī)超載幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:電機(jī)超溫保護(hù)模塊，響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:平臺傾斜保護(hù)模塊，響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的報警值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的傾斜極限值，停止升降操作。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:高度保護(hù)模塊，響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的警戒值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的停止值，觸發(fā)電氣停車。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護(hù)模塊還包括:承載差別保護(hù)模塊，響應(yīng)于檢測到小齒輪力矩偏差超過預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作，并發(fā)出報警以提醒操作人員切換至扭矩再分配模式。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030]本發(fā)明實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)可以采用分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)各個機(jī)構(gòu)的控制以及同步問題，并且通過監(jiān)控模塊可以對平臺升降和定位過程進(jìn)行監(jiān)視、測量和控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)的單粧腿升降流程示意圖；
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)的異常保護(hù)流程示意圖。

【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]參考圖1，本實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)包括:系統(tǒng)組織模塊1、監(jiān)控模塊2、位置模塊3、參數(shù)模塊4、控制模塊5和保護(hù)模塊6。上述這些模塊可以采用軟件程序的方式來實現(xiàn)，例如可以采用可編程邏輯控制器的CPU執(zhí)行相應(yīng)的軟件程序來實現(xiàn)各個豐吳塊的功能。
[0036]其中，系統(tǒng)組織模塊I對監(jiān)控模塊2、位置模塊3、參數(shù)模塊4、控制模塊5和保護(hù)模塊6進(jìn)行組織和調(diào)用。系統(tǒng)組織模塊I用于定期循環(huán)執(zhí)行系統(tǒng)程序模塊，以及處理相應(yīng)的系統(tǒng)故障和初始化等動作。上述系統(tǒng)程序模塊包括主程序組織模塊、定時中斷組織模塊、時間錯誤組織模塊、電源錯誤組織模塊、診斷中斷組織模塊、優(yōu)先級出錯組織模塊、機(jī)架故障組織模塊、通訊故障組織模塊、暖起動組織模塊、編程錯誤組織模塊以及I/O訪問錯誤組織豐吳塊等。
[0037]在一實例中，主程序組織模塊被定期循環(huán)執(zhí)行，如有其他組織模塊中斷運(yùn)行時，將中斷主程序組織模塊的運(yùn)行，中斷結(jié)束后，繼續(xù)執(zhí)行主程序組織模塊。主程序組織模塊負(fù)責(zé)調(diào)用所有的系統(tǒng)功能塊，包括但不限于:扭矩再分配功能子程序模塊、剎車釋放功能子程序模塊、電機(jī)電流計算功能子程序模塊、小齒輪扭矩計算功能子程序模塊、弦偏差(RPD)計算功能子程序模塊、報警功能子程序模塊、故障保護(hù)停車功能子程序模塊等升降控制系統(tǒng)所需的功能子程序模塊。
[0038]監(jiān)控模塊2用于監(jiān)控各種輸入和反饋?zhàn)兞康臓顟B(tài)，以確保整個升降控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，例如針對電路開關(guān)狀態(tài)反饋信號、制動器釋放限位、接觸器、斷路器反饋信號的狀態(tài)監(jiān)控，只有當(dāng)監(jiān)控模塊2檢測到各種反饋?zhàn)兞慷际钦５?例如都落在正常范圍內(nèi))，整個升降控制系統(tǒng)才能繼續(xù)正常運(yùn)行，尤其而言，系統(tǒng)程序模塊才能正常運(yùn)行。
[0039]位置模塊3用于處理粧腿位置傳感器反饋的粧腿位置以及相應(yīng)的粧腿運(yùn)動行程限位傳感器反饋的行程信號，通過所反饋的每個粧腿的三條弦的實時高度值計算出粧腿弦高度偏差值(RPD，Rack phase difference) ο計算得到的粧腿弦高度偏差值可以存入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中，以作為粧腿位置監(jiān)控值。
[0040]參數(shù)模塊4用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)變頻控制器的參數(shù)，這些參數(shù)例如可以包括功率、電流、電壓、力矩等。例如，參數(shù)模塊4可以用于處理電機(jī)變頻控制器的功率、電流、電壓；各個電機(jī)的電流值、每個粧腿的總電流值和平均電流值；升降小齒輪的力矩值。參數(shù)模塊4可以通過現(xiàn)場通訊方式(例如，DP-PROFIBUS)將速度/力矩等參數(shù)輸入到電機(jī)變頻控制器中。另外，在操作過程中，參數(shù)模塊4能夠根據(jù)用戶給定的參考輸入變量對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0041]控制模塊5用于根據(jù)操作者的操作指令，實現(xiàn)升船和降船的功能以及力矩再分配功能。例如，可以根據(jù)操作者所選擇的操作模塊和操作按鈕，按照既定的功能程序，實現(xiàn)相應(yīng)的升降動作以及力矩再分配等功能。其中，升船控制和降船控制的操作程序是相似的。
[0042]保護(hù)模塊6用于觸發(fā)機(jī)械停車和/或電氣停車。其中，機(jī)械停車指的是切斷系統(tǒng)主電源，所有電機(jī)的接觸器斷開，并且所有制動器立即抱閘；電氣停車指的是變頻器自動進(jìn)入減速一停止階段，變頻器的輸出頻率低于設(shè)定值時，使得制動器抱閘。本文中，“停車”、“停止”和“停機(jī)”具有相同含義，也即，“機(jī)械停車”、“機(jī)械停止”以及“機(jī)械停機(jī)”含義相同，“電氣停車”、“電氣停止”以及“電氣停機(jī)”含義相同。
[0043]進(jìn)一步而言，控制模塊5可以包括:變頻柜控制模塊、升降操作模塊、到位停止模塊、報警模塊、模式切換模塊和扭矩再分配模塊。
[0044]其中，變頻柜控制模塊在接收到控制合命令后，控制變頻柜進(jìn)入工作待命狀態(tài)，該控制合命令由控制合按鈕被按下而觸發(fā)。升降操作模塊由升降指令觸發(fā)，控制變頻柜發(fā)出制動器釋放信號以釋放剎車，并控制升降電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速以實現(xiàn)船體上升或下降。到位停止模塊響應(yīng)于接收到的停止指令，斷開升降電機(jī)的接觸器并控制制動器進(jìn)行剎車。報警模塊響應(yīng)于升降船過程中的電機(jī)故障或者剎車故障，發(fā)出報警。模式切換模塊響應(yīng)于用戶的模式切換指令，啟動扭矩再分配模式；扭矩再分配模塊在扭矩再分配模式下控制各個升降電機(jī)達(dá)到設(shè)定的扭矩給定值。
[0045]保護(hù)模塊6可以包括:機(jī)械停車模塊、超速保護(hù)模塊、通訊故障保護(hù)模塊、剎車故障保護(hù)模塊、電機(jī)超載保護(hù)模塊、電機(jī)超溫保護(hù)模塊、平臺傾斜保護(hù)模塊以及高度保護(hù)模塊。
[0046]其中，在升降船過程中，機(jī)械停車模塊響應(yīng)于任一緊急按鈕被按下，切斷主電源，控制全部升降電機(jī)的接觸器斷開并控制全部制動器抱閘，以停止升降操作。超速保護(hù)模塊響應(yīng)于監(jiān)控到升降速度超速，控制升降電機(jī)鎖死。通訊故障保護(hù)模塊響應(yīng)于監(jiān)控到通訊故障，控制所述生姜控制系統(tǒng)內(nèi)的所有模塊回復(fù)到初始狀態(tài)。剎車故障保護(hù)模塊響應(yīng)于所述粧腿位置傳感器檢測到剎車故障，切斷故障粧腿所有電機(jī)及剎車電源，剎車故障保護(hù)模塊還在運(yùn)行過程中比較制動器接觸器的反饋信號和制動器釋放的反饋信號，如果二者不匹配，則觸發(fā)機(jī)械停車。電機(jī)超載保護(hù)模塊響應(yīng)于電機(jī)超載幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；電機(jī)超載保護(hù)模塊響應(yīng)于電機(jī)超載幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。電機(jī)超溫保護(hù)模塊響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；電機(jī)超溫保護(hù)模塊響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。平臺傾斜保護(hù)模塊響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的報警值，發(fā)出報警以提醒操作人員；平臺傾斜保護(hù)模塊響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的傾斜極限值，停止升降操作。高度保護(hù)模塊響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的警戒值，發(fā)出報警以提醒操作人員；高度保護(hù)模塊響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的停止值，觸發(fā)電氣停車。
[0047]在一具體實例中，如果要進(jìn)行升降船，可以人為檢查系統(tǒng)，主要檢查供電電源、通訊、上位顯示、中控操作模式是否正常。
[0048]升降控制系統(tǒng)初始化后自動檢測數(shù)據(jù)，如有報警或者數(shù)據(jù)不正常，提醒操作人員立即檢查，在特殊情況下可以采用旁路模式運(yùn)行。在外圍設(shè)備狀態(tài)檢測正常的情況下，按下控制合按鈕。當(dāng)控制合命令發(fā)出后，變頻柜(VFD)內(nèi)部的大開關(guān)將會開始充電并且在一秒后閉合，直流母排的電壓隨之上升的額定值。制動單元柜(BCU)將會發(fā)出運(yùn)行信號，變頻柜(VFD)處于工作待命狀態(tài)。
[0049]如果升降船按鈕被按下，在系統(tǒng)無故障的情況下，升降船指示燈亮，電機(jī)主接觸器打開，當(dāng)變頻柜(VFD)收到船體上升/下降命令后，向電機(jī)提供給電源。制動器釋放信號必須通過變頻柜(VFD)給出，當(dāng)輸出頻率達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值后，變頻柜(VFD)將會給出制動器釋放信號，電機(jī)制動器接觸器閉合，剎車自動釋放，電機(jī)例如斜坡加速到額定轉(zhuǎn)速，驅(qū)動船體開始上升下降。
[0050]如果在升降船過程中發(fā)現(xiàn)小齒輪載荷不正常，進(jìn)行報警，啟動扭矩再分配模式。可以通過觸摸屏或其他方式選擇弦管，再選擇電機(jī)(也即升降單元)，設(shè)定轉(zhuǎn)矩給定值，然后控制所選電機(jī)接觸器閉合，變頻器工作，剎車釋放，待本電機(jī)扭矩達(dá)到設(shè)定值或者未到達(dá)設(shè)定扭矩值而運(yùn)行5S鐘后自動停止，如果沒有達(dá)到預(yù)期設(shè)定扭矩值，可再次運(yùn)行，如達(dá)到預(yù)期扭矩值，可選擇下一個電機(jī)運(yùn)行，以此類推，使所有的電機(jī)都保持在同一個扭矩值的容許范圍內(nèi)為止，扭矩再分配操作完成。
[0051]如在升降船過程中電機(jī)故障或者剎車故障，則報警，如超過報警停車設(shè)定值，則升船過程終止，需檢查設(shè)備和系統(tǒng)。
[0052]升船到位后，按停止按鈕斷開電機(jī)接觸器，并同時剎車。
[0053]參考圖2，圖2示出了本實施例的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)單粧腿的詳細(xì)升降流程圖。
[0054]在2001處，確保工作電源正常。例如，可以采用人為檢查系統(tǒng)的方式來檢查，除檢查工作電源外，還可以檢查通訊、上位顯示、中控操作模式等是否正常。
[0055]另外，升降控制系統(tǒng)初始化后，還可以自動檢測數(shù)據(jù)，如有報警或者數(shù)據(jù)異常，則提醒操作人員立即檢查。在特殊情況下，可以采用旁路模式運(yùn)行。
[0056]在2002處，判斷電機(jī)控制柜電源是否正常供電，如果否的話，轉(zhuǎn)向2003，操作禁止。進(jìn)而前進(jìn)至2004，閉合主電路和控制回路斷路器開關(guān)，并返回2002。
[0057]如果2002處確認(rèn)電機(jī)控制柜電源正常供電，則前進(jìn)至2005，判斷控制合按鈕是否按下，如果未按下，則轉(zhuǎn)向2006，發(fā)出報警提示，并前進(jìn)至2007，利用狀態(tài)監(jiān)測程序進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。
[0058]如果2005處確認(rèn)控制合按鈕被按下時，前進(jìn)至2008，例如，在外圍設(shè)備狀態(tài)檢測正常的情況下，操作人員按下了控制合按鈕。控制合按鈕被按下后，觸發(fā)了控制合命令，使得變頻柜(VFD)進(jìn)入工作待命狀態(tài)。在一個具體實例中，響應(yīng)于控制合命令，變頻柜(VFD)內(nèi)部的開關(guān)將會開始充電并且在一秒后閉合，直流母排的電壓隨之上升的額定值，制動單元柜(B⑶)將會發(fā)出運(yùn)行信號，使得變頻柜(VFD)處于工作待命狀態(tài)。
[0059]在2008處，判斷升/降船按鈕是否被按下，如果未被按下，則返回2005 ;如果被按下，則前進(jìn)至2009。
[0060]在2009處，判斷升/降船按鈕的按下操作是否停止，如果停止，則轉(zhuǎn)向2031 ;如果未停止，則前進(jìn)至2010。
[0061]在2010處，判斷系統(tǒng)是否無故障。如果并非無故障，則轉(zhuǎn)向2011，進(jìn)行故障提示或禁止操作，并前進(jìn)至2012，判斷故障是否被排除，如果故障未被排除，則返回2011，如果故障被排除，則前進(jìn)至2013，判斷報警故障信息是否消失，如果未消失，則返回2011，如果消失，則返回2008。
[0062]如果2010處確認(rèn)系統(tǒng)無故障，則前進(jìn)至2014，閉合升降電機(jī)接觸器。
[0063]在2015處，判斷變頻柜啟動是否正常，如果不正常，則轉(zhuǎn)向2016，進(jìn)行故障提示或禁止操作，并前進(jìn)至2012進(jìn)行故障的檢修和排除。
[0064]如果2015處確認(rèn)變頻柜啟動正常，則前進(jìn)至2017，閉合制動器接觸器。
[0065]在2018處，判斷制動器接觸器是否全閉合，如果否，則轉(zhuǎn)向2019，進(jìn)行故障提示或禁止操作，并前進(jìn)至2012進(jìn)行故障的檢修和排除。
[0066]如果在2018處確認(rèn)制動器接觸器全閉合，則前進(jìn)至2020，執(zhí)行升/降過程。
[0067]在2021處，判斷小齒輪載荷是否正常，如果否的話，則轉(zhuǎn)向2022，進(jìn)行報警提示，并前進(jìn)至2023，進(jìn)入扭矩再分配模式執(zhí)行扭矩再分配。
[0068]在2021處，如果確認(rèn)小齒輪載荷正常，則前進(jìn)至2024，判斷是否處于保護(hù)模式。如果處于故障停止類保護(hù)模式，則轉(zhuǎn)向2025，進(jìn)行故障提示或禁止操作，并前進(jìn)至2012進(jìn)行故障的檢修和排除。如果處于聲光報警類保護(hù)模式，則轉(zhuǎn)向2026，進(jìn)行報警提示，并前進(jìn)至2027，執(zhí)行參數(shù)運(yùn)行保護(hù)程序。
[0069]在2024處，如果確認(rèn)未處于保護(hù)模式，則前進(jìn)至2028，判斷是否到達(dá)升降位置停止位，如果到達(dá)，則轉(zhuǎn)向2029，進(jìn)行信息提示，并前進(jìn)至2031，斷開制動器接觸器，并進(jìn)而前進(jìn)至2032，斷開電機(jī)接觸器。
[0070]在2028處，如果確認(rèn)未到達(dá)停止位，則前進(jìn)至2030，繼續(xù)升/降。
[0071]在平臺的升降過程中，任何一個緊停按鈕被按下后，系統(tǒng)立刻進(jìn)入機(jī)械停車，切斷所有電機(jī)的電源，讓制動器立即抱閘，來停止任何升降操作。
[0072]本實施例的升降控制系統(tǒng)對升降速度進(jìn)行了實時監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有任何超速現(xiàn)象，系統(tǒng)將立即強(qiáng)制升降船作業(yè)，同時使電機(jī)剎車失電，升降電機(jī)鎖死。
[0073]考慮到通訊故障可能對控制系統(tǒng)的影響，該升降控制系統(tǒng)增加了掃描周期的判斷，升降控制系統(tǒng)會檢查系統(tǒng)內(nèi)所有的硬件通信狀態(tài)，在出現(xiàn)硬件通訊故障時，升降控制系統(tǒng)自動停止，系統(tǒng)的所有輸入輸出模塊皆回到初始狀態(tài)，所有的輸出模塊皆回到初始斷開位。
[0074]本實施例的升降控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，當(dāng)通過位置傳感器檢測到剎車故障時，會在極短的時間內(nèi)切斷問題粧所有電機(jī)及剎車電源，防止出現(xiàn)事故；電機(jī)剎車的打開是確認(rèn)電機(jī)已經(jīng)帶電后才打開的，可以設(shè)計有硬線及升降控制系統(tǒng)的連鎖，所以不會出現(xiàn)電機(jī)未運(yùn)行而剎車可以打開的可能性。運(yùn)行過程中，可以比較制動器接觸器的反饋信號和制動器釋放的反饋信號，如果它們不匹配，則產(chǎn)生機(jī)械停止的故障。升降控制系統(tǒng)可以檢查每個制動器的磨損/故障狀態(tài)，一旦發(fā)生故障將進(jìn)入電氣停車。
[0075]本實施例的升降控制系統(tǒng)針對電機(jī)超載有報警及關(guān)斷兩種保護(hù)模式。在電機(jī)輕微超載時，系統(tǒng)可以發(fā)出聲音及可視報警，提醒操作人員故障的存在。在超載過流數(shù)值較大，超出設(shè)定的高高限制時，升降控制系統(tǒng)會自動停止，提醒操作人員進(jìn)行故障檢修。
[0076]本實施例的升降控制系統(tǒng)通過溫控模塊跟蹤電機(jī)內(nèi)繞組的溫度，并有報警及關(guān)斷兩種保護(hù)模式。在電機(jī)輕微超溫時，可以發(fā)出聲音及可視報警，提醒操作人員故障的存在。在電機(jī)超溫數(shù)額較大，超出設(shè)定的高高限制時，升降控制系統(tǒng)會自動停止，提醒操作人員進(jìn)行故障檢修。
[0077]當(dāng)平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的報警值時，可以發(fā)出聲光警報來警示操作人員；當(dāng)平臺的傾斜度達(dá)到了預(yù)設(shè)的傾斜極限值時，升降控制系統(tǒng)會立即停止升降船作業(yè)。平臺的傾斜度達(dá)到了預(yù)設(shè)的傾斜極限值后，只有將中央控制臺上的操作模式選擇到旁路模式時才能繼續(xù)進(jìn)行該粧腿的升降船作業(yè)。
[0078]粧腿的高度達(dá)到警戒值時，可以提醒操作人員，例如將顯示一條警告消息至人機(jī)界面。粧腿的高度達(dá)到停止值時，可以觸發(fā)電氣停止。對應(yīng)于允許的最高位置和最低位置，分別為上極限停止和下極限停止。
[0079]在平臺升降過程中，會因齒相位差或者機(jī)械結(jié)構(gòu)造成每個升降單元承載的差別，強(qiáng)行運(yùn)行會造成各升降單元承載不均，使升降單元及齒條風(fēng)險，當(dāng)系統(tǒng)檢測到小齒輪力矩偏差過大時，可以通過報警提醒操作人員，例如顯示一條警告消息至人機(jī)界面，升降控制系統(tǒng)會自動停止，提醒操作人員進(jìn)入力矩再分配調(diào)試模式，待力矩再分配完成后，才能繼續(xù)進(jìn)行升降操作。
[0080]參考圖3，圖3示出了本實施例的升降控制系統(tǒng)在升/降船過程中的一種異常保護(hù)的詳細(xì)流程。
[0081]在3001處，進(jìn)入升/降船過程。
[0082]在3002處，判斷緊停按鈕是否被按下，如果是，則前進(jìn)至3003，報警參數(shù)閃爍，以提醒操作人員。進(jìn)而前進(jìn)至3004和3005，切斷供電回路以及自動停機(jī)。
[0083]如果在3002處確認(rèn)緊停按鈕未被按下，則前進(jìn)至3006，判斷通訊是否異常。
[0084]如果通訊異常，則轉(zhuǎn)向3007，報警參數(shù)閃爍，并前進(jìn)至3008，自動停機(jī)。
[0085]如果通訊正常，則前進(jìn)至3009，判斷制動是否異常。
[0086]如果制動異常，則轉(zhuǎn)向3010，判斷是否處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，如果是，則前進(jìn)至3011，報警參數(shù)閃爍以及聲音報警，并進(jìn)一步前進(jìn)至3013 ;如果未處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，則前進(jìn)至3012，自動停機(jī)。
[0087]如果制動正常，則前進(jìn)至3013，判斷是否存在電機(jī)電流高/低報警，也即判斷電機(jī)電流是否存在輕微超載問題，如果是，則轉(zhuǎn)向3016，報警參數(shù)閃爍，并前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報警。在輕微超載的情況下，可選地，也可以轉(zhuǎn)向3014，延時運(yùn)行，并前進(jìn)至3015，自動停機(jī)。
[0088]在3018處，判斷是否存在電機(jī)電流高高/低低報警，也即判斷電機(jī)電流是否存在嚴(yán)重超載問題，如果是，則轉(zhuǎn)向3019，延時運(yùn)行，并前進(jìn)至3020，自動停機(jī)。
[0089]如果電機(jī)電流沒有嚴(yán)重超載問題，則前進(jìn)至3021，判斷是否存在電機(jī)溫度高報警，也即判斷電機(jī)溫度是否輕微超溫。如果是，則轉(zhuǎn)向3022，報警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3018，進(jìn)行聲音報警。
[0090]在3023處，判斷電機(jī)是否存在電機(jī)溫度高高報警，也即判斷電機(jī)溫度是否嚴(yán)重超溫。如果是，則轉(zhuǎn)向3024，自動停機(jī)。
[0091]在3025處，判斷是否存在平臺傾角高報警，也即判斷平臺傾角是否達(dá)到相對較低的報警值，如果是，則轉(zhuǎn)向3026，報警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報警。
[0092]在3027處，判斷是否存在平臺傾角高高報警，也即判斷平臺傾角是否達(dá)到相對較高的極限值，如果是，則轉(zhuǎn)向3028，判斷是否處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，如果處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，則轉(zhuǎn)向3030，報警參數(shù)閃爍并進(jìn)行聲音報警，進(jìn)而前進(jìn)至3031 ;如果未處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，則前進(jìn)至3029，自動停機(jī)。
[0093]在3031處，判斷是否存在RPD高報警，也即弦偏差(RPD)是否達(dá)到相對較低的報警值，如果是，則向用戶進(jìn)行提示，例如可以轉(zhuǎn)向3032，報警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，
進(jìn)行聲音報警。
[0094]在3033處，判斷是否存在RPD高高報警，也即弦偏差(RPD)是否達(dá)到相對較高的報警值，如果是，則轉(zhuǎn)向3034，判斷是否處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，如果處于強(qiáng)制模式，則前進(jìn)至3036，報警參數(shù)閃爍并進(jìn)行聲音報警；如果未處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，則前進(jìn)至3037，自動停機(jī)。
[0095]在3037處，判斷是否存在小齒輪力矩偏差高報警，也即小齒輪力矩偏差是否超過預(yù)設(shè)的閾值，如果是，則轉(zhuǎn)向3038，報警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報警。
[0096]如果小齒輪力矩偏差并未超過預(yù)設(shè)的閾值，則前進(jìn)至3039，判斷是否到達(dá)粧腿上下限位，如果是，則轉(zhuǎn)向3040，報警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3041，持續(xù)報警。
[0097]如果未道道粧腿上下限位，則前進(jìn)至3042，判斷是否到達(dá)粧腿停止位，如果是，則轉(zhuǎn)向3043，自動停機(jī)；如果未到達(dá)粧腿停止位，則前進(jìn)至3044，繼續(xù)升降。
[0098]另外，在3017，聲音報警是由新報警信號觸發(fā)。具體而言，在聲音報警過程中，在3045處，消音按鈕被按下；在3046處，閃爍窗口變紅色；在3047處，判斷是否到達(dá)再報警時間，也即時間間隔是否足夠大，如果達(dá)到了再報警時間，則可以由新報警信號觸發(fā)，再次進(jìn)行聲音報警。
[0099]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控輸入和反饋?zhàn)兞康臓顟B(tài)； 位置模塊，用于處理粧腿位置傳感器反饋的粧腿位置和粧腿運(yùn)動行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個粧腿的三條弦的實時高度值計算出粧腿弦高度偏差值； 參數(shù)模塊，用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)變頻控制器的參數(shù)； 控制模塊，根據(jù)操作者的操作指令，實現(xiàn)升降動作以及力矩再分配； 保護(hù)模塊，用于觸發(fā)機(jī)械停車和/或電氣停車； 系統(tǒng)組織模塊，對所述監(jiān)控模塊、位置模塊、參數(shù)模塊、控制模塊和保護(hù)模塊進(jìn)行組織和調(diào)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括: 變頻柜控制模塊，在接收到控制合命令后，控制變頻柜進(jìn)入工作待命狀態(tài)，所述控制合命令由控制合按鈕被按下而觸發(fā)； 升降操作模塊，由升降指令觸發(fā)，控制所述變頻柜發(fā)出制動器釋放信號以釋放剎車，并控制升降電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速以實現(xiàn)船體上升或下降； 到位停止模塊，響應(yīng)于接收到的停止指令，斷開所述升降電機(jī)的接觸器并控制制動器進(jìn)行剎車。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括: 報警模塊，響應(yīng)于升降船過程中電機(jī)故障或者剎車故障，發(fā)出報警。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括: 模式切換模塊，響應(yīng)于用戶的模式切換指令，啟動扭矩再分配模式； 扭矩再分配模塊，在所述扭矩再分配模式下，控制各個升降電機(jī)達(dá)到設(shè)定的扭矩給定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊包括: 機(jī)械停車模塊，在升降船過程中，響應(yīng)于任一緊急按鈕被按下，切斷主電源，控制全部升降電機(jī)的接觸器斷開并控制全部制動器抱閘，以停止升降操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 超速保護(hù)模塊，響應(yīng)于監(jiān)控到升降速度超速，控制升降電機(jī)鎖死。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 通訊故障保護(hù)模塊，響應(yīng)于監(jiān)控到通訊故障，控制所述生姜控制系統(tǒng)內(nèi)的所有模塊回復(fù)到初始狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 剎車故障保護(hù)模塊，響應(yīng)于所述粧腿位置傳感器檢測到剎車故障，切斷故障粧腿所有電機(jī)及剎車電源，所述剎車故障保護(hù)模塊還在運(yùn)行過程中比較制動器接觸器的反饋信號和制動器釋放的反饋信號，如果二者不匹配，則觸發(fā)機(jī)械停車。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 電機(jī)超載保護(hù)模塊，響應(yīng)于電機(jī)超載幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于電機(jī)超載幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 電機(jī)超溫保護(hù)模塊，響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度低于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于電機(jī)超溫幅度超過所述預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 平臺傾斜保護(hù)模塊，響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的報警值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于平臺的傾斜度達(dá)到預(yù)設(shè)的傾斜極限值，停止升降操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 高度保護(hù)模塊，響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的警戒值，發(fā)出報警以提醒操作人員；響應(yīng)于粧腿的高度達(dá)到預(yù)設(shè)的停止值，觸發(fā)電氣停車。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自升式鉆井平臺升降控制系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊還包括: 承載差別保護(hù)模塊，響應(yīng)于檢測到小齒輪力矩偏差超過預(yù)設(shè)閾值，停止升降操作，并發(fā)出報警以提醒操作人員切換至扭矩再分配模式。
【文檔編號】E02B17/08GK104452718SQ201410617491
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】程向陽, 蔡東偉, 湯俊杰, 劉榮華, 單國慶, 范立, 羅辰, 錢宇超 申請人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司