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(dòng)行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個(gè)樁腿的三條弦的實(shí)時(shí)高度值計(jì)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(shí)現(xiàn)升降動(dòng)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(dòng)齒條來實(shí)現(xiàn)平臺的升降動(dòng)作，該類平臺多由三個(gè)粧腿組成，每個(gè)粧腿包括三個(gè)齒條，每個(gè)齒條由多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(dòng)行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個(gè)粧腿的三條弦的實(shí)時(shí)高度值計(jì)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(shí)現(xiàn)升降動(dòng)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(gè)實(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)器進(jìn)行剎車。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊還包括:報(bào)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(bào)警。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(dòng)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(gè)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(gè)實(shí)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(dòng)器抱閘，以停止升降操作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(dòng)器接觸器的反饋信號和制動(dòng)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(gè)實(shí)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(bào)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(gè)實(shí)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(bào)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(gè)實(shí)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(bào)警值，發(fā)出報(bào)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(gè)實(shí)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(bào)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(gè)實(shí)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(bào)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(shí)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)各個(gè)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(dòng)作。上述系統(tǒng)程序模塊包括主程序組織模塊、定時(shí)中斷組織模塊、時(shí)間錯(cuò)誤組織模塊、電源錯(cuò)誤組織模塊、診斷中斷組織模塊、優(yōu)先級出錯(cuò)組織模塊、機(jī)架故障組織模塊、通訊故障組織模塊、暖起動(dòng)組織模塊、編程錯(cuò)誤組織模塊以及I/O訪問錯(cuò)誤組織豐吳塊等。
[0037]在一實(shí)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(shí)，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(jì)算功能子程序模塊、小齒輪扭矩計(jì)算功能子程序模塊、弦偏差(RPD)計(jì)算功能子程序模塊、報(bào)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(gè)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(dòng)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(gè)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(dòng)行程限位傳感器反饋的行程信號，通過所反饋的每個(gè)粧腿的三條弦的實(shí)時(shí)高度值計(jì)算出粧腿弦高度偏差值(RPD，Rack phase difference) ο計(jì)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(gè)電機(jī)的電流值、每個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)的升降動(dòng)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(dòng)器立即抱閘；電氣停車指的是變頻器自動(dòng)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(shí)，使得制動(dòng)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(bào)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(dòng)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(shí)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(dòng)器進(jìn)行剎車。報(bào)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(bào)警。模式切換模塊響應(yīng)于用戶的模式切換指令，啟動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)器接觸器的反饋信號和制動(dòng)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(bào)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(bào)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(bào)警值，發(fā)出報(bào)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(bào)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(shí)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(dòng)檢測數(shù)據(jù)，如有報(bào)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(huì)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(dòng)單元柜(BCU)將會(huì)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(dòng)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(huì)給出制動(dòng)器釋放信號，電機(jī)制動(dòng)器接觸器閉合，剎車自動(dòng)釋放，電機(jī)例如斜坡加速到額定轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)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(bào)警，啟動(dòng)扭矩再分配模式?？梢酝ㄟ^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(dòng)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(gè)電機(jī)運(yùn)行，以此類推，使所有的電機(jī)都保持在同一個(gè)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(bào)警，如超過報(bào)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(shí)剎車。
[0053]參考圖2，圖2示出了本實(shí)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(dòng)檢測數(shù)據(jù)，如有報(bào)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(bào)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(shí)，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?？刂坪习粹o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(gè)具體實(shí)例中，響應(yīng)于控制合命令，變頻柜(VFD)內(nèi)部的開關(guān)將會(huì)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(dòng)單元柜(B⑶)將會(huì)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(bào)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(dòng)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(dòng)正常，則前進(jìn)至2017，閉合制動(dòng)器接觸器。
[0065]在2018處，判斷制動(dòng)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(dòng)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(bào)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(bào)警類保護(hù)模式，則轉(zhuǎn)向2026，進(jìn)行報(bào)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(dòng)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(gè)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(dòng)器立即抱閘，來停止任何升降操作。
[0072]本實(shí)施例的升降控制系統(tǒng)對升降速度進(jìn)行了實(shí)時(shí)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(shí)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(huì)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(shí)，升降控制系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)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(shí)，會(huì)在極短的時(shí)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(jì)有硬線及升降控制系統(tǒng)的連鎖，所以不會(huì)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(dòng)器接觸器的反饋信號和制動(dòng)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(gè)制動(dòng)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(shí)施例的升降控制系統(tǒng)針對電機(jī)超載有報(bào)警及關(guān)斷兩種保護(hù)模式。在電機(jī)輕微超載時(shí)，系統(tǒng)可以發(fā)出聲音及可視報(bào)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(shí)，升降控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，提醒操作人員進(jìn)行故障檢修。
[0076]本實(shí)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(bào)警及關(guān)斷兩種保護(hù)模式。在電機(jī)輕微超溫時(shí)，可以發(fā)出聲音及可視報(bào)警，提醒操作人員故障的存在。在電機(jī)超溫?cái)?shù)額較大，超出設(shè)定的高高限制時(shí)，升降控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(bào)警值時(shí)，可以發(fā)出聲光警報(bào)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(shí)，升降控制系統(tǒng)會(huì)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(shí)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(shí)，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?；捦鹊母叨冗_(dá)到停止值時(shí)，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(huì)因齒相位差或者機(jī)械結(jié)構(gòu)造成每個(gè)升降單元承載的差別，強(qiáng)行運(yùn)行會(huì)造成各升降單元承載不均，使升降單元及齒條風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到小齒輪力矩偏差過大時(shí)，可以通過報(bào)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(huì)自動(dòng)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(shí)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(bào)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(dòng)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(bào)警參數(shù)閃爍，并前進(jìn)至3008，自動(dòng)停機(jī)。
[0085]如果通訊正常，則前進(jìn)至3009，判斷制動(dòng)是否異常。
[0086]如果制動(dòng)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(bào)警參數(shù)閃爍以及聲音報(bào)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(dòng)停機(jī)。
[0087]如果制動(dòng)正常，則前進(jìn)至3013，判斷是否存在電機(jī)電流高/低報(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍，并前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報(bào)警。在輕微超載的情況下，可選地，也可以轉(zhuǎn)向3014，延時(shí)運(yùn)行，并前進(jìn)至3015，自動(dòng)停機(jī)。
[0088]在3018處，判斷是否存在電機(jī)電流高高/低低報(bào)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(shí)運(yùn)行，并前進(jìn)至3020，自動(dòng)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(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3018，進(jìn)行聲音報(bào)警。
[0090]在3023處，判斷電機(jī)是否存在電機(jī)溫度高高報(bào)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(dòng)停機(jī)。
[0091]在3025處，判斷是否存在平臺傾角高報(bào)警，也即判斷平臺傾角是否達(dá)到相對較低的報(bào)警值，如果是，則轉(zhuǎn)向3026，報(bào)警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報(bào)警。
[0092]在3027處，判斷是否存在平臺傾角高高報(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍并進(jìn)行聲音報(bào)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(dòng)停機(jī)。
[0093]在3031處，判斷是否存在RPD高報(bào)警，也即弦偏差(RPD)是否達(dá)到相對較低的報(bào)警值，如果是，則向用戶進(jìn)行提示，例如可以轉(zhuǎn)向3032，報(bào)警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，
進(jìn)行聲音報(bào)警。
[0094]在3033處，判斷是否存在RPD高高報(bào)警，也即弦偏差(RPD)是否達(dá)到相對較高的報(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍并進(jìn)行聲音報(bào)警；如果未處于強(qiáng)制運(yùn)行模式，則前進(jìn)至3037，自動(dòng)停機(jī)。
[0095]在3037處，判斷是否存在小齒輪力矩偏差高報(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3017，進(jìn)行聲音報(bào)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(bào)警參數(shù)閃爍，并進(jìn)而前進(jìn)至3041，持續(xù)報(bào)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(dòng)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(bào)警是由新報(bào)警信號觸發(fā)。具體而言，在聲音報(bào)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(bào)警時(shí)間，也即時(shí)間間隔是否足夠大，如果達(dá)到了再報(bào)警時(shí)間，則可以由新報(bào)警信號觸發(fā)，再次進(jìn)行聲音報(bào)警。
[0099]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)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(dòng)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(dòng)行程限位傳感器反饋的行程信號，通過反饋的每個(gè)粧腿的三條弦的實(shí)時(shí)高度值計(jì)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(shí)現(xiàn)升降動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(bào)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(bào)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)器接觸器的反饋信號和制動(dòng)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(bào)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(bào)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(bào)警值，發(fā)出報(bào)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(bào)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(bào)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