CN105094067B - 用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统 - Google Patents

用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统，其包括一中央控制器、若干桩腿马达控制器和若干高度偏差控制器；中央控制器包括依次电连接的第一输入模块、第一处理器和第一输出模块；该些桩腿马达控制器用于控制相应的该桩腿的马达的速度、启停；该中央控制器、该些桩腿马达控制器依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路；各该高度偏差控制器用于控制相应的各桩腿的管弦的高度偏差，且高度偏差控制器、其中一个该桩腿马达控制器依次网络连接，且形成有两个网络线路。本发明提高了该安全保护控制系统的稳定性和可靠性，在安全保护控制系统控制范围避免了钻井平台在升降时出现倾覆、跌落，保障了升降机构的正常运行。

Description

用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统。
背景技术
海洋工程装备产业是我国当前加快培育和发展的战略性新兴产业，是传统船舶工业调整和振兴的重要方向，如制造海洋石油钻井平台。典型的，自升式钻井平台是当今使用的主流海工产品之一，在自升式钻井平台的建造、试验过程中，升降机构是保证平台安全正常工作的核心设备之一。
早先设计并投入使用的升降机构的安全保护控制系统采用过载应急停止、设备故障应急停止或上、下位机间双工通讯模式。
其中，采用过载应急停止、设备故障应急停止的控制方法基本原理是通过传感器检测平台升降机构的负荷状态或升降驱动装置的内部参数或驱动装置辅助执行机构的正常工作状态或其它外部的触发条件来作为执行应急停止的判断依据。所以说不论上述任何一类，任何一条(实际是几十条触发条件)都会最终激发执行程序采取措施。因此，其存在的技术问题是：系统不采取分类处置的原则进行应急停止操作，虽然使平台升降暂时安全，但会使系统承受巨大的冲击，较大的能量损耗，即使系统操作者能明确故障的原因，也无法参与决策判断。
另外，采用上、下位机间双工通讯模式的工作方式是：设置中央控制站为上位机，通过一路现场总线(RS-485或光纤)将上位机及各从站(例如，桩腿驱动器、马达控制中心、就地控制站)相连接实现控制。这种方式存在的技术问题是：当总线出现故障时，下行的设备均出现故障，而无法与中央控制站通信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的安全保护控制系统采用单一保护、系统受到的冲击力较大、能量损耗大、通讯回路可靠性低以及下行的设备全部出现故障的概率较大等缺陷，提供一种用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统，该钻井平台升降机构包括若干根桩腿，每根该桩腿上设有3组马达，其特点在于，其包括一中央控制器、若干桩腿马达控制器和若干高度偏差控制器，该些高度偏差控制器与该些桩腿马达控制器对应设置且数量相同；
该中央控制器包括依次电连接的第一输入模块、第一处理器和第一输出模块；
该些桩腿马达控制器用于控制相应的该桩腿的马达的速度以及启停，其分别包括第二输入模块、与该第二输入模块电连接的第二输出模块、若干用于检测各桩腿的马达的故障信号的应急停止检测器、一个用于控制各桩腿的马达停止的应急停止开关和两个用于检测各桩腿的马达的速度的超速检测器，其中一个该桩腿马达控制器还包括电连接于第二输入模块和第二输出模块之间的第二处理器，且该第二处理器与第一处理器网络连接；
该中央控制器、该些桩腿马达控制器依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路，该应急停止检测器、第二输入模块、第二处理器、应急停止开关、第二输出模块依次电连接，各该超速检测器的一端与一超速传感器电连接，另一端通过相应的该桩腿马达控制器的第二输入模块与第二处理器电连接；
各该高度偏差控制器用于控制相应的各桩腿的管弦的高度偏差，且该些高度偏差控制器、其中一个该桩腿马达控制器依次网络连接，且形成有两个网络线路。
在本方案中，安全保护回路采用非单一保护形式，根据故障的级别，会对应采取不同的措施，从而在满足安全保护底线的前提下，保护好设备与人员安全，降低了系统受到的巨大冲击，同时降低了能源损耗；同时，该安全保护控制系统采用了环行网络回路结构，从而当单个故障点发生时，所有的从站均能通过环行网络回路保持正常运行，不受影响，并且即使失去一个通讯主站，整个安全保护控制系统的操作仍然不受影响，提高了该安全保护控制系统的可靠性。
较佳地，该桩腿马达控制器的数量为3个，其中依次为左桩腿马达控制器、右桩腿马达控制器和前桩腿马达控制器，且第二处理器设于该左桩腿马达控制器上。
较佳地，该中央控制器、左桩腿马达控制器、右桩腿马达控制器和前桩腿马达控制器通过通信线和通信接口依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路。
较佳地，该通信线为通信电缆或光纤。
较佳地，该中央控制器上设有一用于控制所有桩腿的马达停止的总应急停止开关，该总应急停止开关的一端与第一处理器电连接。
在本方案中，采用上述结构形式，即可以单独控制各桩腿的马达的运行状态，也可以整体上控制所有桩腿的马达的运行状态，提高了该安全保护控制系统的稳定性、灵活性和可靠性。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提高了该安全保护控制系统的稳定性和可靠性，在安全保护控制系统控制范围避免了钻井平台在升降时出现倾覆、跌落，保障了升降机构的正常运行；同时，降低了系统受到的巨大冲击，还降低了能源损耗。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的安全保护控制系统的结构示意图。
附图标记说明：
中央控制器：1 左桩腿马达控制器：2
右桩腿马达控制器：3 前桩腿马达控制器：4
左高度偏差控制器：5 右高度偏差控制器：6
前高度偏差控制器：7 第一处理器：8
第二处理器：9 应急停止开关：10
超速检测器：11 超速传感器：12
环形网络回路：13 通信线：14
通信接口：15
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
如图1所示，本发明用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统包括一中央控制器1、3个桩腿马达控制器和3个高度偏差控制器，该些高度偏差控制器与该些桩腿马达控制器对应设置，且3个桩腿马达控制器依次为左桩腿马达控制器2、右桩腿马达控制器3和前桩腿马达控制器4，3个高度偏差控制器依次为左高度偏差控制器5、右高度偏差控制器6、前高度偏差控制器7。其中，钻井平台升降机构包括3根桩腿，每根桩腿上设有3组马达和3组马达刹车器，3组马达和3组马达刹车器均分别对称均匀布置于每个桩腿的三个角上，对称均匀布置。
请根据图1予以理解，该中央控制器1包括依次电连接的第一输入模块、第一处理器8和第一输出模块。该些桩腿马达控制器用于控制相应的桩腿的马达的速度以及启停，其分别包括第二输入模块、与第二输入模块电连接的第二输出模块、若干应急停止检测器、一个应急停止开关10和两个超速检测器11。其中，应急停止检测器用于检测各桩腿的马达的故障信号；应急停止开关10用于控制各桩腿的马达停止；超速检测器11用于检测各桩腿的马达的速度。各桩腿的马达的故障信号可以为系统应急停止、升降单元超速停止、变频器过电流、变频器接地故障、变频器欠压、变频器缺相故障、马达负荷异常、变频器逆变单元过热、通信故障中的任意一种或多种。
另外，左桩腿马达控制器2上还包括电连接于第二输入模块和第二输出模块之间的第二处理器9，且该第二处理器9与第一处理器8通过光纤网络连接。第一处理器8与第二处理器9互为备用，当其中一个处理器出现故障时，另一处理器仍然正常运行，因此能够保证该安全保护控制系统的正常运行。
该中央控制器1、该些桩腿马达控制器依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路13。在本实施例中，该安全保护控制系统采用了环行网络回路结构，从而当单个故障点发生时，所有的从站均能通过环行网络回路保持正常运行，不受影响，并且即使失去一个通讯主站，整个安全保护控制系统的操作仍然不受影响，提高了该安全保护控制系统的可靠性。
此外，该应急停止检测器、第二输入模块、第二处理器9、应急停止开关10、第二输出模块依次电连接，各该超速检测器11的一端与一超速传感器12电连接，另一端通过相应的该桩腿马达控制器的第二输入模块与第二处理器9电连接。在本实施例中，安全保护回路采用非单一保护形式，根据故障的级别，会对应采取不同的措施，从而在满足安全保护底线的前提下，保护好设备与人员安全，降低了系统受到的巨大冲击，同时降低了能源损耗。
如图1所示，左高度偏差控制器5、右高度偏差控制器6、前高度偏差控制器7分别用于控制相应的左桩腿、右桩腿、后桩腿的管弦的高度偏差，且前高度偏差控制器7、右高度偏差控制器6、左高度偏差控制器5、左桩腿马达控制器2通过通信线14和通信接口15依次网络连接，且形成有两个网络线路。
进一步地，该中央控制器1、左桩腿马达控制器2、右桩腿马达控制器3和前桩腿马达控制器4通过通信线14和通信接口15依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路13。在本实施例中，该通信线14为通信电缆或光纤。
优选地，该中央控制器1上设有一用于控制所有桩腿的马达停止的总应急停止开关，该总应急停止开关的一端与第一处理器8电连接。这样即可以单独控制各桩腿的马达的运行状态，也可以整体上控制所有桩腿的马达的运行状态，提高了该安全保护控制系统的稳定性、灵活性和可靠性。
在顶部的中央控制器1是整个升降机构的一台处理器，通过光纤与位于钻井平台三个角上的桩腿马达控制器相联，显然当其中的任一通信线路发生故障，通信仍然能保持通畅，这就是网络冗余的实现。连接三处桩腿马达控制器的安全保护回路，是应急切断停止信号的传递路径，对于任一处触发的停止信号直接送紧停控制逻辑回路。同样对于桩腿弦管的高度偏差控制器，通过电缆连接桩腿上所有弦梁编码器，实现冗余的通信监测。
如图1所示，各应急停止检测器监测到相应的满足马达应急停止工况的故障信号送至桩腿马达控制器，通过辅助回路及输入模块进入第二处理器9或第一处理器8执行监控逻辑、安全逻辑，并通过对应的应急停止开关10直接由对应输出模块执行输出，直接使控制电源回路继电器动作，从而在硬件层面实现闭锁，实现对该桩腿所有马达的电源、马达刹车器的电源、变频器进线电源的电气闭锁，完成应急停止钻井平台升降的功能执行。
另外，当其中一个桩腿的马达超速时，两个超速传感器12分别将检测到的信号传递至超速监测器上，该桩腿马达控制器的输入模块接收到超速监测器的信号并传递至第二处理器9或第一处理器8，最终直接由对应输出模块执行输出，直接控制马达的速度。
此外，当一个桩腿上的三个角上的管弦高度不一致时，相对应的该高度偏差控制器将检测到的信号传递至第二处理器9或第一处理器8，最终直接由高度偏差控制器执行输出，直接控制马达的速度，从而调节三个角上的管弦高度，保证管弦高度一致。
综上所述，本发明提高了该安全保护控制系统的稳定性和可靠性，在安全保护控制系统控制范围避免了钻井平台在升降时出现倾覆、跌落，保障了升降机构的正常运行；同时，降低了系统受到的巨大冲击，降低了能源损耗。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于钻井平台升降机构的安全保护控制系统，该钻井平台升降机构包括若干根桩腿，每根该桩腿上设有3组马达，其特征在于，其包括一中央控制器、若干桩腿马达控制器和若干高度偏差控制器，该些高度偏差控制器与该些桩腿马达控制器对应设置且数量相同；
该中央控制器包括依次电连接的第一输入模块、第一处理器和第一输出模块；
该些桩腿马达控制器用于控制相应的该桩腿的马达的速度以及启停，其分别包括第二输入模块、第二输出模块、若干用于检测各桩腿的马达的故障信号的应急停止检测器、一个用于控制各桩腿的马达停止的应急停止开关和两个用于检测各桩腿的马达的速度的超速检测器，该些桩腿马达控制器中的其中一个桩腿马达控制器还包括电连接于第二输入模块和第二输出模块之间的第二处理器，且该第二处理器与第一处理器网络连接；
该中央控制器、该些桩腿马达控制器依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路，该应急停止检测器、第二输入模块、第二处理器、应急停止开关、第二输出模块依次电连接，各该超速检测器的一端与一超速传感器电连接，另一端通过相应的该桩腿马达控制器的第二输入模块与第二处理器电连接；
各该高度偏差控制器用于控制相应的各桩腿的管弦的高度偏差，且该些高度偏差控制器、该其中一个桩腿马达控制器依次网络连接，且形成有两个网络线路。
2.如权利要求1所述的安全保护控制系统，其特征在于，该桩腿马达控制器的数量为3个，其中依次为左桩腿马达控制器、右桩腿马达控制器和前桩腿马达控制器，且第二处理器设于该左桩腿马达控制器上。
3.如权利要求2所述的安全保护控制系统，其特征在于，该中央控制器、左桩腿马达控制器、右桩腿马达控制器和前桩腿马达控制器通过通信线和通信接口依次首尾连接形成有两个并行设置的环形网络回路。
4.如权利要求3所述的安全保护控制系统，其特征在于，该通信线为通信电缆或光纤。
5.如权利要求2-4中任意一项所述的安全保护控制系统，其特征在于，该中央控制器上设有一用于控制所有桩腿的马达停止的总应急停止开关，该总应急停止开关的一端与第一处理器电连接。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109763472B (zh) * 2019-03-14 2023-08-18 天津海科信达石油技术有限公司 自升式平台升降控制系统
CN111707387B (zh) * 2020-06-24 2022-06-10 广东韶钢松山股份有限公司 精炼炉测温枪提升装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201383793Y (zh) * 2009-04-16 2010-01-13 海尔海斯(西安)控制技术有限公司 自升式钻井船电气控制装置
CN102400455A (zh) * 2011-11-24 2012-04-04 武汉船用机械有限责任公司 一种海洋平台的升降应急控制装置
CN102444110A (zh) * 2011-09-28 2012-05-09 中国石油大学(华东) 一种海上多方位石油钻井自升式平台
CN203204388U (zh) * 2012-12-20 2013-09-18 海尔海斯(西安)控制技术有限公司 自升式平台钻井控制与数据采集装置
CN103643663A (zh) * 2013-11-04 2014-03-19 广东精铟机械有限公司 一种钻井平台升降单元控制系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080237173A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Remedial (Cyprus) Pcl Arm assembly and methods of passing a pipe from a first vessel to a second vessel using the arm assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201383793Y (zh) * 2009-04-16 2010-01-13 海尔海斯(西安)控制技术有限公司 自升式钻井船电气控制装置
CN102444110A (zh) * 2011-09-28 2012-05-09 中国石油大学(华东) 一种海上多方位石油钻井自升式平台
CN102400455A (zh) * 2011-11-24 2012-04-04 武汉船用机械有限责任公司 一种海洋平台的升降应急控制装置
CN203204388U (zh) * 2012-12-20 2013-09-18 海尔海斯(西安)控制技术有限公司 自升式平台钻井控制与数据采集装置
CN103643663A (zh) * 2013-11-04 2014-03-19 广东精铟机械有限公司 一种钻井平台升降单元控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
深水自升式钻井平台升降控制系统设计;马爱军等;《机械设计与制造工程》;20130831;第42卷(第8期);第60-63页全文 *

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