[發明專利]船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201210129673.8
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102628719A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 陳沖;劉娟;張建民;胡慧濤;韓韜;陳凱;高有濤
• 申請（專利權）人: 武漢華中天經光電系統有限公司
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G01B21/06
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統及檢測方法，特別適用于對海洋鉆井平臺船用拖纜機錨泊線的張力檢測、收放線的長度測量以及速度測量，屬于物理量測量技術領域。

背景技術

半潛式平臺是一種技術相對成熟，投資較低的浮式結構，它具有適應水深范圍寬（200～3000m），穩定性好，移運靈活等優點。因此，半潛式平臺在深海鉆井平臺中有較多應用。為滿足海上作業的要求，半潛式平臺采用散開的錨泊系統定位，以抵御海洋環境的影響。錨泊系統由若干對稱分布的錨泊線組成，這些錨泊線一端系在平臺的不同位置，另一端錨固在海底，在散布的錨泊系統中，對錨泊線的兩個基本要求是：1)?拋出的錨泊線長度有一定要求，即拋出的長度應足以保證船舶在受外力作用而漂移時錨泊線下端總能相切于水底，使錨的抓力得以充分發揮，防止走錨。2)?錨泊線上施加了預張力，若干根有預張力的錨泊線布置在平臺的周圍，使平臺保持在要求的位置。船用拖纜機是錨泊系統的主要組成部分，是半潛式平臺上最重要的設備之一，其主要用途是為沒有自航能力的海洋平臺提供拖帶和起拋錨作業，是支持半潛式平臺抵抗風、流、和環境的重要手段。

長期系泊于海面上的平臺，要在各種惡劣的海洋環境中進行作業和生產，錨泊線所受的力常常大于100噸，有的甚至高達500噸以上。因此，正確測量其在海洋環境載荷作用下錨泊纜繩張力、拋出的錨泊纜繩長度就顯得十分重要。

發明內容

本發明的目的是針對上述背景，提供一種船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統及檢測方法。本發明系統使用荷重傳感器實現載荷測量，多圈絕對值編碼器實現行程測量，PLC電氣模塊將采集到的荷重傳感器信號和編碼器信號進行處理計算，得到放出纜繩的長度、速度和張力，并顯示在觸摸屏上，觸摸屏顯示模塊還可以實現相關參數的整定以及纜繩長度和張力的超限報警。

本發明船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統技術方案：它包括：

若干個荷重傳感器，該荷重傳感器上連接有變送器；

一個編碼器，用于實時采集和輸出纜繩長度和速度數據信號，該編碼器為多圈絕對值編碼器；

一個包括CPU模塊、模擬量輸入接口模塊、SSI信號轉換模塊、模擬量輸出接口模塊、無源開關量輸出接口模塊的PLC電氣模塊，用于將過定位空間力學系統進行簡化，由PLC軟件實現功能算法，建立力學模型；

一個包括觸摸屏軟件的觸摸屏顯示模塊，該觸摸屏顯示模塊與CPU模塊相連接，用于實時顯示纜繩張力及放出纜繩長度和速度，并對張力和長度進行參數整定，當長度和張力值超限，無源開關量輸出接口模塊就向現場提供報警信號；

所述的荷重傳感器與模擬量輸入接口模塊連接，將采集的荷重數據模擬量信號傳送給模擬量輸入接口模塊；所述的編碼器與絞車纜繩相連，記錄絞車纜繩的當前絕對位置和速度，然后將位置和速度的數據信號傳送給PLC電氣模塊。

在上述技術方案基礎上更進一步的方案是：

所述的船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統，其CPU模塊分別與模擬量輸入接口模塊、SSI信號轉換模塊、模擬量輸出接口模塊和無源開關量輸出接口模塊以及觸摸屏顯示模塊連接，用于處理數據信息以及發送命令；模擬量輸入接口模塊用于接收荷重傳感器的信號，SSI信號轉換模塊用于接收編碼器的信號，模擬量輸出接口模塊用于向現場提供計算出的纜繩長度、速度和張力的模擬量信號，無源開關量輸出接口模塊用于向現場提供張力和長度超限報警信號。

本發明的一種用上述的系統進行船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測方法，包括下述步驟：

A、編碼器采集傳送纜繩位置和速度數據信號：編碼器將采集到的位置和速度數據信號傳送給SSI信號轉換模塊；

B、荷重傳感器采集傳送荷重數據信號：荷重傳感器的變送器將感應到的壓力轉換成模擬量信號，并將模擬量信號傳送給PLC電氣模塊中的模擬量輸入接口模塊；

C、PLC計算纜繩的長度和速度：?CPU模塊將SSI信號轉換模塊接收到編碼器的信號進行計算處理，得到當前放出的纜繩的長度以及此時放纜繩的速度；

D、PLC計算纜繩的張力：模擬量輸入接口模塊將接收到的變送器傳送的模擬量信號傳給CPU模塊，該CPU模塊將模擬量信號再轉化為壓力值，并由CPU模塊中的PLC軟件根據力學計算模型，將包括壓力值和纜繩長度值已知量進行計算處理，最終得到纜繩當前的張力值；