[發明專利]一種插銷式海洋升降平臺同步液壓系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810271645.7
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108194435B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 賈仁敏;陳強;鄒冬生
• 申請（專利權）人: 大連華銳重工集團股份有限公司
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B13/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.一種插銷式海洋升降平臺同步液壓系統，包括第一進油管路、第二進油管路、回油管路和泄油管路，其特征在于：

所述第一進油管路通過升降油缸系統進油管路球閥(1.1)與進口壓力補償器(3.1)的進口連通，所述進口壓力補償器(3.1)的出口與電比例換向閥(4.1)的進油口連通，所述進口壓力補償器(3.1)的第一油口和所述進口壓力補償器(3.1)的第二油口分別與所述電比例換向閥(4.1)的第一通油口和所述電比例換向閥(4.1)的第二通油口連通，所述電比例換向閥(4.1)的回油口通過總回油單向閥(2.1)與所述回油管路連通，所述電比例換向閥(4.1)的第一通油口與升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)的進口連通，所述電比例換向閥(4.1)的第二通油口與升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)的進口連通，所述升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)的控制油口與所述電比例換向閥(4.1)的第二通油口和所述升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)的進口之間的管路連通，所述升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)的控制油口與所述電比例換向閥(4.1)的第一通油口和所述升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)的進口之間的管路連通，所述升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)的出口與升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)連通，所述升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)的出口與升降油缸有桿腔總進油口球閥(1.3)連通；

所述液壓系統還包括四個分別用于控制所對應的升降油缸(5.1)升降的進油控制裝置；

所述進油控制裝置包括用于向升降油缸(5.1)有桿腔進油的有桿腔進油組件和用于向升降油缸(5.1)無桿腔進油的無桿腔進油組件；

所述無桿腔進油組件包括無桿腔電磁球閥(13.1)、無桿腔液控單向閥(14.1)、無桿腔節流閥(22.1)、無桿腔管路破裂閥(15.1)、無桿腔安全溢流閥(16.1)、無桿腔球閥(17.1)、無桿腔壓力傳感器(18.1)和無桿腔測壓接頭(8.4)，所述無桿腔液控單向閥(14.1)的進油口與所述升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)連通，所述無桿腔液控單向閥(14.1)的出油口通過所述無桿腔電磁球閥(13.1)和所述無桿腔節流閥(22.1)構成的并聯管路與所述無桿腔管路破裂閥(15.1)的進口連通，所述無桿腔管路破裂閥(15.1)的出口通過所述無桿腔球閥(17.1)與所述升降油缸(5.1)無桿腔連通，所述無桿腔球閥(17.1)和所述升降油缸(5.1)無桿腔之間的管路上設有所述無桿腔壓力傳感器(18.1)和所述無桿腔測壓接頭(8.4)，所述升降油缸(5.1)無桿腔內置設有檢測油缸桿位移的位移傳感器(23.1)，所述無桿腔液控單向閥(14.1)的泄油口與所述泄油管路連通，所述無桿腔管路破裂閥(15.1)和所述無桿腔球閥(17.1)之間的管路通過所述無桿腔安全溢流閥(16.1)與所述泄油管路連通；

所述有桿腔進油組件包括有桿腔電磁球閥(13.2)、有桿腔液控單向閥(14.2)、有桿腔管路破裂閥(15.2)、有桿腔安全溢流閥(16.2)、有桿腔球閥(17.2)、有桿腔壓力傳感器(18.2)和有桿腔測壓接頭(8.5)，所述升降油缸有桿腔總進油口的球閥(1.3)通過所述有桿腔電磁球閥(13.2)與所述有桿腔液控單向閥(14.2)的進油口連通，所述有桿腔液控單向閥(14.2)的出油孔依次通過所述有桿腔管路破裂閥(15.2)和所述有桿腔球閥(17.2)與所述升降油缸(5.1)有桿腔連通，所述有桿腔球閥(17.2)和所述升降油缸(5.1)有桿腔之間的管路上設有所述有桿腔壓力傳感器(18.2)和所述有桿腔測壓接頭(8.5)，所述有桿腔管路破裂閥(15.2)和所述有桿腔球閥(17.2)之間的管路通過所述有桿腔安全溢流閥(16.2)與所述泄油管路連通；

所述第一進油管路還與二位電磁換向閥(11.1)的進油孔連通，所述二位電磁換向閥(11.1)的第二通油口通過總控制油球閥(12.1)與所述無桿腔液控單向閥(14.1)和所述有桿腔液控單向閥(14.2)的控制油口連通，所述二位電磁換向閥(11.1)的回油口與所述回油管路連通；

所述第二進油管路與插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)的進油孔連通，所述液壓系統還包括上插銷控制閥組件和下插銷控制閥組件，所述上插銷控制閥組件包括上插銷三位電磁換向閥(19.2)、所述上插銷三位電磁換向閥(19.2)的第一通油孔通過上插銷油缸無桿腔液控單向閥(20.1)、上插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.1)和上插銷油缸無桿腔球閥(12.2)與上插銷油缸(24.1)無桿腔連通，所述上插銷三位電磁換向閥(19.2)的第二通油孔通過上插銷油缸有桿腔液控單向閥(20.2)、上插銷油缸有桿腔單向節流閥(21.2)和上插銷油缸有桿腔球閥(12.3)與上插銷油缸(24.1)有桿腔連通，

所述下插銷控制閥組件包括下插銷三位電磁換向閥(19.3)、所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)的第一通油孔通過下插銷油缸無桿腔液控單向閥(20.3)、下插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.3)和下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)與下插銷油缸(24.2)無桿腔連通，所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)的第二通油孔通過下插銷油缸有桿腔液控單向閥(20.4)、下插銷油缸有桿腔單向節流閥(21.4)和下插銷油缸有桿腔球閥(12.5)與下插銷油缸(24.2)有桿腔連通；

所述插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)的回油口與所述回油管路連通；

所述上插銷三位電磁換向閥(19.2)和所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)的回油口通過回油單向閥(6.1)與所述回油管路連通；

所述液壓系統還包括對四個所述位移傳感器(23.1)進行檢測控制的PLC自動控制系統；

所述升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)與所述升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)之間的管路上設有第一測壓接頭(8.1)，所述第一測壓接頭(8.1)通過壓力表開關(9.1)與壓力表(10.1)連接，所述升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)與所述升降油缸有桿腔總進油口球閥(1.3)之間的管路上設有第二測壓接頭(8.2)，所述二位電磁換向閥(11.1)與所述總控制油球閥(12.1)之間的管路上設有第三測壓接頭(8.3)，所述上插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.1)與所述上插銷油缸無桿腔球閥(12.2)之間的管路上設有第四測壓接頭(8.6)，所述上插銷油缸有桿腔單向節流閥(21.2)與所述上插銷油缸有桿腔球閥(12.3)之間的管路上設有第五測壓接頭(8.7)，所述下插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.3)與所述下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)之間的管路上設有第六測壓接頭(8.8)，所述下插銷油缸有桿腔單向節流閥(21.4)與所述下插銷油缸有桿腔球閥(12.5)之間的管路上設有第七測壓接頭(8.9)。

2.一種如權利要求1所述的液壓系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法分為海洋平臺上升同步控制，海洋平臺下降同步控制和海洋平臺升降過程中每個步距的精準控制：

海洋平臺上升同步控制：

將所述升降油缸系統進油管路球閥(1.1)、所述升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)、升降油缸有桿腔總進油口球閥(1.3)和所述總控制油球閥(12.1)、所述上插銷油缸無桿腔球閥(12.2)、上插銷油缸有桿腔球閥(12.3)、所述下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)、下插銷油缸有桿腔球閥(12.5)打開，所述插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)的電磁鐵a和所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)的電磁鐵b得電，液壓油通過所述第二進油管路、所述插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)、所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)、所述下插銷油缸無桿腔液控單向閥(20.3)、所述下插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.3)和下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)進入所述下插銷油缸(24.2)無桿腔，使下插銷油缸(24.2)的油缸桿伸出，帶動動環梁插銷插入樁腿孔內；

所述二位電磁換向閥(11.1)的電磁鐵得電，給四個所述有桿腔液控單向閥(14.2)的控制油口提供液壓油，使其可以反向通過液壓油，給所述電比例換向閥(4.1)提供12～20mA電流，使液壓油通過其的進油口→第一通油口/第二通油口→回油口，四個所述無桿腔電磁球閥(13.1)和四個所述有桿腔電磁球閥(13.2)均不得電，液壓油通過所述第一進油管路、所述升降油缸系統進油管路球閥(1.1)、所述進口壓力補償器(3.1)、所述電比例換向閥(4.1)、所述升降油缸無桿腔總進油口平衡閥(7.1)、所述升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)、所述無桿腔液控單向閥(14.1)、由所述無桿腔電磁球閥(13.1)和所述無桿腔節流閥(22.1)構成的并聯管路、所述無桿腔管路破裂閥(15.1)以及所述無桿腔球閥(17.1)進入所述升降油缸(5.1)無桿腔，所述升降油缸(5.1)的油缸桿伸出，與海洋平臺固定的定環梁上升，帶動整個海洋平臺上升；

在上升過程中，以其中一個所述位移傳感器(23.1)的位移量作為基準，通過PLC自動控制系統檢測四個所述位移傳感器(23.1)，如果其他三個所述位移傳感器(23.1)中任意一個的位移量相對基準相差為+xmm，就將這個位移傳感器(23.1)所對應的所述無桿腔電磁球閥(13.1)得電，使所對應的升降油缸(5.1)的油缸桿的上升速度降下來，直至相對基準的位移差為0mm時，再將得電的所述無桿腔電磁球閥(13.1)失電，升降油缸(5.1)繼續動作，如果其他三個所述位移傳感器(23.1)中任意一個的位移量相對基準相差為-xmm，將基準所對應的所述無桿腔電磁球閥(13.1)得電，使所對應的升降油缸(5.1)的油缸桿的上升速度降下來，直至相對與其比較的升降油缸(5.1)的位移差為0mm時，再將得電的所述無桿腔電磁球閥(13.1)失電，升降油缸(5.1)繼續動作；

如此往復操作，就可以保證四個升降油缸(5.1)的相對位移差在-x～+xmm的范圍內同步上升；

海洋平臺下降同步控制：

將所述升降油缸系統進油管路球閥(1.1)、所述升降油缸無桿腔總進油口球閥(1.2)、升降油缸有桿腔總進油口球閥(1.3)和所述總控制油球閥(12.1)、所述上插銷油缸無桿腔球閥(12.2)、上插銷油缸有桿腔球閥(12.3)、所述下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)、下插銷油缸有桿腔球閥(12.5)打開，所述插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)的電磁鐵a和所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)的電磁鐵b得電，液壓油通過所述第二進油管路、所述插銷油缸系統三位電磁換向閥(19.1)、所述下插銷三位電磁換向閥(19.3)、所述下插銷油缸無桿腔液控單向閥(20.3)、所述下插銷油缸無桿腔單向節流閥(21.3)和下插銷油缸無桿腔球閥(12.4)進入所述下插銷油缸(24.2)無桿腔，使下插銷油缸(24.2)的油缸桿伸出，帶動動環梁插銷插入樁腿孔內；

所述二位電磁換向閥(11.1)的電磁鐵得電，給四個所述無桿腔液控單向閥(14.1)的控制油口提供液壓油，使其可以反向通過液壓油，給所述電比例換向閥(4.1)提供12～20mA電流，使液壓油通過其的進油口→第二通油口/第一通油口→回油口，四個所述無桿腔電磁球閥(13.1)和四個所述有桿腔電磁球閥(13.2)均不得電，

液壓油通過所述第一進油管路、所述升降油缸系統進油管路球閥(1.1)、所述進口壓力補償器(3.1)、所述電比例換向閥(4.1)、所述升降油缸有桿腔總進油口平衡閥(7.2)、所述升降油缸有桿腔總進油口球閥(1.3)、所述有桿腔電磁球閥(13.2)、所述有桿腔液控單向閥(14.2)、所述有桿腔管路破裂閥(15.2)和所述有桿腔球閥(17.2)進入所述升降油缸(5.1)有桿腔，所述升降油缸(5.1)的油缸桿縮回，與海洋平臺固定的定環梁下降，帶動整個海洋平臺下降；

在下降過程中，以其中一個所述位移傳感器(23.1)的位移量作為基準，通過PLC自動控制系統檢測四個所述位移傳感器(23.1)，如果其他三個所述位移傳感器(23.1)中任意一個的位移量相對基準相差為+xmm，就將這個位移傳感器(23.1)所對應的所述無桿腔電磁球閥(13.1)得電，使所對應的升降油缸(5.1)的油缸桿的下降速度降下來，直至相對基準的位移差為0mm時，再將得電的所述無桿腔電磁球閥(13.1)失電，升降油缸(5.1)繼續動作，如果其他三個所述位移傳感器(23.1)中任意一個的位移量相對基準相差為-xmm，將基準所對應的所述無桿腔電磁球閥(13.1)得電，使所對應的升降油缸(5.1)的油缸桿的下降速度降下來，直至相對與其比較的升降油缸(5.1)的位移差為0mm時，再將得電的所述無桿腔電磁球閥(13.1)失電，升降油缸(5.1)繼續動作；

如此往復操作，就可以保證四個升降油缸(5.1)的相對位移差在-x～+xmm的范圍內同步下降；

采用同樣的同步控制方法，可以實現動環梁空載升降和海洋平臺樁腿升降過程中的升降油缸的同步控制；

海洋平臺升降過程中每個步距的精準控制：

通過PLC自動控制系統檢測四個所述位移傳感器(23.1)的位移量，當檢測到任何一個升降油缸(5.1)的伸縮量達到一個步距時，就將所對應的所述有桿腔電磁球閥(13.2)得電，使其液壓油的油路關閉，將該升降油缸(5.1)的伸縮量精確停止在每個步距的停止位置上，依次檢測其他所述位移傳感器(23.1)的位移量，當檢測的升降油缸(5.1)的伸縮量達到一個步距時，將所對應的所述有桿腔電磁球閥(13.2)得電，使其液壓油的油路關閉，將該升降油缸(5.1)的伸縮量精確停止在每個步距的停止位置上，最終使四個升降油缸(5.1)的伸縮量精確停止在每個步距的停止位置上。