CN104988893A - 一种海上平台固桩销插拔控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上平台固桩销插拔控制系统及其控制方法，控制系统包括带有定位销孔的桩腿、固桩支架、横向防撞插销单元，横向防撞插销单元至少包括固桩销以及激光检测装置，激光检测装置用于检测所述固桩销相对所述定位销孔的位置。通过调整横向防撞插销单元的固桩销相对桩腿的位置，使得当激光检测装置检测到固桩销与定位销孔水平位置重合时，横向防撞插销单元将固桩销插入或拔出定位销孔。该系统和方法有效避免了在插拔固桩销时固桩销与桩腿定位销孔之间的摩擦，也保证了在插销过程中固桩销与桩腿不产生碰撞，延长了固桩销与桩腿定位销孔的使用寿命。

Description

一种海上平台固桩销插拔控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种海上平台固桩销插拔控制系统及其控制方法。

背景技术

随着能源紧缺状况的加剧和风电场土地资源的日益紧张，海上风能发电也成为当今世界风能发电的发展新方向。海上风电机组安装相对于陆上风电机组安装有较高的技术难度，海上安装平台的制造，是实现海上风电场建设的关键技术之一。

插桩与拔桩是海上平台最为复杂的动作，利用销孔配合来实现桩腿的上升与下降是最为常见的拔桩、插桩方式。固桩销与桩腿定位销孔之间属于间隙配合，在插入或拔出固桩销时应在确认固桩销与小孔之间不产生接触后执行插拔动作。

而在固桩销插入的过程中由于液压系统移动误差及桩腿的制造误差使固桩销难以一次到位，固桩销的边缘可能高于或低于桩腿定位销孔的边缘，若强行插入固桩销易造成固桩销与桩腿的碰撞，或导致固桩销的斜插入，将使固桩销与桩腿定位销孔发生剧烈的磨损，以及会对液压系统产生强烈的负担，更重要的是会造成安全隐患。

在拔出固桩销时，若固桩销正在承载，强行拔出亦会造成固桩销与销孔之间的剧烈磨损，将加速固桩销、桩腿、定位销孔及液压系统的报废速度。

针对上述问题：确保插拔装系统中固桩销与小孔之间不产生接触后执行插拔动作，目前尚未有相关解决方案。

发明内容

为克服现有技术中存在无法实现的固桩销与小孔之间不产生接触后执行插拔动作的问题，本发明的主要目的在于提供一种海上平台固桩销插拔控制系统及其控制方法，可以确保海上平台固桩销插拔系统中固桩销与销孔之间不产生接触后执行插拔动作，达到减阻防撞的效果。

为实现上述目的，根据本发明提供的海上平台固桩销插拔控制系统，包括：桩腿、固桩支架，所述桩腿上分布有多个定位销孔，所述控制系统还包括横向防撞插销单元，所述横向防撞插销单元与所述固桩支架连接；所述每个横向防撞插销单元包括：固桩销，用于与所述桩腿的所述定位销孔配合连接；激光检测装置，用于检测所述固桩销相对所述定位销孔的位置，当所述固桩销开始插入时，所述激光检测装置检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，所述横向防撞插销单元将所述固桩销插入所述定位销孔内；当所述固桩销卸载时，所述横向防撞插销单元调整所述固桩销的位置，直至所述激光检测装置检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，所述横向防撞插销单元将所述固桩销拔出。

所述横向防撞插销单元还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述固桩销是否承载，当所述压力传感器检测到所述固桩销承载，则所述激光检测装置停止工作；当所述压力传感器检测到所述固桩销开始卸载，则所述激光检测装置开始工作。

所述控制系统还包括至少两组横向防撞插销单元，所述每组横向防撞插销单元包括两个相对设置的所述横向防撞插销单元，每个所述横向防撞插销单元还包括横向液压缸和横向柱塞，用于实现插拔所述固桩销的动作；所述横向柱塞安装于所述横向液压缸内、所述固桩销安装于所述横向柱塞上、所述压力传感器安装于所述横向液压缸上。

所述激光检测装置由激光发射器和激光接收器组成；所述激光发射器和所述激光接收器分别安装于两个相对的所述横向防撞插销单元内。

所述激光检测装置由分别安装于所述横向柱塞与所述固桩销连接端的上部的上激光接收器和上激光发射器，以及安装于所述横向柱塞与所述固桩销连接端的下部的下激光接收器和下激光发射器组成，所述上、下激光发射器的出光口与所述上、下激光接收器的接收口与横向塞柱表面齐平，所述上、下激光发射器发出的激光和所述上、下激光接收器接收的激光紧贴于所述固桩销的表面。

所述至少两组横向防撞插销单元包括第一组横向防撞插销单元和第二组横向防撞插销单元，所述第一组横向防撞插销单元执行插入所述固桩销动作时，所述第一组横向防撞插销单元的所述激光检测装置开始工作，当所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器未同时接收到信号时，调整所述第一组横向防撞插销单元直至所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号或通过所述固桩销已插入所述定位销孔的所述第二组横向防撞插销单元调整所述桩腿的位移，直至所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号，所述第一组横向防撞插销单元执行插销动作；所述第二组横向防撞插销单元执行拔出固桩销动作时，所述第二组横向防撞插销单元的所述激光检测装置开始工作，当所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器未同时接收到信号时，调整所述第二组横向防撞插销单元直至所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号或通过所述固桩销已插入所述定位销孔的所述第一组横向防撞插销单元调整所述桩腿的位移，直至所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号，所述第二组横向防撞插销单元执行拔销动作。

本发明还提供一种海上平台固桩销插拔的控制方法，包含如下步骤：

其包含如下步骤：

(1)设置多个定位销孔于桩腿上；

(2)当所述固桩销插入时，激光检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，将所述固桩销插入所述定位销孔内；

(3)当所述固桩销卸载时，调整所述固桩销的位置，激光检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，将所述固桩销拔出所述定位销孔。

在步骤(2)和步骤(3)之间还包括停止所述激光检测，开启压力传感器的步骤。

步骤(3)还包括当压力传感器检测到所述固桩销开始卸载时，发出信号开启所述激光检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是将横向防撞单元引入到固桩销插拔过程中，更近一步是将激光检测装置引入到固桩销插拔的过程中，确保插拔桩系统中固桩销与小孔之间不产生接触后执行插拔动作，避免了在插拔固桩销时固桩销与桩腿定位销孔之间的摩擦，消除了插拔销时由于阻力过大导致难以插拔固桩销以及液压系统因此造成的损坏，延长了固桩销、桩腿定位销孔和液压系统的使用寿命。此外，本发明还将压力传感器引入到固桩销插拔过程中，在确保固桩销已经卸载的情况下，执行拔销动作，有效避免了固桩销正在承载时被强行拔出的情况，进而减少了固桩销与销孔之间的剧烈磨损，减缓了固桩销、桩腿、定位销孔及液压系统的报废速度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的固桩销插拔控制系统结构图；

图2是根据本发明实施例的横向防撞插销单元布置图；

图3是根据本发明实施例的横向防撞插销单元结构图。

1、纵向升降液压缸；2、横向防撞插销单元；3、固桩支架；4、桩腿；5、升降柱塞；6、桩腿定位销孔；7、横向液压缸；8、上激光发射器；9、出光口；10、激光光线；11、固桩销；12、接收口；13、上激光接收器；14、横向柱塞；15、下激光发射器；16、下激光接收器；17、压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1至图3所示，本发明提供一种海上平台固桩销插拔控制系统，包括：桩腿4、固桩支架3，桩腿4上分布有多个定位销孔6，该控制系统还包括横向防撞插销单元2，横向防撞插销单元2与固桩支架3连接，横向防撞插销单元2至少包括固桩销11，用于与桩腿4的定位销孔6配合连接；激光检测装置，用于检测固桩销11相对定位销孔6的位置，当固桩销11开始插入时，激光检测装置检测到固桩销11与定位销孔6水平位置重合，横向防撞插销单元2将固桩销11插入定位销孔6内；当固桩销11卸载时，横向防撞插销单元2调整固桩销11的位置，直至激光检测装置检测到固桩销11与定位销孔6水平位置重合，横向防撞插销单元2将固桩销11拔出。

实施例2

如图1至图3所示，本发明提供一种海上平台固桩销插拔控制系统，包括固桩支架3、桩腿4、升降系统，升降系统其包括纵向升降液压缸1和升降柱塞5，以及两组横向防撞插销单元2，每组横向防撞插销单元包括两个相对设置的横向防撞插销单元，分别为第一组横向防撞插销单元和第二组横向防撞插销单元。桩腿4在固桩支架3内上下运动，纵向升降液压缸悬挂在固桩支架3内。横向防撞插销单元2通过升降柱塞5与纵向升降液压缸1相连，每个纵向升降液压缸1通过升降塞柱5带动一个横向防撞插销单元2上升或下降以调整其相对桩腿4的位置。桩腿4的四周均匀分布有多组桩腿定位销孔6，与横向防撞插销单元2内的固桩销11进行配合。

横向防撞插销单元2包括横向液压缸7、横向柱塞14、固桩销11、压力传感器17以及激光检测装置。横向柱塞14安装于横向液压缸7内，用于实现插拔固桩销11的动作；固桩销11安装在横向柱塞14上，用于与桩腿定位销孔6配合承载桩腿4的重量；压力传感器17安装于横向液压缸7上用于检测固桩销11是否承载。

激光检测装置由激光发射器和激光接收器组成，激光发射器和所述激光接收器分别安装于两个相对的横向防撞插销单元2内。

激光检测装置由分别安装于横向柱塞14与固桩销11连接端的上部的上激光接收器13和上激光发射器8，以及安装于横向柱塞14与固桩销11连接端的下部的下激光接收器16和下激光发射器15组成，上、下激光发射器的出光口9与上、下激光接收器的接收口12与横向塞柱14表面齐平，上、下激光发射器发出的激光光线10和上、下激光接收器接收的激光紧贴于所述固桩销的表面。

第一组横向防撞插销单元执行插入固桩销11动作时，第一组横向防撞插销单元的激光检测装置开始工作，当第一组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16未同时接收到信号时，调整第一组横向防撞插销单元直至第一组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号或通过固桩销11已插入定位销孔6的第二组横向防撞插销单元调整桩腿4的位移，直至第一组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号，第一组横向防撞插销单元执行插销动作。

第二组横向防撞插销单元执行拔出固桩销11动作时，第二组横向防撞插销单元的激光检测装置开始工作，当第二组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16未同时接收到信号时，调整第二组横向防撞插销单元直至第二组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号或通过固桩销11已插入定位销孔6的第一组横向防撞插销单元调整桩腿4的位移，直至第二组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号，第二组横向防撞插销单元执行拔销动作。

实施例3

如图1至图3所示，本发明提供一种海上平台固桩销插拔控制方法，其包含如下步骤：设置多个定位销孔6于桩腿4上；当所述固桩销11插入时，激光检测到所述固桩销11与所述定位销孔6水平位置重合，将所述固桩销11插入所述定位销孔6内；当所述固桩销11卸载时，调整所述固桩销11的位置，激光检测到所述固桩销11与所述定位销孔6水平位置重合，将所述固桩销11拔出所述定位销孔6。

实施例4

如图1至图3所示，本发明提供一种海上平台固桩销插拔控制方法，在固桩销11插入桩腿定位销孔6前，打开激光检测装置并接入激光检测信号，激光检测装置开始检测固桩销11相对定位销孔6的位置，当固桩销11与定位销孔6水平不产生接触后，横向防撞插销单元2执行插销动作；或当固桩销11与定位销孔6水平接触时，调整横向防撞插销单元2的固桩销11相对桩腿4的位置，直至激光检测装置检测到固桩销11与定位销孔6水平位置重合，横向防撞插销单元2将固桩销11插入定位销孔6。

在固桩销11拔出桩腿定位销孔6前，激光检测装置开始检测固桩销11相对定位销孔6的位置，当固桩销11与定位销孔6水平不产生接触后，横向防撞插销单元2执行拔销动作；或当固桩销11与定位销孔6水平产生接触时，调整横向防撞插销单元2的固桩销11相对桩腿4的位置，直至激光检测装置检测到固桩销11与定位销孔6水平位置重合，横向防撞插销单元2将固桩销11拔出定位销孔6。

实施例5

如图1至图3所示，本发明提供一种海上平台固桩销插拔控制方法，当第一组横向防撞插销单元执行插入固桩销动作时，纵向升降液压缸1驱动横向防撞插销单元2至需要插入固桩销的桩腿定位销孔6处，此时激光检测装置开始工作。安装于横向柱塞14上的激光发射器8与其相对横向柱塞上的激光接收器13形成配合，激光发射器15与其相对横向柱塞上的激光接收器16形成配合，激光接收器不断检测激光发射器发出的信号。当该组的上激光接收器13和下激光接收器16未同时接收到信号时，升降系统上升或下降第一组横向防撞插销单元直至该组的上激光接收器和下激光接收器同时接收到信号，第一组横向防撞插销单元执行插销动作，将固桩销11插入桩腿定位销孔6内；或升降系统上升或下降固桩销11已插入销孔6的第二组横向防撞插销单元以调整桩腿4的位移，直至第一组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号，第一组横向防撞插销单元执行插销动作，将固桩销11插入桩腿定位销孔6内。

当第二组横向防撞插销单元执行拔出固桩销动作时，当压力传感器17检测到固桩销11开始卸载时，发出信号打开激光检测装置并接入激光检测信号，激光检测装置开始工作。当该组的上激光接收器13和下激光接收器16未同时接收到信号时，升降系统上升或下降第二组横向防撞插销单元直至该组的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号，第二组横向防撞插销单元执行拔销动作，将固桩销11拔出桩腿定位销孔6；或通过升降系统上升或下降固桩销11已插入销孔6的第一组横向防撞插销单元以调整桩腿4的位移，直至第二组横向防撞插销单元的上激光接收器13和下激光接收器16同时接收到信号，第二组横向防撞插销单元执行拔销动作，将固桩销11拔出桩腿定位销孔6。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种海上平台固桩销插拔控制系统，包括：桩腿、固桩支架，所述桩腿上分布有多个定位销孔，其特征在于：所述控制系统还包括横向防撞插销单元，所述横向防撞插销单元与所述固桩支架连接，

所述每个横向防撞插销单元包括：

固桩销，用于与所述桩腿的所述定位销孔配合连接；

激光检测装置，用于检测所述固桩销相对所述定位销孔的位置，当所述固桩销开始插入时，所述激光检测装置检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，所述横向防撞插销单元将所述固桩销插入所述定位销孔内；当所述固桩销卸载时，所述横向防撞插销单元调整所述固桩销的位置，直至所述激光检测装置检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，所述横向防撞插销单元将所述固桩销拔出。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述横向防撞插销单元还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述固桩销是否承载，当所述压力传感器检测到所述固桩销承载，则所述激光检测装置停止工作；当所述压力传感器检测到所述固桩销开始卸载，则所述激光检测装置开始工作。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括至少两组横向防撞插销单元，所述每组横向防撞插销单元包括两个相对设置的所述横向防撞插销单元，每个所述横向防撞插销单元还包括横向液压缸和横向柱塞，用于实现插拔所述固桩销的动作；所述横向柱塞安装于所述横向液压缸内、所述固桩销安装于所述横向柱塞上、所述压力传感器安装于所述横向液压缸上。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述激光检测装置由激光发射器和激光接收器组成；所述激光发射器和所述激光接收器分别安装于两个相对的所述横向防撞插销单元内。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于：所述激光检测装置由分别安装于所述横向柱塞与所述固桩销连接端的上部的上激光接收器和上激光发射器，以及安装于所述横向柱塞与所述固桩销连接端的下部的下激光接收器和下激光发射器组成，所述上、下激光发射器的出光口与所述上、下激光接收器的接收口与所述横向塞柱表面齐平，所述上、下激光发射器发出的激光和所述上、下激光接收器接收的激光紧贴于所述固桩销的表面。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于：所述至少两组横向防撞插销单元包括第一组横向防撞插销单元和第二组横向防撞插销单元，所述第一组横向防撞插销单元执行插入所述固桩销动作时，所述第一组横向防撞插销单元的所述激光检测装置开始工作，当所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器未同时接收到信号时，调整所述第一组横向防撞插销单元直至所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号或通过所述固桩销已插入所述定位销孔的所述第二组横向防撞插销单元调整所述桩腿的位移，直至所述第一组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号，所述第一组横向防撞插销单元执行插销动作；所述第二组横向防撞插销单元执行拔出所述固桩销动作时，所述第二组横向防撞插销单元的所述激光检测装置开始工作，当所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器未同时接收到信号时，调整所述第二组横向防撞插销单元直至所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号或通过所述固桩销已插入所述定位销孔的所述第一组横向防撞插销单元调整所述桩腿的位移，直至所述第二组横向防撞插销单元的所述上激光接收器和所述下激光接收器同时接收到信号，所述第二组横向防撞插销单元执行拔销动作。

7.一种海上平台固桩销插拔的控制方法，其包含如下步骤：

(1)设置多个定位销孔于桩腿上；

(2)当所述固桩销插入时，激光检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，将所述固桩销插入所述定位销孔内；

(3)当所述固桩销卸载时，调整所述固桩销的位置，激光检测到所述固桩销与所述定位销孔水平位置重合，将所述固桩销拔出所述定位销孔。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：在步骤(2)和步骤(3)之间还包括停止所述激光检测，开启压力传感器的步骤。

9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于：步骤(3)还包括当压力传感器检测到所述固桩销开始卸载时，发出信号开启所述激光检测。