一種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分、核心控制器模塊部分、故障監(jiān)測部分、顯示及存儲部分、危險(xiǎn)報(bào)警部分、故障報(bào)警部分以及執(zhí)行部分，核心控制器模塊部分接收來自數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分的信息，同時(shí)故障監(jiān)測部分監(jiān)測核心控制器以及立管張緊器的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)對不同平臺頂張式立管系統(tǒng)具有較大的適應(yīng)性，穩(wěn)定性強(qiáng)、方便實(shí)用，降低了設(shè)計(jì)成本，還具有易推廣的潛在優(yōu)勢，具有廣泛的市場前景，對提高頂張式立管防碰控制的能力、自動(dòng)化程度和安全性具有重要意義。
【專利說明】
一種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于海洋工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著深水海洋油氣勘探開發(fā)迅速發(fā)展，浮式生產(chǎn)和鉆井裝備得到廣泛應(yīng)用，張力腿平臺以其成熟的技術(shù)和良好的運(yùn)動(dòng)特性成為目前深海油氣開采選用的主要平臺型式之一，且與半潛式平臺相比，使用張力腿平臺進(jìn)行油氣開采作業(yè)具有高效性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)。
[0003]對于張力腿平臺叢式立管而言，其在復(fù)雜的外部載荷和管內(nèi)多種流體的共同作用下，可能導(dǎo)致相鄰立管運(yùn)動(dòng)響應(yīng)失諧，引發(fā)碰撞，致使立管出現(xiàn)斷裂、凹陷損傷及整體彎曲等結(jié)構(gòu)損傷；由于碰撞事故發(fā)生破壞了立管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，降低了立管的極限承載力，從而引起停產(chǎn)或管內(nèi)油氣泄漏等事故，進(jìn)而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和重大經(jīng)濟(jì)損失，而快速、有效的防碰控制技術(shù)和策略對于減小頂張式立管在超強(qiáng)臺風(fēng)下發(fā)生碰撞的可能性具有重要意義。所以，對立管的防碰控制進(jìn)行研究具有很強(qiáng)的科研意義和巨大的實(shí)際價(jià)值。
[0004]目前張力腿平臺頂張式立管的防碰控制方法一般為:在張力腿平臺經(jīng)歷風(fēng)暴時(shí)，通過調(diào)整立管張力，使上下游立管具有相同大小的頂張力，但此方法控制效果差，不利于頂張式立管的防碰。在超強(qiáng)臺風(fēng)工況下，為保證上下游立管之間具有足夠的間距，避免張力腿平臺在發(fā)生偏移的情況下立管之間發(fā)生相互碰撞，保證頂張式立管安全，通過開發(fā)一套頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測頂張式立管的情況，一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)上下游立管間距過小，則立即開啟自動(dòng)控制模式進(jìn)行立管張緊系統(tǒng)的調(diào)整。通過控制立管的有效長度，可在不同海況下，為立管張緊系統(tǒng)采取合理的調(diào)整措施提供技術(shù)支持，從而大大簡化操作流程提高工作效率，同時(shí)降低頂張立管碰撞發(fā)生概率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)今張力腿平臺頂張式立管所采用的防碰控制方法不能夠保證上下游立管之間具有足夠的安全距離，防碰控制能力低、效果差、不能夠很好解決立管的碰撞問題等缺點(diǎn)，提供一種實(shí)用、安全、高效、反應(yīng)迅速的新型頂張式立管主動(dòng)防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行立管張緊系統(tǒng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)精確調(diào)整，實(shí)現(xiàn)上下游頂張式立管的防碰。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0007]—種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分、核心控制器模塊部分、故障監(jiān)測部分、顯示及存儲部分、危險(xiǎn)報(bào)警部分、故障報(bào)警部分以及執(zhí)行部分，核心控制器模塊部分接收來自數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分的信息，同時(shí)故障監(jiān)測部分監(jiān)測核心控制器以及立管張緊器的運(yùn)行狀態(tài)，若未監(jiān)測到二者發(fā)生故障，核心控制器模塊部分將所收集信息經(jīng)過處理和判斷后，精確計(jì)算得到立管張緊力和張緊器活塞桿伸出量預(yù)期值，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令，通過自動(dòng)控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置的工作，從而進(jìn)行立管張緊系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)立管的防碰。若監(jiān)測到核心控制器故障或張緊器發(fā)生故障，則通過故障報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號，通知工作人員對故障部分進(jìn)行修復(fù)。系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)主控制模塊將處理以后的數(shù)據(jù)及相應(yīng)的控制指令發(fā)送給存儲模塊和顯示模塊，存儲模塊實(shí)時(shí)存儲重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制指令，顯示模塊將主要信息要素呈現(xiàn)給工作人員，便于工作人員了解控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。具體地，所述的監(jiān)測模塊部分包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、平臺偏移量監(jiān)測設(shè)備、立管張緊力監(jiān)測設(shè)備、立管伸長量測量設(shè)備、立管間距監(jiān)測設(shè)備，張緊器活塞桿伸出量測量設(shè)備，張緊器監(jiān)測設(shè)備，便于對平臺的位置、風(fēng)浪流參數(shù)、立管張緊力大小和伸長量、上下游立管間距、張緊器活塞桿伸出量、張緊器狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測。
[0008]具體地，所述的核心控制器模塊部分包括信息接收模塊、判斷處理模塊和信息發(fā)送模塊，而判斷處理模塊是核心控制器模塊的核心模塊。
[0009]具體地，所述的判斷處理模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)綜合處理模塊，主要用來分析處理環(huán)境載荷、平臺偏移量、立管張緊力、立管伸長量、立管之間的間距、張緊器活塞桿伸出量等信息。作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行的判斷條件，判斷處理模塊綜合分析輸入信息，判斷是否需要對立管張緊器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如果對綜合信息進(jìn)行處理以后，發(fā)現(xiàn)叢式立管有效長度發(fā)生變化，且有相互碰撞的趨勢，立即啟動(dòng)自動(dòng)控制，并通過計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算選取最優(yōu)控制方案，最后通過信息發(fā)送模塊發(fā)送控制指令。
[0010]為方便了解控制系統(tǒng)當(dāng)前和過往狀態(tài)，保存重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)及控制指令，設(shè)置了顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，主控制模塊將處理以后的監(jiān)測信息及相應(yīng)的控制指令通過信息發(fā)送模塊傳送給所述的顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和定期記錄。
[0011]為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加所述故障監(jiān)測模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測核心控制器和立管張緊器運(yùn)行狀態(tài)，若核心控制器或立管張緊器發(fā)生故障，則啟動(dòng)所述故障報(bào)警器，如果二者工作正常，則啟動(dòng)所述的張緊器電磁控制閥，進(jìn)而執(zhí)行立管張緊力的自動(dòng)調(diào)整指令。
[0012]具體地，所述執(zhí)行部分包括張緊器電磁控制閥和張緊器，張緊器電磁控制閥接收并執(zhí)行控制指令，通過調(diào)節(jié)閥口開度大小，控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置中蓄能器和低壓氮?dú)馄康南鄬顟B(tài)以及液壓油的流速，從而控制張緊器活塞運(yùn)動(dòng)，調(diào)整立管張緊力和張緊器活塞桿的伸出量，達(dá)到調(diào)整立管有效長度的目的，該部分設(shè)備均為平臺已有設(shè)備，可作為頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，直接使用。
[0013]為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)控制，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在調(diào)整過程中以及完成調(diào)整后，監(jiān)測模塊都會(huì)對系統(tǒng)狀態(tài)保持實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且立管張緊系統(tǒng)調(diào)整完成后，核心控制器模塊將再次判斷上下游立管間距是否能滿足作業(yè)要求，若不能滿足要求，則核心控制器模塊繼續(xù)給出自動(dòng)控制指令，執(zhí)行新一輪的循環(huán)，逐次優(yōu)化直到滿足作業(yè)要求，但是鑒于單次立管張緊系統(tǒng)調(diào)整過程復(fù)雜、耗時(shí)較多，建議循環(huán)次數(shù)不超過3次。
[0014]該控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)對立管的碰撞趨勢進(jìn)行預(yù)判，在極端臺風(fēng)工況下實(shí)現(xiàn)頂張式立管防碰的主動(dòng)控制，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，適用范圍廣。
[0015]該發(fā)明的有益效果在于:采用先進(jìn)的防碰控制理論和控制算法，使得上下游立管具有相同的有效長度，可保證上下游立管之間具有足夠的間距，具有較好的精度和可靠性；通過對立管張緊力進(jìn)行實(shí)時(shí)精確調(diào)整，可大幅降低超強(qiáng)臺風(fēng)情況下頂張式立管相互碰撞風(fēng)險(xiǎn)；很多設(shè)備為平臺原有設(shè)備，只需新增少量測量儀器，節(jié)約大量成本;該系統(tǒng)對不同平臺頂張式立管系統(tǒng)具有較大的適應(yīng)性，穩(wěn)定性強(qiáng)、方便實(shí)用，降低了設(shè)計(jì)成本，還具有易推廣的潛在優(yōu)勢，具有廣泛的市場前景，對提高頂張式立管防碰控制的能力、自動(dòng)化程度和安全性具有重要意義。
【附圖說明】
[0016]圖1是本專利頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制流程示意圖。
[0017]圖2是本專利數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊的組成示意圖。
[0018]圖3是本專利核心控制器模塊的功能模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明中的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分、核心控制器模塊部分、故障監(jiān)測部分、顯示及存儲部分、危險(xiǎn)報(bào)警部分、故障報(bào)警部分以及執(zhí)行部分，核心控制器模塊部分接收來自數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分的信息，同時(shí)故障監(jiān)測部分監(jiān)測核心控制器以及立管張緊器的運(yùn)行狀態(tài)，若未監(jiān)測到二者發(fā)生故障，核心控制器模塊部分將收集信息經(jīng)過處理和判斷后，精確計(jì)算得到立管張緊力和張緊器活塞桿伸出量預(yù)期值，并發(fā)出相應(yīng)指令，通過自動(dòng)操作裝置控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置的工作，從而進(jìn)行立管張緊系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)立管的防碰。若監(jiān)測到核心控制器故障或張緊器發(fā)生故障，則通過故障報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號，通知工作人員對故障部分進(jìn)行修復(fù)。系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)主控制模塊將處理以后的數(shù)據(jù)及其所發(fā)出的控制指令發(fā)送給存儲模塊和顯示模塊，存儲模塊實(shí)時(shí)存儲重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，顯示模塊將主要信息要素呈現(xiàn)給工作人員，便于工作人員了解控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0020]具體地，所述的監(jiān)測模塊部分包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、平臺偏移量監(jiān)測設(shè)備、立管張緊力監(jiān)測設(shè)備、立管伸長量測量設(shè)備、立管間距監(jiān)測設(shè)備，張緊器活塞桿伸出量測量設(shè)備，張緊器監(jiān)測設(shè)備，便于對平臺的位置、風(fēng)浪流參數(shù)、立管張緊力大小和伸長量、上下游立管間距、張緊器活塞桿伸出量、張緊器狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測。
[0021]具體地，所述的核心控制器模塊部分包括信息接收模塊、判斷處理模塊和信息發(fā)送模塊，而判斷處理模塊是核心控制器模塊的核心模塊。
[0022]具體地，所述的判斷處理模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)綜合處理模塊，主要用來分析處理環(huán)境載荷、平臺偏移量、立管張緊力、立管伸長量、立管之間的間距、張緊器活塞桿伸出量等信息。作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行的判斷條件，判斷處理模塊綜合分析輸入信息，判斷是否需要對立管張緊器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如果對綜合信息進(jìn)行處理以后，發(fā)現(xiàn)叢式立管有效長度發(fā)生變化，且有相互碰撞的趨勢，立即啟動(dòng)自動(dòng)控制，并通過計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算選取最優(yōu)控制方案，最后通過信息發(fā)送模塊發(fā)送控制指令。
[0023]為方便了解控制系統(tǒng)當(dāng)前和過往狀態(tài)，保存重要的監(jiān)測和指令數(shù)據(jù)，設(shè)置了顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，主控制模塊將處理以后的監(jiān)測信息和控制指令通過信息發(fā)送模塊傳送給所述的顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和定期記錄。
[0024]為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加所述故障監(jiān)測模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測核心控制器和立管張緊器運(yùn)行狀態(tài)，若核心控制器或立管張緊器發(fā)生故障，則啟動(dòng)所述故障報(bào)警器，如果二者工作正常，則啟動(dòng)所述的張緊器電磁控制閥，進(jìn)而執(zhí)行立管張緊系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整指令。
[0025]具體地，所述執(zhí)行部分包括張緊器電磁控制閥和張緊器，自動(dòng)控制裝置執(zhí)行控制指令的操作即調(diào)整張緊器速度控制閥開閉狀態(tài)，控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置的開閉以及液壓油的流速，從而控制張緊器活塞運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)整立管張緊力和張緊器活塞桿的伸出量，達(dá)到調(diào)整立管有效長度，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整上下游立管間距的目的，該部分設(shè)備均為平臺已有設(shè)備，可作為頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，直接使用。
[0026]為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)控制，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在調(diào)整過程中以及完成調(diào)整后，監(jiān)測模塊都會(huì)對系統(tǒng)狀態(tài)保持實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且立管張緊系統(tǒng)調(diào)整完成后，核心控制器模塊將再次判斷上下游立管間距是否能滿足作業(yè)要求，若不能滿足要求，則核心控制器模塊繼續(xù)給出自動(dòng)控制指令，執(zhí)行新一輪的循環(huán)，逐次優(yōu)化直到滿足作業(yè)要求，但是鑒于單次立管張緊系統(tǒng)調(diào)整過程復(fù)雜、耗時(shí)較多，循環(huán)次數(shù)不超過3次。
[0027]該控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)對立管的碰撞趨勢進(jìn)行預(yù)判，在極端臺風(fēng)工況下實(shí)現(xiàn)頂張式立管防碰的主動(dòng)控制，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，適用范圍廣。
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0029]實(shí)施例
[0030]圖1中半潛式平臺錨泊自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要控制模塊包括:其包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊
1、核心控制器模塊2、顯示模塊3、數(shù)據(jù)存儲模塊4、危險(xiǎn)報(bào)警器5、故障監(jiān)測模塊6、張緊器電磁控制閥7、立管張緊器8和故障報(bào)警器9。
[0031]圖2中數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊I的組成設(shè)備包括:環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、平臺偏移量監(jiān)測設(shè)備、立管張緊力監(jiān)測設(shè)備、立管伸長量測量設(shè)備、立管間距監(jiān)測設(shè)備，張緊器活塞桿伸出量測量設(shè)備。
[0032]圖3中核心控制器模塊3的功能模塊包括:信息接收模塊、判斷處理模塊和信息發(fā)送模塊，判斷處理模塊主要包括數(shù)據(jù)綜合處理模塊。
[0033]如圖1所示，錨泊自動(dòng)控制系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊1、核心控制器模塊2、顯示模塊
3、數(shù)據(jù)存儲模塊4、危險(xiǎn)報(bào)警器5、故障監(jiān)測模塊6、張緊器電磁控制閥7、立管張緊器8、故障報(bào)警器9。控制系統(tǒng)的核心模塊為核心控制器模塊2，該模塊主要功能為分析輸入?yún)?shù)并給出立管張緊系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)整方案，其輸入端與數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊I相連，接收數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊傳入的信息;輸出端與顯示模塊3、數(shù)據(jù)存儲模塊4、危險(xiǎn)報(bào)警器5、故障監(jiān)測模塊6相連。
[0034]如圖2所示，數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊I包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、平臺偏移量監(jiān)測設(shè)備、立管張緊力監(jiān)測設(shè)備、立管伸長量測量設(shè)備、立管間距監(jiān)測設(shè)備，張緊器活塞桿伸出量測量設(shè)備，該模塊主要部件為平臺已有的各類傳感器及監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)浪流參數(shù)、平臺的偏移量、立管張緊力數(shù)值、立管伸長量大小、上下游立管間距和立管張緊器活塞桿伸出量等信息，并將這些信息傳輸給核心控制器模塊2。
[0035]如圖3所示，核心控制器模塊2包括信息接收模塊、判斷處理模塊和信息發(fā)送模塊，信息接收模塊接收數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊I傳入的數(shù)據(jù)信息，將其傳送給判斷處理模塊，經(jīng)判斷處理模塊綜合分析所有信息后，做出判斷，生成控制指令，最后通過信息發(fā)送模塊發(fā)送這些控制指令。
[0036]判斷處理模塊是核心控制器模塊2的核心模塊，其分析判斷過程完全基于專門的控制算法完成，具有判斷和分析兩項(xiàng)功能，首先判斷是否需要對立管張緊器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如果對綜合信息進(jìn)行處理以后，發(fā)現(xiàn)叢式立管有效長度發(fā)生變化，且有相互碰撞的趨勢，則啟動(dòng)自動(dòng)控制，精確計(jì)算出上下游立管張緊力和張緊器活塞桿伸出量的調(diào)整值，給出張緊器控制指令。
[0037]信息發(fā)送模塊將經(jīng)判斷處理模塊處理以后的監(jiān)測數(shù)據(jù)及相應(yīng)控制指令發(fā)送給顯示模塊3、數(shù)據(jù)存儲模塊4，并通過顯示模塊3和數(shù)據(jù)存儲模塊4顯示和存儲立管系統(tǒng)的主要信息;將判斷處理模塊的發(fā)出的危險(xiǎn)警報(bào)指令發(fā)送給危險(xiǎn)報(bào)警器5，通過危險(xiǎn)報(bào)警器5發(fā)出警告信號提醒工作人員注意立管發(fā)生碰撞的概率已超出正常值，需要做好相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備。故障監(jiān)測模塊6實(shí)時(shí)監(jiān)測核心控制器模塊2和立管張緊器8是否處在正常工作狀態(tài)，若二者工作正常，則啟動(dòng)張緊器電磁控制閥7，進(jìn)而執(zhí)行核心控制器模塊2的控制指令;若核心控制器或立管張緊器發(fā)生故障，則啟動(dòng)故障報(bào)警器9。
[0038]當(dāng)故障報(bào)警器9發(fā)出報(bào)警信號后，立即讓工作人員介入，根據(jù)故障報(bào)警器所發(fā)出的不同警報(bào)聲，確定故障來源，對發(fā)生故障的核心控制器或立管張緊器進(jìn)行人工排障，從而保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。
[0039]執(zhí)行部分包括張緊器電磁控制閥7和立管張緊器8，最終的控制操作即為調(diào)整張緊器電磁控制閥的工作狀態(tài)，分別驅(qū)動(dòng)上下游立管張緊器活塞運(yùn)動(dòng)，精確控制各張緊器活塞桿的伸出量，使得各立管頂張力以及立管實(shí)際長度均達(dá)到設(shè)定值，從而保證上下游立管的有效長度相等，進(jìn)而保證上下游立管間距達(dá)到設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)立管的防碰。
[0040]執(zhí)行控制操作的過程中及控制操作完成后，監(jiān)測模塊一直處于實(shí)時(shí)監(jiān)測狀態(tài)，并將監(jiān)測信息傳輸給核心控制器模塊再次進(jìn)行判斷分析，若監(jiān)測到立管間距未達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值，則再次給出自動(dòng)控制的指令，執(zhí)行新一輪的循環(huán)。
[0041]逐次循環(huán)直到上下游立管間距達(dá)到設(shè)定值，控制過程方可停止，但是鑒于單次立管張緊系統(tǒng)調(diào)整過程復(fù)雜、耗時(shí)較多，建議循環(huán)次數(shù)不超過3次。
[0042]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分、核心控制器模塊部分、故障監(jiān)測部分、顯;^及存儲部分、危險(xiǎn)報(bào)警部分、故障報(bào)警部分以及執(zhí)行部分，核心控制器模塊部分接收來自數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊部分的信息，同時(shí)故障監(jiān)測部分監(jiān)測核心控制器以及立管張緊器的運(yùn)行狀態(tài)，若未監(jiān)測到二者發(fā)生故障，核心控制器模塊部分將所收集信息經(jīng)過處理和判斷后，精確計(jì)算得到立管張緊力和張緊器活塞桿伸出量預(yù)期值，并發(fā)出相應(yīng)控制指令，通過控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置的工作，從而進(jìn)行立管張緊系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)立管的防碰;若監(jiān)測到核心控制器或張緊器發(fā)生故障，則通過故障報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號，通知工作人員進(jìn)行故障部分修復(fù);系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)主控制模塊將處理以后的數(shù)據(jù)發(fā)送給存儲模塊和顯示模塊，存儲模塊實(shí)時(shí)存儲重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)及控制指令，顯示模塊將主要信息要素呈現(xiàn)給工作人員，便于工作人員了解控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)測模塊部分包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、平臺偏移量監(jiān)測設(shè)備、立管張緊力監(jiān)測設(shè)備、立管伸長量測量設(shè)備、立管間距監(jiān)測設(shè)備，張緊器活塞桿伸出量測量設(shè)備，張緊器監(jiān)測設(shè)備，便于對平臺的位置、風(fēng)浪流參數(shù)、立管張緊力大小和伸長量、上下游立管間距、張緊器活塞桿伸出量、張緊器狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:核心控制器模塊部分包括信息接收模塊、判斷處理模塊和信息發(fā)送模塊，而判斷處理模塊是核心控制器模塊的核心模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:判斷處理模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)綜合處理模塊，主要用來分析處理環(huán)境載荷、平臺偏移量、立管張緊力、立管伸長量、上下游立管間距、張緊器活塞桿伸出量等信息;作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行的判斷條件，判斷處理模塊綜合分析輸入信息，判斷是否需要對立管張緊器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如果對信息進(jìn)行綜合處理以后，發(fā)現(xiàn)叢式立管的有效長度發(fā)生變化，且各立管有相互碰撞的趨勢，立即啟動(dòng)自動(dòng)控制，并通過計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算選取最優(yōu)控制方案，最后通過信息發(fā)送模塊發(fā)送控制指令。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:為方便了解控制系統(tǒng)當(dāng)前和過往狀態(tài)，保存重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)及控制指令，設(shè)置了顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，主控制模塊將處理以后的監(jiān)測信息及相應(yīng)控制指令通過信息發(fā)送模塊傳送給所述的顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和定期記錄。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加所述故障監(jiān)測模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測核心控制器和立管張緊器運(yùn)行狀態(tài)，若核心控制器或立管張緊器發(fā)生故障，則啟動(dòng)所述故障報(bào)警器，如果二者工作正常，則啟動(dòng)所述的張緊器電磁控制閥，進(jìn)而執(zhí)行立管張緊系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整指令。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:執(zhí)行部分包括張緊器電磁控制閥和張緊器，張緊器電磁控制閥接收并執(zhí)行控制指令，通過調(diào)節(jié)閥口開度大小，控制上下游立管張緊器液壓氣動(dòng)裝置中蓄能器和低壓氮?dú)馄康南鄬顟B(tài)以及液壓油的流速，從而控制張緊器活塞運(yùn)動(dòng)，調(diào)整立管張緊力和張緊器活塞桿的伸出量，達(dá)到調(diào)整立管有效長度的目的，該部分設(shè)備均為平臺已有設(shè)備，可作為頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，直接使用。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張力腿平臺頂張式立管防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)控制，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在調(diào)整過程中以及完成調(diào)整后，監(jiān)測模塊都會(huì)對系統(tǒng)狀態(tài)保持實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且立管張緊系統(tǒng)調(diào)整完成后，核心控制器模塊將再次判斷上下游立管間距是否能滿足作業(yè)要求，若不能滿足要求，則核心控制器模塊自動(dòng)給出新的控制指令，執(zhí)行新一輪的循環(huán)，逐次優(yōu)化直到滿足作業(yè)要求，但是鑒于單次立管張緊系統(tǒng)調(diào)整過程復(fù)雜、耗時(shí)較多，循環(huán)次數(shù)不超過3次。
【文檔編號】G05B19/048GK105911946SQ201610506010
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】暢元江, 羅寧, 陳國明, 岳吉祥, 劉秀全, 李家儀, 宋強(qiáng), 韓彬彬
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)