CN103613000A - 海上起重机自平衡式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明中着重考虑针对波浪产生的上下运动进行运动补偿。本发明提供的海上起重机自平衡式控制方法，包括如下步骤：在吊具上预先安装减摆装置；在起重机主升钢索上预先连接波浪补偿装置，所述波浪补偿装置包括液压油缸，液压油缸的活塞杆与钢索相连；运算元件根据控制液压油缸产生周期运动，所述周期与前述平均周期相同，活塞杆行程等于平均波形的两倍振幅.本发明能够对波浪的摆动进行主动补偿，尽可能消除波浪中升沉运动对起重机的影响，另外，通过减摆装置减少吊具的摆动，对起重机起到良好的稳定效果。

Description

海上起重机自平衡式控制方法

 

技术领域

    本发明涉及一种适用于海上起重机的自平衡式控制方法。

 

背景技术

海上起重机一般安装在固定或浮动的海上油气田钻井或生产平台/船舶上，用以在海上平台甲板内或平台与船舶之间吊运货物或人员。由于海上起重机作业处于海洋环境中，在风浪的作用下会导致吊钩产生危险的大幅摆动，这不仅会降低吊装的就位精度，增加作业的危险性，还会在结构上产生附加动载荷，严重时会导致设备的损坏和人员的伤亡。

 

发明内容

本发明考虑到波浪会对起重机产生摇摆和升沉运动，升沉运动为垂直方向的上下运动，波浪的上下运动通常较为规律，而起重机的摇摆最终会传导至吊具，目前吊具的减摆技术已经较为成熟，因此本发明中着重考虑针对波浪产生的上下运动进行运动补偿。

本发明提供如下技术方案：

一种海上起重机自平衡式控制方法，包括如下步骤：

在吊具上预先安装减摆装置；

在起重机主升钢索上预先连接波浪补偿装置，所述波浪补偿装置包括液压油缸，液压油缸的活塞杆与钢索相连；液压油缸的运动速度和行程通过如下方式获得：

通过气象波浪测量仪检测一段时间内的波浪摆动幅度后传送至运算元件；

运算元件计算波浪摆动的平均周期并绘制平均波形；

运算元件根据控制液压油缸产生周期运动，所述周期与前述平均周期相同，活塞杆行程等于平均波形的两倍振幅；

由运算元件控制自动装卸流程，并在装卸过程中启动减摆装置。

作为本发明的一种优选方案，所述自动装卸流程包括如下步骤：定位吊装物；将吊具运送至定位吊装物上方；下放空载吊具；将吊具连接至定位吊装物；控制吊具收放装置提升；控制吊具行进至定位吊装物落载位置上方；控制吊具落载。

作为本发明的一种优选方案，所述减摆装置为机械减摆装置。

作为本发明的一种优选方案，所述减摆装置为电子减摆装置，所述电子减摆装置通过根据吊具速度传感器传来的速度和角速度，以及小车的当前位置和吊具高度，控制小车进行相应方向和速度的运行。

本发明能够对波浪的摆动进行主动补偿，尽可能消除波浪中升沉运动对起重机的影响，另外，通过减摆装置减少吊具的摆动，对起重机起到良好的稳定效果，成本低廉，控制方便，适于在海上平台和船舶上推广和应用。

 

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

海上起重机自平衡式控制方法如下：

在吊具上预先安装减摆装置；

在起重机主升钢索上预先连接波浪补偿装置，所述波浪补偿装置包括液压油缸，液压油缸的活塞杆与钢索相连；液压油缸的运动速度和行程通过如下方式获得：

通过气象波浪测量仪检测一段时间内的波浪摆动幅度后传送至运算元件；运算元件计算波浪摆动的平均周期并绘制平均波形；运算元件根据控制液压油缸产生周期运动，所述周期与前述平均周期相同，活塞杆行程等于平均波形的两倍振幅；

由运算元件控制自动装卸流程，并在装卸过程中启动减摆装置。这里的运算元件可以为PLC，控制器，电脑等具有数据处理能力和存储能力的元器件。

作为本发明的一种优选方案，所述自动装卸流程包括如下步骤：

定位吊装物：可通过摄像头对吊装物摄像后进行图像判断，或通过连接在吊装物上的位置传感器采集吊装物位置信息。

将吊具运送至吊装物上方；运算元件控制吊具上方的小车或吊臂运行至吊装物位置上方，因此也必须获得小车或吊臂末端的位置信息，位置信息可以通过在小车或吊臂末端安装位置传感器获得。

下放空载吊具：小车或吊臂运行到吊装物顶面中心点上方后，运算元件控制吊具下放；在吊具快到达吊装物顶面时需要放缓吊具下落速度，因此我们必须测量吊具与吊装物顶面之间的距离（可以通过在吊具底部设置距离探测器实现），并设定需要放缓速度的距离阈值，当吊具与吊装物顶面之间的距离小于或等于该放缓距离阈值时，则放缓下放速度。此外，需要设置吊具停止距离阈值，当吊具与吊装物顶面之间的距离小于或等于该停止距离阈值时，停止吊具的下放。吊具与吊装物顶面之间的距离可以通过在吊具底部安装距离探测器获得。

将吊具连接至定位吊装物：吊具上包括吊爪，与吊爪对应，吊装物上也应具有相同数量的吊点，应在吊爪和吊点上都安装定位发射装置，电脑分别接受吊爪和吊点的位置信息并判断吊爪和吊点是否对准，当对准时则控制自动式吊爪打开穿过吊点后扣紧，完成吊具的自动连接。

控制吊具收放装置提升。

控制吊具行进至定位吊装物落载位置上方；吊装物落载位置可通过在吊装落在地点设置位置传感器获得。

运算元件控制吊具落载，与下方空载吊具相仿，该步骤中也需要设定吊装放缓速度阈值：当电脑判断到吊装物底面与地面或地面上物体的距离信息小于预先设定的吊装放缓速度阈值时，则放缓下落速度，当吊装物底面与地面或地面上物体的距离为0时，则控制吊具停止下落。吊装物底面与地面的距离可以通过在吊装物底面设置距离探测器获得。

控制吊爪松开吊点。

在上述自动装卸流程中，需要始终采用减摆装置对吊具进行减摆，该减摆装置可直接采用现有技术中已有的各类型机械减摆装置，也可以采用电子减摆装置，电子减摆装置适用于采用运行小车的起重机，电子减摆装置能够通过根据吊具速度传感器传来的速度和角速度，以及小车的当前位置和吊具高度，控制小车进行相应方向和速度的运行，尽可能消除吊具的摆动幅度。吊具的速度和角速度通过在吊具上安装的速度传感器获得，小车当前位置通过安装在小车上的位置传感器获得，而吊具高度通过安装在吊具上的高度传感器获得。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种海上起重机自平衡式控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

在吊具上预先安装减摆装置；

在起重机主升钢索上预先连接波浪补偿装置，所述波浪补偿装置包括液压油缸，液压油缸的活塞杆与钢索相连；液压油缸的运动速度和行程通过如下方式获得：

通过气象波浪测量仪检测一段时间内的波浪摆动幅度后传送至运算元件；

运算元件计算波浪摆动的平均周期并绘制平均波形；

运算元件根据控制液压油缸产生周期运动，所述周期与前述平均周期相同，活塞杆行程等于平均波形的两倍振幅；

由运算元件控制自动装卸流程，并在装卸过程中启动减摆装置。

2.根据权利要求1所述的海上起重机自平衡式控制方法，其特征在于，所述自动装卸流程包括如下步骤：定位吊装物；将吊具运送至定位吊装物上方；下放空载吊具；将吊具连接至定位吊装物；控制吊具收放装置提升；控制吊具行进至定位吊装物落载位置上方；控制吊具落载。

3.根据权利要求1或2所述的海上起重机自平衡式控制方法，其特征在于：所述减摆装置为机械减摆装置。

4.根据权利要求1或2所述的海上起重机自平衡式控制方法，其特征在于：所述减摆装置为电子减摆装置，所述电子减摆装置通过根据吊具速度传感器传来的速度和角速度，以及小车的当前位置和吊具高度，控制小车进行相应方向和速度的运行。