一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，用于控制壓載水艙的自動(dòng)進(jìn)排水，壓載水艙由多個(gè)對(duì)稱分布的子水艙構(gòu)成，每個(gè)子水艙底部安裝有一個(gè)該通海閥、其艙內(nèi)布置有至少一個(gè)高壓氣閥、其頂部安裝有若干透氣閥、壓載水艙艏艉的側(cè)壁上還對(duì)稱安裝有深度計(jì)，還包括安裝在控制艙中驅(qū)動(dòng)閥箱，驅(qū)動(dòng)閥箱與高壓氣閥、通海閥以及透氣閥分別通過信號(hào)線連接，在控制艙中還安裝有進(jìn)排水PLC控制器，其對(duì)驅(qū)動(dòng)閥箱發(fā)出指令，使驅(qū)動(dòng)閥箱控制高壓氣閥、通海閥以及透氣閥以實(shí)現(xiàn)壓載水艙進(jìn)排水。本實(shí)用新型系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，控制準(zhǔn)確，操作方便，可靠性高。
【專利說明】一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于海洋開發(fā)及水下控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種水下作業(yè)平 臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類對(duì)于海洋的開發(fā)利用日益增多，海洋特種船舶、海洋平臺(tái)也正向著大型 化及多功能化方向發(fā)展，同時(shí)，對(duì)海洋平臺(tái)搭建過程中的快速性以及穩(wěn)定性的要求越來越 高。作為海洋特種船舶的半潛船、浮船塢及大型海洋平臺(tái)等都是通過壓載水控制技術(shù)來實(shí) 現(xiàn)船舶浮性的調(diào)節(jié)，如何實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)的對(duì)壓載水艙進(jìn)排水是海洋平臺(tái)及特種船舶發(fā)展 應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0003] 目前，常用的船舶壓載水艙進(jìn)排水過程是通過壓載水泵來實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、排水操作，通 過在進(jìn)水口安裝流量計(jì)來獲得進(jìn)水量，并通過艙內(nèi)液位計(jì)得到各壓載水艙內(nèi)的水量，通過 調(diào)整各壓載水艙之間的支管閥開度，實(shí)現(xiàn)壓載水艙之間的調(diào)水過程，達(dá)到調(diào)整船舶姿態(tài)的 目的。
[0004] 雖然以上壓載水艙進(jìn)排水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓載水艙進(jìn)水和排水過程的控制，從而 調(diào)整水下作業(yè)平臺(tái)的姿態(tài)，但壓載水艙內(nèi)液位震蕩對(duì)液位計(jì)影響較大，常常會(huì)造成液位計(jì) 誤差而不能準(zhǔn)確計(jì)量進(jìn)排水的水量，并且該控制系統(tǒng)主要為手動(dòng)控制調(diào)節(jié)，自動(dòng)化程度低， 操作和控制均不方便，且控制精度低。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載 水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，其目的在于提供一種自動(dòng)控制系統(tǒng)以對(duì)壓載水艙的進(jìn)排水過程進(jìn)行 控制，并采集水下作業(yè)平臺(tái)的姿態(tài)信息，根據(jù)其姿態(tài)信息采用多變量模糊解耦控制方法，自 動(dòng)調(diào)節(jié)和控制壓載水艙進(jìn)排水量，從而達(dá)到控制水下作業(yè)平臺(tái)姿態(tài)的目的，由此解決目前 壓載水艙進(jìn)排水自動(dòng)化程度低且不精確的技術(shù)問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水 艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，用于控制壓載水艙的自動(dòng)進(jìn)排水，其壓載水艙由多個(gè)對(duì)稱分布的子水 艙構(gòu)成，其特征在于，還包括
[0007] 通海閥，每個(gè)子水艙底部安裝有一個(gè)該通海閥，所述通海閥用于控制所述子水艙 底部進(jìn)水口開閉，作為所述子水艙進(jìn)水時(shí)海水的進(jìn)入通道和所述子水艙排水時(shí)海水的排出 通道；
[0008] 高壓氣閥，每個(gè)子水艙內(nèi)布置有至少一個(gè)該高壓氣閥，所述高壓氣閥連接安裝在 子水艙艙室內(nèi)的高壓氣瓶，以用于向所述子水艙艙室內(nèi)輸送高壓氣以迫使艙室內(nèi)的海水排 出；
[0009] 透氣閥，每個(gè)子水艙的頂部安裝有若干該透氣閥，所述透氣閥在所述子水艙進(jìn)水 時(shí)開啟及排水時(shí)關(guān)閉，以用于所述子水艙通過所述通海閥進(jìn)水時(shí)艙室內(nèi)氣體的排出以及防 止排水時(shí)艙室內(nèi)高壓氣的逸出；
[0010] 深度計(jì)，該深度計(jì)具有多個(gè)，對(duì)稱安裝在所述壓載水艙艏艉的側(cè)壁上，以用于從對(duì) 稱的多個(gè)位置上分別測(cè)量壓載水艙所處深度；
[0011] 驅(qū)動(dòng)閥箱，該驅(qū)動(dòng)閥箱安裝在控制艙中，其與所述高壓氣閥、通海閥以及透氣閥分 別通過信號(hào)線連接；
[0012] 進(jìn)排水PLC控制器，該進(jìn)排水PLC控制器安裝在控制艙中，其分別與所述驅(qū)動(dòng)閥箱 和所述多個(gè)深度計(jì)通過信號(hào)線連接；
[0013] 所述進(jìn)排水PLC控制器用于接收所述深度計(jì)測(cè)量結(jié)果，并對(duì)所述多個(gè)深度計(jì)的測(cè) 量結(jié)果進(jìn)行解算和判斷，根據(jù)所述判斷結(jié)果對(duì)所述驅(qū)動(dòng)閥箱發(fā)出指令，使所述驅(qū)動(dòng)閥箱控 制所述高壓氣閥、通海閥以及透氣閥以實(shí)現(xiàn)排水，或者驅(qū)動(dòng)透氣閥和通海閥以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水，即 控制壓載水艙自動(dòng)進(jìn)排水。
[0014] 進(jìn)一步的，根據(jù)所述子水艙艙容的不同給每個(gè)子水艙布置不同數(shù)量的透氣閥，子 水艙透氣閥的數(shù)量隨著艙容的增大而增多，具體的：
[0015] 當(dāng)子水艙艙容為0?100m3時(shí)，其透氣閥數(shù)量為1個(gè)；
[0016] 當(dāng)子水艙艙容為100?250m3時(shí)，其透氣閥數(shù)量為2個(gè)；
[0017] 當(dāng)子水艙艙容為250?400m3時(shí)，其透氣閥數(shù)量為3個(gè)；
[0018] 當(dāng)子水艙艙容大于400m3時(shí)，其透氣閥數(shù)量相應(yīng)增加。
[0019] 進(jìn)一步的，所述多個(gè)子水艙的透氣閥形成對(duì)稱分布，且所述多個(gè)子水艙的高壓氣 閥和多個(gè)子水艙的通海閥均各自形成對(duì)稱分布。
[0020] 進(jìn)一步的，所述深度計(jì)安裝在所述壓載水艙艏艉的側(cè)壁的凹槽內(nèi)，以防止其突出 側(cè)壁外。
[0021] 為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，采用一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制方法， 用于對(duì)本實(shí)用新型的系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓載水艙進(jìn)排水的自動(dòng)控制，采用基于狀態(tài)反 饋的多變量模糊解耦控制方法，所述反饋狀態(tài)為水下作業(yè)平臺(tái)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，所述多變量包 括表征水下作業(yè)平臺(tái)的橫傾角、縱傾角和深度一共三個(gè)變量，采用所述三個(gè)變量表征平臺(tái) 的狀態(tài)，其包括如下步驟：
[0022] S1 :進(jìn)排水PLC控制器采集所述變量的信息，其中，控制器用于實(shí)現(xiàn)算法和進(jìn)行邏 輯判斷；
[0023] S2 :控制算法中包括的解耦補(bǔ)償器對(duì)所述變量進(jìn)行解耦補(bǔ)償，分別得到橫傾角及 傾角變化率、縱傾角和傾角變化率以及深度及深度變化率；
[0024] S3 :進(jìn)排水PLC控制器對(duì)經(jīng)步驟S2中得到的所述橫傾角及傾角變化率、縱傾角即 傾角變化率以及深度及深度變化率進(jìn)行模糊化處理，其中，將所述橫傾角及傾角變化率模 糊化處理后輸送至第一模糊控制器處理，將所述縱傾角及其傾角變化率模糊化處理后輸送 至第二模糊控制器處理，將所述深度及深度變化率模糊化處理后輸送至第三模糊控制器處 理；
[0025] S4 :將經(jīng)步驟S3中所述第一模糊控制器、第二模糊控制器以及第三模糊控制器處 理后的結(jié)果同時(shí)進(jìn)行解模糊化處理，將所述解模糊化處理結(jié)果輸送至驅(qū)動(dòng)閥箱，使驅(qū)動(dòng)閥 箱分別驅(qū)動(dòng)與其相連的透氣閥或/和高壓氣閥或/和通海閥，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓載水艙進(jìn)排水的 自動(dòng)控制。
[0026] 進(jìn)一步的，所述控制變量具有不同的優(yōu)先級(jí)，所述深度變量的優(yōu)先級(jí)大于所述橫 傾角變量?jī)?yōu)先級(jí)，所述橫傾角變量?jī)?yōu)先級(jí)大于所述縱傾角變量?jī)?yōu)先級(jí)。
[0027] 進(jìn)一步的，所述橫傾角為：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，用于控制壓載水艙的自動(dòng)進(jìn)排水，其 壓載水艙由多個(gè)對(duì)稱分布的子水艙構(gòu)成，其特征在于，還包括 通海閥（104)，每個(gè)子水艙安裝有一個(gè)該通海閥（104)，所述通海閥用于控制所述子水 艙進(jìn)水口開閉，作為所述子水艙進(jìn)水時(shí)海水的進(jìn)入通道和所述子水艙排水時(shí)海水的排出通 道； 高壓氣閥（103)，每個(gè)子水艙內(nèi)布置有至少一個(gè)該高壓氣閥（103)，所述高壓氣閥連接 安裝在子水艙艙室內(nèi)的高壓氣瓶，以用于向所述子水艙艙室內(nèi)輸送高壓氣以迫使艙室內(nèi)的 海水排出； 透氣閥（102)，每個(gè)子水艙的頂部安裝有若干該透氣閥（102)，所述透氣閥（102)在所 述子水艙進(jìn)水時(shí)開啟及排水時(shí)關(guān)閉，以用于所述子水艙通過所述通海閥（104)進(jìn)水時(shí)艙室 內(nèi)氣體排出以及防止排水時(shí)艙室內(nèi)高壓氣的逸出； 深度計(jì)（107)，該深度計(jì)具有多個(gè)，對(duì)稱安裝在所述壓載水艙艏艉的側(cè)壁上，以用于從 對(duì)稱的多個(gè)位置上分別測(cè)量壓載水艙所處深度； 驅(qū)動(dòng)閥箱（105)，該驅(qū)動(dòng)閥箱安裝在控制艙中，其與所述高壓氣閥（103)、通海閥（104) 以及透氣閥（102)分別通過信號(hào)線連接； 進(jìn)排水PLC控制器（106)，該進(jìn)排水PLC控制器安裝在控制艙中，其分別與所述驅(qū)動(dòng)閥 箱（105)和所述多個(gè)深度計(jì)通過信號(hào)線連接； 所述進(jìn)排水PLC控制器用于接收所述深度計(jì)測(cè)量結(jié)果，并對(duì)所述多個(gè)深度計(jì)的測(cè)量結(jié) 果進(jìn)行判斷，根據(jù)所述判斷結(jié)果對(duì)所述驅(qū)動(dòng)閥箱發(fā)出指令，使所述驅(qū)動(dòng)閥箱控制所述高壓 氣閥、通海閥以及透氣閥以實(shí)現(xiàn)排水，或者驅(qū)動(dòng)透氣閥和通海閥以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水，即控制壓載水 艙自動(dòng)進(jìn)排水。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，其特征在于，根 據(jù)所述子水艙艙容的不同給每個(gè)子水艙布置不同數(shù)量的透氣閥（102)，所述子水艙透氣閥 的數(shù)量隨著艙容的增大而增多。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個(gè)子水艙的透氣閥（102)形成對(duì)稱分布，且所述多個(gè)子水艙的高壓氣閥（103)和多 個(gè)子水艙的通海閥（104)均各自形成對(duì)稱分布。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種水下作業(yè)平臺(tái)壓載水艙進(jìn)排水控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述深度計(jì)安裝在所述壓載水艙艏艉的側(cè)壁的凹槽內(nèi)，以防止其突出側(cè)壁外。
【文檔編號(hào)】G05D9/12GK204065850SQ201420508335
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】徐國華, 金奎 , 陳鶯, 劉剛, 徐晗, 祝詩揚(yáng) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)