專利名稱：一種絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種絞車控制系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種用來對(duì)浮式鉆井儲(chǔ)油裝卸系統(tǒng)(FDPSO)中鉆井甲板進(jìn)行升沉補(bǔ)償?shù)慕g車自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
浮式鉆井儲(chǔ)油裝卸系統(tǒng)(FDPSO)是海洋工程領(lǐng)域新興起的一種概念設(shè)計(jì)，它是在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)(FPSO)的基礎(chǔ)上添加鉆井功能模塊而成的一種新裝備。與現(xiàn)有其他深海鉆井裝備如半潛式鉆井平臺(tái)(kmi-submersible)，張力腿鉆井平臺(tái)(TLP)，柱筒式平臺(tái) (Spar)相比，F(xiàn)DPSO為浮式船體結(jié)構(gòu)，在服役過程中受到海洋環(huán)境的作用，產(chǎn)生較大的水動(dòng)力，船體會(huì)產(chǎn)生大幅值的運(yùn)動(dòng)，尤其是豎直方向的升沉運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)鉆井生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生不利影響，例如，引起隔水管與井口的碰撞、鉆桿彎曲及鉆頭的破壞等。為保證鉆井生產(chǎn)作業(yè)的安全，必須對(duì)船體引起鉆井甲板的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)多是直接對(duì)鉆桿和隔水管系統(tǒng)進(jìn)行，如游車大鉤補(bǔ)償、天車升沉補(bǔ)償、伸縮鉆桿補(bǔ)償，隔水管系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)?。以上方法在深海?yīng)用上受到補(bǔ)償行程，最大張緊力等方面的限制。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可縮短運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償行程，自動(dòng)化程度高，計(jì)算準(zhǔn)確，能夠用來對(duì)浮式鉆井儲(chǔ)油裝卸系統(tǒng)中鉆井甲板進(jìn)行升沉補(bǔ)償絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在船體上的鉆井月池，所述鉆井月池周向設(shè)置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位于所述鉆井月池中的鉆井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對(duì)應(yīng)的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鉆井甲板底部設(shè)置有通向海底的生產(chǎn)立管和鉆井隔水管；所述船體和配重上均設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接一設(shè)置在船體控制室內(nèi)的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執(zhí)行模塊，絞車執(zhí)行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達(dá)。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括速度傳感器和位移傳感器。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型通過數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的信息輸入給絞車控制模塊，通過絞車控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳送給絞車執(zhí)行模塊，進(jìn)而對(duì)絞車發(fā)出指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)鋼索的長(zhǎng)度，其自動(dòng)化程度高，計(jì)算準(zhǔn)確，極大的減少了人為操作，提高了工作效率，可與已有的補(bǔ)償裝置同時(shí)使用，大大縮短了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償行程，最大限度的滿足鉆井生產(chǎn)作業(yè)條件。2、本實(shí)用新型通過絞車和鋼索連接船體和鉆井甲板，使鉆井甲板與船體的運(yùn)動(dòng)保持相對(duì)獨(dú)立，無論船體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，都可以通過調(diào)節(jié)船體和鉆井甲板連接的鋼索長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，從而保持鉆井甲板基本不動(dòng)，并給生產(chǎn)立管及鉆井隔水管提供恒定的頂張力。3、本實(shí)用新型設(shè)置的配重可用于為生產(chǎn)立管和鉆井隔水管提供頂張力，并平衡鉆井甲板自身的重量。4、本實(shí)用新型設(shè)置的絞車執(zhí)行模塊能夠控制絞車的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，及為達(dá)到需要的鋼索長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絞車的轉(zhuǎn)數(shù)。5、本實(shí)用新型設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊、絞車控制模塊和絞車執(zhí)行模塊，當(dāng)船體在波浪的作用下產(chǎn)生豎直方向的升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠避免船體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鉆井甲板運(yùn)動(dòng)，影響正常的鉆井生產(chǎn)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單巧妙，可縮短運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償行程，自動(dòng)化程度高，計(jì)算準(zhǔn)確，可廣泛用于鉆井過程中。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施原理截面圖圖2是本實(shí)用新型的邏輯框圖圖3是本實(shí)用新型的仿真流程圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型包括設(shè)置在船體1上的鉆井月池，鉆井月池周向設(shè)置有若干絞車2和滑輪3，各絞車2上的鋼索4的一端共同懸吊一鉆井甲板5，鉆井甲板5懸吊在鉆井月池中，各鋼索4的另一端分別繞過一滑輪3連接一懸掛在外舷的配重6，鉆井甲板5 底部設(shè)置有通向海底7的生產(chǎn)立管8和鉆井隔水管9。如圖2、圖3所示，本實(shí)用新型還包括數(shù)據(jù)采集模塊10、絞車控制模塊11和絞車執(zhí)行模塊12。數(shù)據(jù)采集模塊10包括設(shè)置在船體1上的位移傳感器和速度傳感器，設(shè)置在配重6 上的位移傳感器和速度傳感器。船體1上的位移傳感器和速度傳感器，以及配重6上的位移傳感器和速度傳感器的輸出端連接絞車控制模塊11，絞車控制模塊11設(shè)置在船體1上的控制室內(nèi)，采用可編程控制器(PLC)處理數(shù)據(jù)采集模塊10的數(shù)據(jù)，并通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)顯示和記錄信號(hào)，絞車控制模塊11的輸出端連接設(shè)置在控制室內(nèi)的絞車執(zhí)行模塊12，絞車執(zhí)行模塊12的輸出端連接絞車2的馬達(dá)，控制絞盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。絞車執(zhí)行模塊12將絞車控制模塊11的輸出信息通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成為絞車馬達(dá)可執(zhí)行的電信號(hào)。如圖2、圖3所示，數(shù)據(jù)采集模塊10中，設(shè)置在船體1上的位移傳感器，用于采集船體1的升沉位移數(shù)據(jù)；設(shè)置在船體1上的速度傳感器，用于采集船體1的升沉速度數(shù)據(jù)；設(shè)置在配重6上的位移傳感器，用于采集配重6的升沉位移數(shù)據(jù)；設(shè)置在配重6上的速度傳感器，用于采集配重6的升沉速度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊10將數(shù)據(jù)傳遞給絞車控制模塊11，絞車控制模塊11的可編程控制器(PLC)采用PID控制方法，通過計(jì)算下一時(shí)刻船體1和配重 6的升沉位移速度，決定絞車2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速等執(zhí)行信息，并將執(zhí)行信息傳遞給絞車執(zhí)行模塊12，絞車執(zhí)行模塊12通過驅(qū)動(dòng)絞車2的馬達(dá)，實(shí)時(shí)控制絞車2的轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)船體1 和鉆井甲板5連接的鋼索4長(zhǎng)度，從而保持鉆井甲板5基本不動(dòng)，并給生產(chǎn)立管8及鉆井隔水管9提供恒定的頂張力，以補(bǔ)償由于船體1的升沉產(chǎn)生的不利影響，至此，完成一次控制流程；然后，數(shù)據(jù)采集模塊10繼續(xù)采集下一時(shí)刻數(shù)據(jù)，進(jìn)入下一循環(huán)，從而形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接和排列方式等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在船體上的鉆井月池，所述鉆井月池周向設(shè)置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位于所述鉆井月池中的鉆井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對(duì)應(yīng)的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鉆井甲板底部設(shè)置有通向海底的生產(chǎn)立管和鉆井隔水管；所述船體和配重上均設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接一設(shè)置在船體控制室內(nèi)的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執(zhí)行模塊，絞車執(zhí)行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達(dá)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊包括速度傳感器和位移傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種絞車自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在船體上的鉆井月池，所述鉆井月池周向設(shè)置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位于所述鉆井月池中的鉆井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對(duì)應(yīng)的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鉆井甲板底部設(shè)置有通向海底的生產(chǎn)立管和鉆井隔水管；所述船體和配重上均設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接一設(shè)置在船體控制室內(nèi)的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執(zhí)行模塊，絞車執(zhí)行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達(dá)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單巧妙，可縮短運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償行程，自動(dòng)化程度高，計(jì)算準(zhǔn)確，可廣泛用于鉆井過程中。
文檔編號(hào)B66D1/50GK201982033SQ201120016098
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者劉健, 喻西崇, 岳前進(jìn), 張威, 杜慶貴, 王世圣, 謝彬, 謝文會(huì), 雷松 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 大連理工大學(xué)