專利名稱：自升式平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自升式平臺(tái)。自升式平臺(tái)通常包括船體和至少三個(gè)縱 向可移動(dòng)的樁腿。這些樁腿相對(duì)于殼體都可單獨(dú)地移動(dòng)，即使用至少一個(gè) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可上升或下降。通常，每個(gè)樁腿上都具有至少一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
為了使平臺(tái)做好工作準(zhǔn)備，樁腿的下端必須放在固定不動(dòng)的地基上。 為此，降低這些樁腿直到它們接觸地基。然后，通過相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)樁腿以引 起船體的移動(dòng)，可以將船體抬升至高于地基的任意位置。樁腿可平行排列 或可傾斜以提高自升式平臺(tái)的穩(wěn)定性。地基可以具有傾斜和/或不平的外 形。在這種情況下，將樁腿驅(qū)動(dòng)到不同的位置以保持船體的平衡。
對(duì)于海上自升式平臺(tái)，通常，船體被設(shè)計(jì)成在樁腿的最高上升狀態(tài)下 可漂浮。因此，這種平臺(tái)可以很容易地被運(yùn)送到其工作位置，例如，通過 使用拖船沿著水面拖動(dòng)它。當(dāng)平臺(tái)到達(dá)其工作位置時(shí)，就在水中降低樁腿， 直到每個(gè)樁腿都接觸到海底。為了平臺(tái)的穩(wěn)定靜置，就可以將船體抬升至
高出水平面，從而增大樁腿上的負(fù)載。這些平臺(tái)通常適用于達(dá)150米深度 的水體，但不適用于深海。
這種自升式平臺(tái)用于，例如，勘探或開發(fā)海底石油和天然氣領(lǐng)域的海 上石油和天然氣工業(yè)的作業(yè)。換言之，它們可以用作可移動(dòng)的天然氣或石 油鉆井平臺(tái)。海上自升式平臺(tái)的其它應(yīng)用有，例如，海底管道或其它海底 管線上的維修作業(yè)以及江河或船塢中的河床作業(yè)。
在WO 2005/103301 Al中公開了 一種用于自升式平臺(tái)的優(yōu)選驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)。在那里，已經(jīng)提出用永久勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)(也稱為"永磁電動(dòng)機(jī)")來移 動(dòng)樁腿且用于使船體保持在高出地基的預(yù)定位置上，與在先技術(shù)中使用的 異步電動(dòng)機(jī)大不相同。這樣，就不需要機(jī)械制動(dòng)器來臨時(shí)地固持平臺(tái)，因 為通過高效永磁電動(dòng)機(jī)可以把船體完全保持在原位。此外，永磁電動(dòng)機(jī)能 以無級(jí)變速實(shí)現(xiàn)樁腿的移動(dòng)，從而允許高轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)作業(yè)，與具有雙速作 業(yè)、高失誤的在先技術(shù)大不相同。然而，至今沒有披露控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的有
4效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是確定一種自升式平臺(tái)，其提供高性能且可靠的樁腿操作。
根據(jù)本發(fā)明，通過包含權(quán)利要求1所給出特征的自升式平臺(tái)解決問題。
本發(fā)明提出一種自升式平臺(tái)，其包括船體和用于該船體的至少三個(gè)縱向可移動(dòng)的樁腿。這些樁腿中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器
(VSD),該至少一個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器是樁腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分。該平臺(tái)包括用于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的閉環(huán)控制單元。該控制單元通過雙向電子總線連接到該可變速驅(qū)動(dòng)器，用于傳輸控制參數(shù)。這意味著，該可變速驅(qū)動(dòng)器集成在該控制系統(tǒng)中。這是通過雙向電子總線接頭實(shí)現(xiàn)的，例如，高速現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)。
該電子總線連頭確保在閉環(huán)控制中控制單元可以使用來自可變速驅(qū)動(dòng)器的重要控制參數(shù)，如實(shí)際速度和實(shí)際轉(zhuǎn)矩，反之亦然。 一方面，這能獲得高性能的樁腿操作，因?yàn)樵陂]環(huán)控制中可以充分利用可用速度/轉(zhuǎn)矩。另一方面，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定的速度/轉(zhuǎn)矩控制成為可能。此外，即使是用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，可變速驅(qū)動(dòng)器也能獲得無級(jí)變速運(yùn)動(dòng)，。
此外，該可變速驅(qū)動(dòng)器可以控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或7乂磁電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，
該可變速驅(qū)動(dòng)器連接到永磁電動(dòng)機(jī)或永磁直流電動(dòng)機(jī)，以可變速度驅(qū)動(dòng)永磁電動(dòng)機(jī)。就高曱板處于保持位置時(shí)轉(zhuǎn)子損耗而言，永磁電動(dòng)機(jī)要優(yōu)于異步電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，尤其減小了電動(dòng)機(jī)受力和散熱。在后一種情況下，如果使用了多個(gè)電動(dòng)機(jī)，那么每個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器都需要各自的換流器。
優(yōu)選地，所述控制單元包括速度控制器，其通過所述總線接頭向可變速驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩控制器傳遞轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)。這種級(jí)聯(lián)控制結(jié)構(gòu)允許在該控制單元中分離不同的模塊功能。速度設(shè)定點(diǎn)由外部確定并且被輸入該速度控制器。速度設(shè)定點(diǎn)和轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)都可在模塊之間獲取，例如，用于施加例如轉(zhuǎn)矩限制的約束條件。因此，這些模塊可以相互獨(dú)立地工作，從而減小控制單元的誤差趨勢(shì)。
有益地，所述轉(zhuǎn)矩控制器集成到所述可變速驅(qū)動(dòng)器中。這樣，該可變速驅(qū)動(dòng)器會(huì)緊湊。此外，可以不用曱板上的人員來操作可變速驅(qū)動(dòng)器受控
5升降系統(tǒng)，增加了作業(yè)安全性。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述速度控制器可以通過所述總線接頭接收所述可變速驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際速度值。實(shí)際速度值是樁腿運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制的優(yōu)選有效控制參數(shù)。
可以通過置于所述速度控制器上游的速度傳感器確認(rèn)模塊來提高樁腿運(yùn)動(dòng)的可靠性和精確性。也可以為任何其它控制參數(shù)(例如實(shí)際轉(zhuǎn)矩值或重量值)提供控制值和傳感器確認(rèn)。在關(guān)鍵的升降作業(yè)中，控制值和傳感器確認(rèn)模塊可以評(píng)估來自每個(gè)傳感器的狀況和數(shù)值。這種評(píng)估是基于預(yù)定的控制策略。
所述速度傳感器確認(rèn)模塊所用的優(yōu)選的控制策略是，例如，選擇最可能正確的速度值和/或最高帶寬傳感器的速度值。最可能正確的值被確定為，例如，來自功能傳感器的最大值、平均值、低選擇或計(jì)算平均值。速度值的最高帶寬是通過，例如使用直接來自電動(dòng)機(jī)傳感器的速度值而不是來自速度傳感器值的計(jì)算值獲得的。通過這些控制策略，就能確保升降作
業(yè)的高可靠性和精確性。
在另 一優(yōu)選實(shí)施例中，該控制單元包括對(duì)所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)起作用的轉(zhuǎn)矩限制模塊，所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)由所述速度控制器輸出給所述可變速驅(qū)動(dòng)器。獨(dú)立的轉(zhuǎn)矩限制模塊可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部約束條件，例如電源限制和操作者設(shè)置限制。例如，可選擇向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)施加除了有效電流限制之外的固定或可變轉(zhuǎn)矩限制，而不影響速度和轉(zhuǎn)矩控制器的動(dòng)作。結(jié)果是在升降作業(yè)產(chǎn)生更平穩(wěn)的過渡。
為此，所述轉(zhuǎn)矩限制模塊有益地可以執(zhí)行聯(lián)合的轉(zhuǎn)矩/功率限制。就本發(fā)明而言，聯(lián)合的轉(zhuǎn)矩/功率限制包括，在低速情況下由內(nèi)部或外部設(shè)定轉(zhuǎn)矩限制來限制速度控制器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)，以及，在高速情況下由根據(jù)平臺(tái)上的可用動(dòng)力的浮動(dòng)限制來限制轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)矩限制模塊可以通過所述總線接頭接收所述可變速驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際速度和實(shí)際轉(zhuǎn)矩值。因此，通過直接監(jiān)控可變速驅(qū)動(dòng)器，獨(dú)立的轉(zhuǎn)矩限制模塊可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)的外部或內(nèi)部約束條件。這確保驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的短反應(yīng)時(shí)間和高可靠性，并且降低機(jī)械磨損。在非常優(yōu)選的實(shí)施例中，所述控制單元包括用于每個(gè)樁腿的一個(gè)對(duì)應(yīng)的速度控制器。這樣就能通過把子任務(wù)分配給不同的獨(dú)立模塊來進(jìn)一步分散閉環(huán)控制。然而，在所有樁腿的集體操作中，所有速度控制器通常會(huì)收到相同的速度設(shè)定點(diǎn)作為輸入。然后，轉(zhuǎn)矩限制模塊將對(duì)由對(duì)應(yīng)速度控制器輸出的所有轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)起作用。
有利地，至少一個(gè)樁腿的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)以上的可變速驅(qū)動(dòng)器。這樣能夠分配升降負(fù)載。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，至少另外一個(gè)會(huì)繼續(xù)可用。這大大增加了樁腿運(yùn)動(dòng)作業(yè)的可靠性。
在非常復(fù)雜的實(shí)施例中，所述的多驅(qū)動(dòng)器的樁腿的每個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器都包括一個(gè)對(duì)應(yīng)的通過所述總線接頭與對(duì)應(yīng)的速度控制器連接的轉(zhuǎn)矩控制器。由此，所有可變速驅(qū)動(dòng)器被集成到控制系統(tǒng)中。這種級(jí)聯(lián)控制結(jié)構(gòu)增大驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性，因?yàn)閱蝹€(gè)模塊和/或可變速驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)失效，但不會(huì)停止升降作業(yè)。其余的驅(qū)動(dòng)器將僅僅承受附加負(fù)載。
優(yōu)選地，所述雙向電子總線是一種高速現(xiàn)場(chǎng)總線，例如PROFIBUSDP。該電子總線也可以是眾所周知的以太網(wǎng)派生物。這些替代品是價(jià)格低廉但可靠的總線系統(tǒng)，具有短的反應(yīng)時(shí)間。


下面用附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中
圖1示出了自升式平臺(tái)的示意側(cè)-現(xiàn)圖2示出了永磁電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的簡(jiǎn)化框圖；以及
圖3示出了轉(zhuǎn)矩限制的示意轉(zhuǎn)矩-速度圖。
在全部附圖中，相同的部件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)出。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出位于大海中的海上自升式平臺(tái)1。它包括船體2和一些平行的、縱向可動(dòng)的樁腿3 (即4個(gè)，只示出其中的兩個(gè))。船體1運(yùn)載著，例如用于油田勘探的鉆井設(shè)備。在圖l所示狀態(tài)中，所有樁腿3都安在作為固定地基的傾斜的海床4上。船體1抬起高出水平面5數(shù)米。
每個(gè)樁腿3配備了含有多個(gè)對(duì)應(yīng)的可變速驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6，即18個(gè)(圖1未示出)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒條-齒輪裝置，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所有樁腿3共用的閉環(huán)控制單元(圖1未示出)相結(jié)合。例如對(duì)于三角形樁腿，每個(gè)樁腿3的可變速驅(qū)動(dòng)器被分配給三個(gè)獨(dú)立組，每組都有各自的驅(qū)動(dòng)器A至F。它們包括能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速地驅(qū)動(dòng)樁腿3的永磁電動(dòng)機(jī)(未示出)。所有可變速驅(qū)動(dòng)器8A！(組l的驅(qū)動(dòng)器A)至8f3 (組3的驅(qū)動(dòng)器F)(見圖2)都有單獨(dú)的換流器(未示出)。
平臺(tái)1可以由遠(yuǎn)程或本地抬升控制臺(tái)(未示出)以自動(dòng)和手動(dòng)操作模式抬起。
圖2以簡(jiǎn)化的形式示出了驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要元件。它包括閉環(huán)控制單元7和一個(gè)樁腿3的可變速驅(qū)動(dòng)器8A1 (組1的驅(qū)動(dòng)器A)至8F3 (組3的驅(qū)動(dòng)器F)，用于驅(qū)動(dòng)例如永磁電動(dòng)機(jī)(未示出)。為了簡(jiǎn)便起見，只圖示了可變速驅(qū)動(dòng)器8A1、 8F1、 8a2和8f2。出于同樣的原因，附圖中也沒有示出其它樁腿3。
操作者可以根據(jù)操作模式驅(qū)動(dòng)杠桿組9的一個(gè)或多個(gè)杠桿，該杠桿組包括用于每個(gè)樁腿3的一個(gè)單獨(dú)的樁腿桿和用于所有樁腿3的集體作業(yè)的一個(gè)主桿。由速度設(shè)定點(diǎn)選擇和修正模塊10接收杠桿組9的狀態(tài)，該模塊10將速度設(shè)定點(diǎn)N+輸出給每個(gè)樁腿3的對(duì)應(yīng)速度控制器11 (只示出一個(gè)速度控制器11 )。速度控制器11給分配給它們的可變速驅(qū)動(dòng)器8A1至8ra輸出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)M*。
除了速度控制器11之外，控制單元7還包括轉(zhuǎn)矩限制模塊12和控制制動(dòng)器15的制動(dòng)控制模塊13。制動(dòng)控制模塊13從重量傳感器確認(rèn)模塊14接收重量傳感器值。重量傳感器確認(rèn)模塊14可以從樁腿3上的重量單元或從樁腿上的重量估算器接收它的輸入值。制動(dòng)控制模塊13也接收來自它所控制的制動(dòng)器15的反饋信號(hào)，以及所有可變速驅(qū)動(dòng)器8A1至8F2的實(shí)際轉(zhuǎn)矩值。
對(duì)于后一目的，控制單元7經(jīng)由作為雙向電子總線16的PROFIBUSDP與可變速驅(qū)動(dòng)器8^至8F2連接。 一方面，通過這個(gè)電子總線16連接，轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)IV^從對(duì)應(yīng)的速度控制器11傳輸給每個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器8A1至8F2的控制器17。另一方面，實(shí)際轉(zhuǎn)矩值M從可變速驅(qū)動(dòng)器8^至8F2傳輸給轉(zhuǎn)矩限制模塊12和制動(dòng)控制模塊13,并且，實(shí)際速度值N從可變速驅(qū)動(dòng)器8A1至8F2傳輸給置于速度控制器11上游的對(duì)應(yīng)的速度傳感器確認(rèn)模塊18。此外，信號(hào)通知驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)"運(yùn)行"或"停止"的標(biāo)記R從每個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器8^至8K傳輸給轉(zhuǎn)矩限制模塊12。為了附圖的清楚性，只是簡(jiǎn)單畫出實(shí)際值N、 M和R經(jīng)由電子總線16從可變速驅(qū)動(dòng)器8n、 8A2、 8F2的傳輸。這也適用于由轉(zhuǎn)矩限制模塊12施加在驅(qū)動(dòng)器組2和組3上的轉(zhuǎn)矩限制。
因?yàn)樵谔鳂I(yè)期間一些部件可能會(huì)有故障，重量傳感器確認(rèn)模塊14和速度傳感器確認(rèn)模塊18根據(jù)控制策略評(píng)估它們的輸入傳感器的狀態(tài)
和數(shù)值。它們可以從功能傳感器選擇最可能正確的值，這可能是最大值、平均值、弱選擇性或計(jì)算平均值。它們還可以選擇具有最高帶寬的傳感器。
例如，速度傳感器確認(rèn)模塊18可以使用來自汽車的速度值，而不是來自位置傳感器的計(jì)算速度值。也可以提供其它傳感器作為替代。給制動(dòng)控制模塊13的制動(dòng)反饋輸入從鎖緊/夾緊機(jī)構(gòu)得到信號(hào)。
每個(gè)速度控制器11產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)給它下游的所有可變速驅(qū)動(dòng)器8a!至8F2。該設(shè)定點(diǎn)可以被高級(jí)控制結(jié)構(gòu)(例如由轉(zhuǎn)矩限制模塊12執(zhí)行的電源管理系統(tǒng)PMS或操作者設(shè)置限制)進(jìn)行限制。樁腿之間的任何差異由水平控制器19自動(dòng)調(diào)整，該水平控制器19具有關(guān)于每個(gè)樁腿3的位置和偏移的信息。同一樁腿3的可變速驅(qū)動(dòng)器8^至8F2之間的差異由轉(zhuǎn)矩限制模塊12調(diào)整，其執(zhí)行轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)限制。在將轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)M"合總線16之前，執(zhí)行限制。
在圖3中示意性示出了描述兩種不同限制策略的轉(zhuǎn)矩-速度圖。根據(jù)狀態(tài)標(biāo)記R和所有可變速驅(qū)動(dòng)器8A1至8f2的實(shí)際轉(zhuǎn)矩值M、以及來自電源管理系統(tǒng)PMS的輸入和選定的工作模式，在第一策略中，轉(zhuǎn)矩限制模塊12可以將速度控制器11輸出的轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)M+限制成最大轉(zhuǎn)
頭巨M腿x-fix。
功率限制是一個(gè)推薦的功能，以防止在抬升作業(yè)期間可能出現(xiàn)的失電。對(duì)于專門應(yīng)用，有必要限制對(duì)預(yù)定數(shù)值的輸出。對(duì)于簡(jiǎn)單應(yīng)用，使用一個(gè)固定的轉(zhuǎn)矩限制就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為此目的，速度控制器11的輸
出由轉(zhuǎn)矩限制模塊12監(jiān)測(cè)，并且，如果有必要，其被限制成極限值，除了有效的電流限制以外。因此，最大輸出也限制成最大轉(zhuǎn)速時(shí)的相應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩。
在許多情況下，永久設(shè)定的轉(zhuǎn)矩限制Mn^-fix不足以提供有效的功率限制。例如，就具有高起步轉(zhuǎn)矩而言轉(zhuǎn)矩限制必須設(shè)定得相當(dāng)高，這樣的事實(shí)會(huì)引起在高速時(shí)超出最大容許輸出。還有，在使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)弱化操作的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的情況下，只使用具體情況下的固定轉(zhuǎn)矩限制Mmax_fix就能獲得有效的輸出限制。
因此，優(yōu)選的第二策略是由轉(zhuǎn)矩限制模塊12執(zhí)行聯(lián)合的轉(zhuǎn)矩/功率限制。在低速狀況期間，內(nèi)部或外部確定的轉(zhuǎn)矩限制M麗-k將限制速度控制器11輸出的轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)M*。在高速狀況期間，實(shí)際功率限制將被考慮作為以平臺(tái)1上的可用功率為依據(jù)的浮動(dòng)限制M隨.fl。at。這將是限制成驅(qū)動(dòng)器換流器的額定電流時(shí)所能獲得的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩限制將永遠(yuǎn)大于預(yù)定的最小轉(zhuǎn)矩限制M,-min。
除了 "自動(dòng)"和"手動(dòng)"操作模式以外，控制單元7向操作者提供了多種控制模式。它們的運(yùn)作在下文描述。
自動(dòng)操作模式被設(shè)計(jì)成以相同的速度同時(shí)操作所有樁腿3，這與個(gè)體修正分開。它還提供了在上升或下降平臺(tái)1時(shí)自動(dòng)的水平控制。為此目的，可由操作者使用按鈕從本地或遠(yuǎn)距離手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)水平控制功能。
為了抬升平臺(tái)1，即船體2，由操作者啟動(dòng)水平控制功能。這將調(diào)整
樁腿的移動(dòng)速度，以保持平臺(tái)1的平衡。速度被自動(dòng)地限制成例如2m/min的最大值，并且是杠桿組9的主桿的偏轉(zhuǎn)的函數(shù)。如果主桿被解開，它會(huì)返回中間位置并且升降速度回到零。制動(dòng)器15在預(yù)定時(shí)間以后將自動(dòng)接合。在作業(yè)的任何階段，可以通過相應(yīng)的獨(dú)立桿調(diào)整單個(gè)樁腿速度，即增大或減小。所有樁腿3工作一致，例如， 一旦一根腿失效或被操作者關(guān)閉，那么其它的也將停止。在任何這些情況下，制動(dòng)器15將立即接合。
下降船體2的過程與上升的類似，只是順序相反。隨著主桿向下運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)l下降。計(jì)算負(fù)載將出現(xiàn)負(fù)值，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩為負(fù)。平臺(tái)l的下降速度被限制成，即使在最大的杠桿偏轉(zhuǎn)下，例如2m/min。 一旦平臺(tái)1到達(dá)水平面，負(fù)載示數(shù)將傾向于正的，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩變得負(fù)得更少了。然后將用于樁腿上升的水平控制功能關(guān)閉。
通過按下控制臺(tái)上的固持"按鈕，從抬升控制臺(tái)選擇固持功能。當(dāng)主桿到達(dá)其中間位置時(shí)，這將取代平臺(tái)上升和下降期間的自動(dòng)制動(dòng)功能。在這個(gè)作業(yè)期間，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的溫度將升高。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)溫度受到永久監(jiān)控，如果超出了電動(dòng)機(jī)溫度警戒線一定數(shù)量，這個(gè)功能會(huì)自動(dòng)地中止并且制動(dòng)器15會(huì)接合。
在平臺(tái)l處于半抬起位置時(shí)，所謂的定位樁可能會(huì)暫時(shí)刺入海床4，并且操作者保持著主桿向下，隨著樁腿3離開海床4，樁腿上升速度增大。速度仍然與主桿偏轉(zhuǎn)成比例，但在這種情況下，最大為例如3m/min。當(dāng)樁腿處于拖曳位置時(shí)，操作者將停止作業(yè)。這個(gè)位置可以在可視顯示裝置(VDU)上預(yù)置或定義。如果不能確定或超越，當(dāng)發(fā)出信號(hào)"達(dá)到終點(diǎn)位置"的樁腿3的限位開關(guān)被激活時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止上升動(dòng)作。為了獨(dú)立地定位樁力逸3，可以以手動(dòng)才莫式移動(dòng)它們。為了樁腿下降，每個(gè)樁腿都由推-按鈕啟動(dòng)。這個(gè)作業(yè)由偏轉(zhuǎn)主桿至
"上"方向來開始，這意味著抬起船體2，即下降樁腿3。下降速度與主桿偏轉(zhuǎn)成比例。在這種情況下，最大速度為例如3m7min。所有的樁腿3以相同的速度下降。負(fù)載計(jì)將呈現(xiàn)負(fù)值。
當(dāng)至少一個(gè)樁腿3觸及地基即海床4時(shí)，下降速度就減小，直至為零，并且轉(zhuǎn)矩將增大到例如由設(shè)計(jì)規(guī)格給出的最大轉(zhuǎn)矩值的約30%的數(shù)值。這個(gè)轉(zhuǎn)矩值可由操作者調(diào)整。這會(huì)保持到所有樁腿3達(dá)到相同的狀態(tài)。 一旦所有樁腿3都到位，轉(zhuǎn)矩限制M皿將會(huì)逐漸增大。在過渡期間，由于海床狀況的原因，樁腿3可以以不同速度移動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)矩限制M匪的增大，可變速驅(qū)動(dòng)器8恢復(fù)對(duì)抬升船體2的速度控制。
手動(dòng)操作模式被設(shè)計(jì)成讓每個(gè)獨(dú)立樁腿3的控制歸操作者負(fù)責(zé)。速度取決于各個(gè)獨(dú)立樁腿桿位置。在這種操作模式中自動(dòng)水平控制不起作用。
手動(dòng)操作模式允許操作者更自由地調(diào)整，如對(duì)樁腿3的預(yù)先加載或作單獨(dú)的位置調(diào)整，例如，在已知海床是傾斜時(shí)。對(duì)這種模式應(yīng)用了某些限制，也就是，沒有來自抬升控制臺(tái)的功率限制，沒有轉(zhuǎn)矩限制，除了可變速驅(qū)動(dòng)器8允許的最大值，也沒有自動(dòng)水平控制，除了親自讀取傾角計(jì)。
為了預(yù)先加載，平臺(tái)1必須已經(jīng)抬在所有樁腿3上。因此，操:作者必須從對(duì)角布置的樁腿3中選出兩個(gè)并且將它們升高以對(duì)它們進(jìn)行部分卸載。這是通過使系統(tǒng)進(jìn)入"手動(dòng)"操作模式，并使用對(duì)應(yīng)的"啟動(dòng)"按鈕選擇兩個(gè)樁腿3來完成的。使用主桿使它們?cè)谡_的方向升高(或稍微卸載)。這會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)1的重量停留在其它兩個(gè)樁腿3，從而推動(dòng)預(yù)先加載的一對(duì)進(jìn)入海床4。對(duì)于另外一對(duì)樁腿3的預(yù)先加載，在重新將平臺(tái)l定位在海上方之后重復(fù)這個(gè)操作。
為了從海床4拔出一個(gè)樁腿3，需要持續(xù)一段時(shí)間的最大轉(zhuǎn)矩。通過選擇此功能，超過了所有其它轉(zhuǎn)矩限制，除了電源管理系統(tǒng)PMS算出的限制。然而，在這個(gè)操作模式中，會(huì)出現(xiàn)速度接近零，并且能耗小于平臺(tái)全速抬升作業(yè)期間的能耗。
實(shí)際轉(zhuǎn)矩M和實(shí)際速度N不斷受到監(jiān)控。當(dāng)樁腿3開始移動(dòng)并且實(shí)際轉(zhuǎn)矩M減小時(shí)，控制單元7逐漸減小轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)，以避免出現(xiàn)突然的"樁腿脫離海床"事件。這種減小可以由速度控制器11執(zhí)行或由轉(zhuǎn)矩限制模塊12以轉(zhuǎn)矩限制M皿的形式執(zhí)行。通常，對(duì)于繁重作業(yè)，可使用水射流來幫助樁腿3的收回。按照與上述相同的原理，可以布置用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)控制, 然而，需要應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的些許修改。
權(quán)利要求
1.一種自升式平臺(tái)(1)，其包括船體(2)和用于所述船體(1)的至少三個(gè)縱向可移動(dòng)的樁腿(3)，該樁腿(3)中的至少一個(gè)包括作為樁腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)一部分的至少一個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器(8，8A1至8F2)，其中，該平臺(tái)(1)包括用于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的閉環(huán)控制單元(7)，該閉環(huán)控制單元(7)通過雙向電子總線(16)與所述可變速驅(qū)動(dòng)器(8，8A1至8F2)連接，用于傳輸控制參數(shù)(M*，M，N，R)。
2. 如權(quán)利要求l所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，該可變速驅(qū) 動(dòng)器(8，8m至8f2)連接到永磁電動(dòng)機(jī)。
3. 如權(quán)利要求l所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，該可變速驅(qū) 動(dòng)器(8,8^至8f2)連接到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
4. 如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，所 述控制單元(7)包括速度控制器(11),該速度控制器經(jīng)由所述總線接 頭(16)向所述可變速驅(qū)動(dòng)器(8, 8^至8f2)的轉(zhuǎn)矩控制器(17)傳遞轉(zhuǎn) 矩設(shè)定點(diǎn)(M*)。
5. 如權(quán)利要求4所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩控 制器(17)集成到所述可變速驅(qū)動(dòng)器(8，8a!至8f2)中。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，所述速度 控制器(11 )可以通過所述總線接頭(16 )接收所述可變速驅(qū)動(dòng)器(8, 8A1 至8f2)的實(shí)際速度值(N)。
7. 如權(quán)利要求6所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，在所述速度 控制器(11 )的上游布置速度傳感器確認(rèn)模塊(18)。
8. 如權(quán)利要求7所述的自升式平臺(tái)(1)，其特征在于，所述速度傳 感器確認(rèn)模塊(18)選擇最可能正確的速度值和/或最高帶寬傳感器的速 度值。
9. 如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，該 閉環(huán)控制單元(7)包括對(duì)所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)(M*)起作用的轉(zhuǎn)矩限制模塊(12)，所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)由所述速度控制器(11 )輸出給所述可變速驅(qū)動(dòng) 器(8,8a!至8f2)。
10. 如權(quán)利要求9所述的自升式平臺(tái)(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩限 制模塊(12)執(zhí)行聯(lián)合的轉(zhuǎn)矩/功率限制。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩限制模塊(12 )可以通過所述總線接頭(16 )接收所述可變速驅(qū)動(dòng)器(8， 8a!至8f2)的實(shí)際速度和實(shí)際轉(zhuǎn)矩值(N,M)。
12. 如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自升式平臺(tái)(1)，其特征在于， 所述閉環(huán)控制單元(7)包括用于每個(gè)樁腿(3)的一個(gè)對(duì)應(yīng)的速度控制器(11)。
13. 如權(quán)利要求12所述的自升式平臺(tái)(1)，其特征在于，至少一個(gè) 樁腿(3)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)包括一個(gè)以上的可變速驅(qū)動(dòng)器(8a!至8f3)。
14. 如權(quán)利要求13所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于，所述的多 驅(qū)動(dòng)器的樁腿(3)的每個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器(8^至8b)都包括一個(gè)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn) 矩控制器(17),該轉(zhuǎn)矩控制器(17)經(jīng)由所述總線接頭(16)與所述對(duì) 應(yīng)的速度控制器(11)。
15. 如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自升式平臺(tái)(1),其特征在于， 所述雙向電子總線(16)是一種高速現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自升式平臺(tái)(1)，其包括船體(2)和用于該船體(2)的至少三個(gè)縱向可移動(dòng)的樁腿(3)，這些樁腿(3)中的至少一個(gè)包括作為樁腿的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)一部分的至少一個(gè)可變速驅(qū)動(dòng)器(8，8_A1至8_F2)，其中，該平臺(tái)(1)包括用于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的閉環(huán)控制單元(7)，該閉環(huán)控制單元(7)通過雙向電子總線(16)與可變速驅(qū)動(dòng)器(8，8_A1至8_F2)連接，用于傳輸控制參數(shù)(M^*，M，N，R)。
文檔編號(hào)E02B17/00GK101636539SQ200780052256
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
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