[發明專利]一種海洋平臺的升降自動控制方法與自動控制裝置

有效

• 申請號: 201110355781.2
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102400454A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 馬志剛;溫新民;徐瀟;周建良;趙麗雄;毛玉國;李海
• 申請（專利權）人: 武漢船用機械有限責任公司
• 主分類號: E02B17/08
• 分類號: E02B17/08
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及一種海洋平臺的升降自動控制方法與自動控制裝置，屬于自動控制技術領域。

背景技術

海洋平臺為人類開發利用海洋資源提供了方便、穩定的海上作業與生活的場所，隨著海洋開發事業的迅速發展，海洋平臺在海底石油和天然氣的勘探與開發、海底管線鋪設、海洋波浪能的利用、建造海上機場和海上工廠等多個領域得到了越來越廣泛的應用。海洋平臺由平臺和若干能升降能起支撐作用的樁腿組成，樁腿一般為三個，分別位于平臺主船體的承重端點位置上，作業時，平臺被樁腿支撐并抬升到海面以上，以便進行水上作業；轉移時，把樁腿拔起，平臺下降浮于水面，即可拖運移動。

海洋平臺自身重量較大，單個樁腿承受的壓力也很大，接近極限荷載，因此平臺在升降過程中的水平度控制非常重要，平臺出現傾斜時會導致各個樁腿承受的壓力不一致，承受較高壓力的樁腿則可能因為其負載超過極限荷載而發生結構破壞，導致嚴重的事故。另一方面，平臺的面積很大，且不是絕對的剛性結構，平臺升降過程中出現過大的傾斜極易導致平臺產生過大的變形，不但影響平臺上各類設施的正常使用，而且對平臺結構產生不利影響，嚴重的甚至導致平臺結構破壞。

海洋平臺升降過程中對平臺水平度的控制，是通過控制三個樁腿的速度和位移保持同步來實現的。現有的海洋平臺一般采用液壓驅動升降裝置，而多液壓缸協同負載動作的運動同步一直是實踐中的難題。從理論上講，只要兩個液壓缸的活塞有效面積相同，輸入流量也相同，它們之間應該做出同步運動。但是，實際上由于負載的不均、摩擦阻力的不等、泄漏量的不同和液壓缸制造尺寸精度間的差異，都不可避免地會使液壓缸間的運動不同步。因而，海洋平臺在升降過程中，需要實時監測平臺水平度的變化，并通過平臺水平度的變化及時調整各個樁腿的動作，通過增加或減小某個樁腿的升降速度來改變其位移量，從而使平臺保持水平。目前一般采用人工操作方式控制海洋平臺的升降，這要求操作人員具備豐富的專業知識和操作經驗，且操作難度大、工作效率低、安全性差，一旦出現操作不慎，就可能導致平臺結構破壞，造成嚴重的事故和重大的經濟損失。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有海洋平臺升降的控制采用人工控制操作方式，存在操作難度大、工作效率低、安全性差的缺陷與不足，提供一種海洋平臺升降自動控制方法和自動控制裝置，即采用實時檢測平臺水平度，并通過實測的平臺傾斜數據，運用PID算法實時修正樁腿運行速度，控制樁腿同步升降以及控制平臺保持水平，實現海洋平臺升降的安全、平穩的自動控制，其自動控制方法與自動控制裝置操作簡單、安全性高。

本發明為實現技術目的采用的技術方案是：

一種海洋平臺的升降自動控制方法，包括以下步驟：

A1．電子水平儀檢測平臺相對于水平面的傾斜角度，并將角度值輸入給主控制器；

A2．主控制器根據輸入的角度值，計算得到每個樁腿相對基點的水平傾斜位移量△X1和豎直傾斜位移量△Y1，然后根據預設的平臺x軸反饋比例系數K_x?和平臺y軸反饋比例系數K_x，按照以下公式進行修正：△X＝K_x△X1，△Y＝K_y△Y1，得到修正后的水平傾斜位移量△X和豎直傾斜位移量△Y，其中，K_x?和K_y?的取值為0.05～2.5；

A3．聯動操作手柄向主控制器輸入每個樁腿的手柄速度指令V_o，主控制器根據每個樁腿相對基點的水平傾斜位移量△X1和豎直傾斜位移量△Y1，以及數據采樣時間△t，對每個樁腿的手柄速度指令V_o按照以下公式進行修正：V_out=V_o+△X/△t+△Y/△t，得到每個樁腿的速度指令V_out并輸出給該樁腿對應的速度控制閥；

A4．每個樁腿的速度控制閥控制對應的液壓馬達按照速度指令V_out控制對應樁腿運行，直到平臺升降完成。

一種海洋平臺的升降自動控制方法，所述步驟A3和A4之間還包括以下步驟：

B1．每個樁腿的負荷傳感器自動檢測樁腿負荷，并將負荷值傳給主控制器；

B2．主控制器將每個樁腿的負荷值與負荷預定值進行比較，當某個樁腿的負荷值大于負荷預定值時，主控制器向給該樁腿對應的速度控制閥發出升降調整指令；

B3．所述速度控制閥控制對應的液壓馬達根據主控制器發出的升降調整指令，驅動樁腿運行、調整樁腿位置，直到所述樁腿的負荷值小于等于負荷預定值。