[發明專利]一種四履帶張緊器的夾緊控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201610033952.2
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105605312A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 萬箭波;周軍峰;周然;王福山
• 申請（專利權）人: 天津工程機械研究院;天津市精研工程機械傳動有限公司
• 主分類號: F16L1/16
• 分類號: F16L1/16;F16L1/23;G05B19/05
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 鄭乘澄

技術領域

本發明屬于海底管線鋪設設備技術領域，尤其涉及一種四履帶張緊器的夾緊控制系 統；本發明還涉及上述張緊器的夾緊控制系統的控制方法。

背景技術

張緊器是海洋石油工程中海底管線鋪設的關鍵設備之一。在鋪設作業中，張緊器必須 保證夾持管線在允許的壓力范圍內，夾持動作通過與履帶相連的液壓缸來驅動實現。在深 海鋪設海底管線作業中采用的張緊器均采用四履帶夾緊形式。在張緊器中通過與四條履帶 相連的液壓缸伸縮實現對管線的恒定壓力的夾持動作。在四履帶張緊器工作時，需要每條 履帶將管線夾持在履帶中心位置，并實現恒定壓力的夾持動作。同時還需要適應管徑范圍 和夾緊力范圍的變化。為了保證履帶很好地與管線接觸，每條履帶的夾緊動作至少要四個 液壓缸來實現。圖1中展示了四履帶張緊器的機械結構圖，可以看出：四條履帶上履帶1、 下履帶5、左履帶8、右履帶3分別由上履帶夾緊液壓缸2、下履帶夾緊液壓缸6、左履帶 夾緊液壓缸7和右履帶夾緊液壓缸4驅動。

在現有的工業設備中多液壓缸電液復合同步控制系統主要由控制器模塊、液壓控制模 塊和傳感器信號采集模塊組成。其中采用液壓缸僅配置位移傳感器或液壓控制模塊中僅配 置壓力傳感器信號采集方式，通過控制器模塊預先設定的程序并經過控制線路與傳感器信 號采集模塊通信，將傳感器檢測的信號與預先設定的信號相比較，從而控制液壓控制模塊 中電磁閥動作，從而控制液壓缸執行操作。

此方法雖然可以實現很好的同步效果，但對于在深海鋪設海底管線的四履帶張緊器來 講，不但需要控制每條履帶的夾緊液壓缸實現同步夾持定位動作，而且還需要夾持管線后 保證每個夾持油缸的壓力穩定在管線可以承受的范圍之內。管線鋪設過程中海上的風浪流 的影響直接作用在管線上，使管線鋪設過程中不規則的波動，簡單的位移閉環同步方式或 壓力閉環同步方式無法迅速有效地消除擾動，都達不到理想的控制效果。

因此，需要提出一種用于海底管線鋪設的四履帶張緊器系統以及履帶夾緊液壓缸的控 制方法。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種四履帶張緊器的夾緊控制系統 以解決背景技術中指出的問題。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種四履帶張緊器的 夾緊控制系統包括控制器模塊、信號測量與控制模塊和液壓控制模塊；液壓控制模塊由相 互獨立的上履帶液壓控制模塊、下履帶液壓控制模塊、左履帶液壓控制模塊以及右履帶液 壓控制模塊構成，每個獨立的液壓控制模塊均包括電磁控制閥組、壓力傳感器以及內置位 移傳感器的液壓缸；信號測量與控制模塊包括信號測量模塊以及信號控制模塊，各獨立液 壓控制模塊的壓力傳感器和位移傳感器均與信號測量模塊電連接、各獨立液壓控制模塊的 電磁控制閥組均與信號控制模塊電連接；控制器模塊包括PLC控制器，信號測量模塊與 信號控制模塊均與PLC控制器電連接。

優選地：控制器模塊還包括人機交互裝置，該人機交互裝置與PLC控制器電連接。

本發明的另一個目的是提供一種上述四履帶張緊器的夾緊控制系統的控制方法，包括 以下步驟：

(1)輸入設定鋪設管線的直徑值H和張緊器所需要的夾緊壓力值P0，管線的直徑值 的輸入值H與PLC控制器內置程序中預先設定的履帶框架的機械結構尺寸H0進行運算， 得出各履帶夾緊液壓缸的伸出值L0；

(2)發出夾持動作指令，各履帶夾緊液壓缸的活塞桿同步伸出，當各履帶夾緊液壓 缸的活塞桿的伸出長度值LN達到控制器所計算出的伸出值L0，則完成了履帶夾緊的初步 定心動作；

(3)各履帶的夾緊液壓缸同時加壓，各履帶夾緊液壓缸的大腔壓力值PN達到夾緊壓 力值P0+Δp后，各夾緊液壓缸的伸出值為L1，此時完成了履帶夾持管線動作；

(4)處理器記錄各夾緊液壓缸伸出的位移值L1，履帶夾持過程結束，轉入保壓夾緊 過程；

(5)控制下履帶與左履帶兩者的夾緊液壓缸的位移在【(L1+1)mm，(L1-1)mm】 范圍，控制上履帶與右履帶兩者的夾緊液壓缸的大腔壓力在【P0MPa，(P0+Δp)MPa】 范圍。