一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置，包括控制柜，在控制柜內(nèi)部設(shè)置有通過以太網(wǎng)互聯(lián)的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)外接有升沉測量單元和壓力傳感器；在控制柜的操作面板上設(shè)置有與嵌入式系統(tǒng)分別連接的觸摸屏、報警靜音按鈕、報警指示燈、系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)運行指示燈。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、操作簡便、可靠性高，使操作人員能快速判定鋼絲繩磨損程度，還能對鋼絲繩的使用壽命進行監(jiān)控和預警，防止在運行過程中出現(xiàn)鋼絲繩斷裂的情況，可用于海洋隔水管張緊器、天車及游車升沉補償裝置等需要用鋼絲繩、液壓缸、蓄能器抵消平臺升沉運動的場合。
【專利說明】一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于海洋石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，用于量化波浪補償裝置鋼絲繩的使用情 況，涉及一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 半潛式海洋鉆井平臺受波浪的影響和潮汐的變化上下升沉運動，
[0003] 在鉆井的過程中要求鉆柱和隔水管與水下井口設(shè)備保持相對位置不發(fā)生變化，往 往會采用隔水管張緊器和天車及游車升沉補償裝置來抵消平臺的升沉運動所產(chǎn)生的影響。
[0004] 通常升沉補償裝置主要部件由鋼絲繩、液壓缸和蓄能器等組成（見附圖1)，負載 作用在鋼絲繩上，鋼絲繩通過滑輪槽機構(gòu)將負載傳遞到液壓缸，液壓缸通過與蓄能器之間 壓力轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)波浪補償。鋼絲繩需要承受較大的恒張力作用（lot以上），當平臺升沉時， 滑輪槽內(nèi)的鋼絲繩會出現(xiàn)反復交變的彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力從而導致這段鋼絲繩疲勞損壞， 滑輪槽內(nèi)的鋼絲繩的使用情況往往決定了整個補償裝置鋼絲繩的使用壽命。
[0005] 波浪補償裝置在半潛式平臺上要求具有較高的可靠性，決定了其鋼絲繩不能發(fā)生 斷繩的情況，因此，海洋平臺波浪補償裝置滑輪槽內(nèi)的鋼絲繩維護十分重要。傳統(tǒng)維護方式 主要依據(jù)目測和經(jīng)驗，通過觀察鋼絲繩受損情況來判斷是否達到換繩條件，這種方法主觀 性很強，對人員素質(zhì)和檢測設(shè)備有嚴格要求，對于同一根鋼絲繩不同的檢測人員的檢測結(jié) 果很可能相差甚遠。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的是提供一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置，解決了現(xiàn) 有技術(shù)中存在人工檢查鋼絲繩磨損情況，不規(guī)范不準確的問題。
[0007] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置， 包括控制柜，在控制柜內(nèi)部設(shè)置有通過以太網(wǎng)互聯(lián)的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)外接有升沉 測量單元和壓力傳感器；在控制柜的操作面板上設(shè)置有與嵌入式系統(tǒng)分別連接的觸摸屏、 報警靜音按鈕、報警指示燈、系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)運行指示燈。
[0008] 本實用新型的半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置，其特點還在于：
[0009] 升沉測量單元安裝在平臺重心位置，壓力傳感器位于波浪補償液壓缸與蓄能器液 壓管線中的測壓接頭處。
[0010] 本實用新型的有益效果是，
[0011] 1)采用國際規(guī)范的算法量化波浪補償裝置滑輪槽鋼絲繩使用情況來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 方式，能大大減少人工維護所帶來的風險，系統(tǒng)自動化程度高，可靠性高。
[0012] 2)采用嵌入式系統(tǒng)4為主控核心，成本低廉，可靠性高，由于控制柜集成了系統(tǒng)和 觸摸屏，設(shè)備小巧精致，不占用平臺空間。
[0013] 3)采用的STM32嵌入式芯片，該系列芯片支持以太網(wǎng)、CAN總線、串口等方式數(shù)據(jù) 傳遞，不僅可以集成到波浪補償裝置監(jiān)控系統(tǒng)中，還可以單獨作為鋼絲繩監(jiān)控設(shè)備，具有良 好的靈活性和豐富的擴展功能。
[0014] 4)采用的STM32作為嵌入式系統(tǒng)CPU，芯片基于ARM7 Cortex-M3構(gòu)架，該嵌入式 系統(tǒng)性能卓越、功耗低、穩(wěn)定可靠。
[0015] 5)可通過CAN總線實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集工作，布線簡單可靠。
[0016] 6)以觸摸屏5作為整體系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和顯示，包含各根鋼絲繩的總噸/循環(huán)值 和規(guī)定時間內(nèi)的總噸/循環(huán)值的顯示以及鋼絲繩的根數(shù)、理論噸/循環(huán)值和滑輪槽數(shù)量的 初始設(shè)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型針對的波浪補償裝置原理簡圖；
[0018] 圖2為本實用新型半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0019] 圖3為本實用新型裝置中的控制柜面板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖中，1.升沉測量單元；2.壓力傳感器；3.控制柜；4.嵌入式系統(tǒng)；5.觸摸屏； 6.報警靜音按鈕；7.報警指示燈；8.系統(tǒng)啟動按鈕；9.系統(tǒng)運行指示燈，10.鋼絲繩，11.液 壓缸，12.蓄能器。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0022] 參照圖1，本實用新型的適用對象是波浪補償裝置中的鋼絲繩10,鋼絲繩10通過 滑輪槽機構(gòu)與液壓缸11連接，液壓缸11通過液壓通道與蓄能器12連通。
[0023] 參照圖2、圖3,本實用新型的結(jié)構(gòu)是，包括控制柜3,在控制柜3內(nèi)部設(shè)置有通過以 太網(wǎng)互聯(lián)的嵌入式系統(tǒng)4和觸摸屏5 (簡稱HMI)，嵌入式系統(tǒng)4外接有升沉測量單元1 (簡 稱HMU)和壓力傳感器2 (包括多個數(shù)量的壓力傳感器）；
[0024] 升沉測量單元1安裝在平臺重心位置，該設(shè)備提供平臺與海平面的升沉位移、升 沉速度和加速度數(shù)據(jù)。
[0025] 壓力傳感器2安裝在每個波浪補償液壓缸11與蓄能器12液壓管線中的測壓接頭 處，用于準確測量液壓缸的壓力，通過計算得到張緊繩的張力。
[0026] 在控制柜3的操作面板上設(shè)置有相關(guān)的部件，包括與嵌入式系統(tǒng)4分別連接的報 警靜音按鈕6、報警指示燈7、系統(tǒng)啟動按鈕8、系統(tǒng)運行指示燈9,觸摸屏5露出控制面板， 便于操作。
[0027] 本實用新型的工作原理是，
[0028] 通過測量蓄能器12和液壓缸11中間的液體壓力折算出每條鋼絲繩10的張力，采 集HMU數(shù)據(jù)得到平臺的升沉周期，數(shù)據(jù)經(jīng)過STM32為核心的嵌入式系統(tǒng)4處理，計算出鋼絲 繩的總噸/循環(huán)。各個壓力傳感器2支持DeviceNet協(xié)議，各個壓力傳感器2之間通過CAN 總線連接，以控制柜3內(nèi)嵌入式系統(tǒng)4為CAN總線主站，接收各個壓力傳感器2從站的壓力 數(shù)據(jù)；根據(jù)平臺HMU類型，系統(tǒng)可通過串口通訊、模擬量模塊、CAN總線等方式采集平臺升沉 數(shù)據(jù)。經(jīng)過STM32嵌入式系統(tǒng)4進行一系列的處理和計算，得到所對應(yīng)的鋼絲繩噸/循環(huán)， 所有數(shù)據(jù)能通過HMI顯示。
[0029] 本實用新型裝置采用噸/循環(huán)方法的基本運算原理，采用嵌入式系統(tǒng)做控制核 心，以壓力傳感器和升沉運動單元作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源，在正常鉆井作業(yè)過程中，讀取波浪補 償液壓缸與蓄能器之間壓力傳感器的液壓壓力（依據(jù)此壓力折算出鋼絲繩滑輪槽上的張 力），每隔4個小時記錄平臺當前的升沉周期，計算出平均一天的升沉周期，按照如下公式 計算一天的噸/循環(huán)：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置，其特點在于：包括控制柜（3)，在控制 柜（3)內(nèi)部設(shè)置有通過以太網(wǎng)互聯(lián)的嵌入式系統(tǒng)（4)，嵌入式系統(tǒng)（4)外接有升沉測量單元 (1)和壓力傳感器（2);在控制柜（3)的操作面板上設(shè)置有與嵌入式系統(tǒng)（4)分別連接的觸 摸屏（5)、報警靜音按鈕（6)、報警指示燈（7)、系統(tǒng)啟動按鈕（8)、系統(tǒng)運行指示燈（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛平臺波浪補償裝置鋼絲繩檢測裝置，其特點在于：所述 的升沉測量單元（1)安裝在平臺重心位置，壓力傳感器（2)位于波浪補償液壓缸（11)與蓄 能器（12)液壓管線中的測壓接頭處。
【文檔編號】B66C13/16GK204057724SQ201420471601
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】李歡, 徐曉鵬, 蔡娟, 劉啟蒙 申請人:寶雞石油機械有限責任公司