CN105240334B - 一种隔水管动力猫道控制系统 - Google Patents

Abstract

一种隔水管动力猫道控制系统，由包括多路阀、梭阀、平衡阀、单向阀、制动器、编码器、马达组成的液压系统驱动梭车在导轨上实现速度可调节的随动功能和带恒定负载背压的随动功能。本发明不仅可以根据实际需要调节隔水管输送速度，还可根据实际工况来调节拖动隔水管向前移动所需要的外力，从而使得拖动过程中不会因梭车行驶阻力的变化或因船式钻井平台本身存在的冲击而造成梭车瞬间失速，避免了梭车和隔水管造成的损坏。

Description

一种隔水管动力猫道控制系统

技术领域

本发明涉及一种隔水管动力猫道，属于海洋钻井装备。

背景技术

隔水管动力猫道是海洋钻井平台隔水管处理系统的关键机具之一，承担着将隔水管吊机从主甲板储存区取出的隔水管运输到隔水管吊卡位置或将隔水管吊卡放下的隔水管运输到隔水管吊机抓取位置的任务。现有隔水管动力猫道控制系统普遍存在自动化程度低、运输效率低等缺点，且极易造成隔水管的损坏。

如图1所示，现有隔水管动力猫道控制系统包括多路阀1、油箱2、二位三通电磁阀3、第一梭阀4、第二梭阀5、第一平衡阀6、截止阀7、第一单向阀8、马达9、制动器10、编码器11、第二单向阀12、第二平衡阀13，其连接关系如下：

其中，多路阀1油口A与第一平衡阀6的回油口A相连，第一平衡阀6的进油口B与马达9油口A相连，马达9油口B连接到第二平衡阀13的进油口B，第二平衡阀13的回油口A与多路阀1的油口B相连形成马达正反转基本回路；

其中，二位三通电磁阀3的进油口P与多路阀1的进油口M相连，其回油口T接油箱2，其油口A与第一梭阀4的第一选择油口a相连；第一梭阀4的第二选择油口b连接到第二平衡阀13的回油口A与多路阀1的油口B之间的油路上，其出油口c与第二梭阀5的第二选择油口b相连；第二梭阀5的第一选择油口a连接到第一平衡阀6的回油口A与多路阀1的油口A之间的油路上，其出油口c连接到制动器10上构成系统的解制动油路；

其中，第一单向阀8的出油口b连接到马达9与第一平衡阀6之间的油路上，其进油口a与第二单向阀12进油口a连接到油箱2；第二单向阀12的出油口b接到马达9与第二平衡阀13之间的油路上构成系统补油路；

其中，截止阀7一端连接到第一单向阀8与第一平衡阀6之间的油路上，另外一端连接到第二单向阀12与第二平衡阀13之间的油路上；

其中，马达9泄漏口D与多路阀泄漏口D与泄油管D相连。

该控制系统可以实现两种运行工况：一种是由输油管P输入的压力油经过多路阀1和编码器11的闭环控制驱动马达正反转，实现隔水管运输的精确定位；另外一种是在外力的拖动下驱动马达9自由旋转，从而实现马达所驱动梭车119的跟随运动。

当马达做自由旋转时，截止阀7打开，二位三通电磁阀3得电，阀芯工作在右位；从输油管P输入的压力油从多路阀1的进油口M输出，经二位三通电磁阀3、第一梭阀4、第二梭阀5输入到制动器10有杆腔，解开制动。此时在压力油的作用下第一梭阀4的阀芯工作在右位，第二梭阀5的阀芯处于左位。马达9在外力拖拽下沿受力方向运动，油液在马达9与截止阀7形成的回路中循环，马达9从泄漏口D泄漏的油通过回油管R从油箱吸油补给。

这种回路虽然能够实现马达自由旋转，但却存在明显的缺陷：首先，因为截止阀只有开和关两种状态，决定了马达的自由随动速度不可调节，造成了隔水管在拖拽过程中的不可控性；同时，一般截止阀的通流面积均较大，使得马达在行驶阻力较小的情况发生失速的危险情况，使得隔水管与梭车，梭车与限位块之间产生撞击，造成梭车乃至隔水管的损坏，严重影响隔水管动力猫道的使用寿命。

发明内容

本发明在于解决隔水管动力猫道控制系统驱动梭车运动时出现的上述缺陷。

为此，本发明提供了一种隔水管动力猫道控制系统，由包括多路阀、梭阀、平衡阀、单向阀、制动器、编码器、马达组成的液压系统驱动梭车在导轨上运动，其特征在于：上述梭阀由第一梭阀、第二梭阀组成，上述平衡阀由第一平衡阀、第二平衡阀组成，上述单向阀由第一单向阀、第二单向阀组成；上述液压系统还包括直通溢流阀、二位四通电磁阀、二位三通电磁阀、单向节流阀、二位二通液控阀、先导溢流阀、节流阀；

其中，二位三通电磁阀的进油口P与多路阀的进油口M相连，其回油口T接泄油管，其油口A与第一梭阀的第一选择油口a相连；第一梭阀的第二选择油口b连接到第二平衡阀的回油口A与多路阀的出油口b之间的油路上，其出油口c与第二梭阀的第二选择油口b相连；第二梭阀的第一选择油口a连接到第一平衡阀的回油口A与多路阀的油口A之间的油路上，其出油口c与单向节流阀一端相连；单向节流阀另一端连接到制动器上构成解制动油路；

第一单向阀的出油口b接到马达与第一平衡阀之间的油路上，其进油口a与第二单向阀的进油口a相连并接到回油管，第二单向阀出油口b接到马达与第二平衡阀之间的油路上构成补油路；

先导溢流阀的进油口P接在马达的油口A与第一单向阀之间的油路上，其回油口T接马达的出油口b与第二单向阀之间的油路上，其X先导油口接到二位四通电磁阀的进油口P上；二位四通电磁阀的油口B用堵头堵住，其回油口T接泄油管，其油口A接到直动溢流阀的进油口上；直动溢流阀的回油口与泄油管相连；

二位二通液控阀一端接在第一单向阀和第一平衡阀的油路上，另一端与节流阀相连，其液控口与二位三通电磁阀油口A相连；节流阀另一端在接到第二单向阀与第二平衡阀之间的油路上；

马达的泄漏油口与多路阀的泄漏口与泄油管相连。

该发明中，当二位三通电磁阀得电，阀芯打向上位；从输油管输入的压力油从多路阀的进油口M输送到二位三通电磁阀，然后分为两路：

一路经第一梭阀、第二梭阀、单向节流阀输入到制动器有杆腔，解开制动；此时在压力油的作用下第一梭阀的阀芯打向右位，第二梭阀的阀芯处于左位；

另外一路直接输送到二位二通液控阀控制油口，使得液控阀阀芯打向下位，接通回路。

马达在外力拖拽下沿受力方向自由转动，驱动梭车沿导轨输送隔水管；油液在马达、二位二通液控阀和节流阀形成的回路中循环，马达从泄漏口D泄漏的油通过回油管R从油箱吸油补给。该过程中，可以通过改变节流阀的开口面积来调节马达的转速，从而可以根据实际需要调节隔水管输送速度，使得系统操作更加人性化。

该发明中，当节流阀完全关闭，二位三通电磁阀得电，阀芯打向上位；二位四通电磁阀得电，阀芯打向上位；先导溢流阀的溢流压力由直动溢流阀设定压力决定（设定为一较小值）；从输油管输入的压力油经多路阀的进油口M、二位三通电磁阀、第一梭阀、第二梭阀、单向节流阀输入到制动器有杆腔，解开制动。此时在压力油的作用下第一梭阀的阀芯打向右位，第二梭阀的阀芯处于左位。

马达在外力拖拽下沿受力方向自由转动，驱动梭车沿导轨输送隔水管；油液在马达与先导溢流阀形成的回路中循环，马达从泄漏口D泄漏的油通过回油管R从油箱吸油补给。该过程中，因为在马达的回油油口A侧增加了一恒定的负载背压，且可以根据实际工况来调节背压大小，因此拖动隔水管向前移动就需要更大的外力。这就使得在拖动过程中不会因为梭车行驶阻力的变化（隔水管在梭车上形成的正压力变化引起的行驶阻力变化）或因船式钻井平台本身存在的冲击造成梭车瞬间失速，对梭车和隔水管造成损坏。

作为进一步优化，本发明的隔水管动力猫道控制系统，其特征还在于：上述液压系统还包括用于测量解制动压力的压力传感器连接在上述二位三通电磁阀的油口A上。

作为一种优选，本发明的隔水管动力猫道控制系统，其特征还在于：马达经链传动驱动梭车在导轨上前后运动。

作为进一步改进，本发明的隔水管动力猫道控制系统，其特征还在于：上述导轨固定于大车上；上述多路阀的油口A与上述第一平衡阀的回油口A相连，上述第一平衡阀的进油口B与上述马达的油口A相连，上述马达的出油口B连接到上述第二平衡阀的进油口B，上述第二平衡阀的回油口A与上述多路阀的油口B相连，上述连接共同形成马达正反转基本回路，驱动大车前后运动。

作为进一步改进，本发明的隔水管动力猫道控制系统，其特征还在于：上述大车上固定有支撑座，支撑座、梭车相对应、分别位于导轨两端；支撑座上安装有检测隔水管离开的接近开关。两种随动功能之间可以远程控制切换，还可以实现大车运送到梭车随动的自动切换：当编码器判定隔水管动力猫道处于可随动区域时，安装在支撑座上的接近开关如果检测到隔水管离开支撑座（即隔水管吊卡将隔水管吊起时），则给出信号控制梭车在选择的随动功能下运动。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为现有隔水管动力猫道控制系统的原理图；

图2为本发明的隔水管动力猫道控制系统的原理图；

图3为本发明的隔水管动力猫道控制系统所在的隔水管动力猫道的总体结构示意图；

附图中标记：1-多路阀、2-油箱、3-二位三通电磁阀、4-第一梭阀、5-第二梭阀、6-第一平衡阀、7-截止阀、8-第一单向阀、9-马达、10-制动器、11-编码器、12-第二单向阀、13-第二平衡阀；

101-多路阀、102-直通溢流阀、103-二位四通电磁阀、104-二位三通电磁阀、105-压力传感器、106-第一梭阀、107-第二梭阀、108-单向节流阀、109-第一平衡阀、110-液控二位二通液控阀、111-第一单向阀、112-制动器、113-编码器、114-马达、115-先导溢流阀、116-第二单向阀、117-节流阀、118-第二平衡阀；

119-梭车、120-链传动、121-导轨、122-接近开关、123-支撑座、124-大车。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图2所示，本实施例包含有多路阀101、直通溢流阀102、二位四通电磁阀103、二位三通电磁阀104、压力传感器105、第一梭阀106、第二梭阀107、单向节流阀108、第一平衡阀109、液控二位二通液控阀110、第一单向阀111、制动器112、编码器113、马达114、先导溢流阀115、第二单向阀116、节流阀117、第二平衡阀118。

多路阀101油口A与第一平衡阀109的回油口A相连，第一平衡阀109的进油口B与马达114油口A相连，马达114油口B连接到第二平衡阀118的进油口B，第二平衡阀118的回油口A与多路阀101的油口B相连形成马达114正反转基本回路，驱动大车124前后运动。

二位三通电磁阀104的进油口P与多路阀101的进油口M相连，回油口T接泄油管D，油口A与第一梭阀106的第一选择油口a相连，第一梭阀106的第二选择油口b连接到第二平衡阀118的油口A与多路阀1的油口B之间的油路上，出油口c与第二梭阀107的第二选择油口b相连，第二梭阀107的第一选择油口a连接到第一平衡阀109的油口A与多路阀101的油口A之间的油路上，出油口c与单向节流阀108一端相连，单向节流阀108另一端连接到制动器112上构成系统的解制动油路，压力传感器105连接在二位三通电磁阀油口A上，用于测量解制动压力。

第一单向阀111出油口b接到马达114与第一平衡阀109之间的油路上，进油口a与第二单向阀116进油口a相连并接到回油管Ｒ，第二单向阀116出油口b接到马达114与第二平衡阀118之间的油路上构成系统补油路。

先导溢流阀115的进油口P接在马达114的油口A与第一单向阀111之间的油路上，回油口T接马达114的油口B与第二单向阀116之间的油路上，先导油口X接到二位四通电磁阀103的进油口P上，二位四通电磁阀103的油口B用堵头堵住，回油口T接泄油管D，油口A接到直动溢流阀102的进油口上，直动溢流阀102的回油口与泄油管D相连。

二位二通液控阀110一端接在第一单向阀111和第一平衡阀109的油路上，另一端与节流阀117相连，其液控口与二位三通电磁阀油口A相连， 节流阀117另一端在接到第二单向阀116与第二平衡阀118之间的油路上。

马达泄漏口D与多路阀101泄漏口D与泄油管D相连。

图3所示，外力驱动马达114自由转动，马达114通过链传动120可带动梭车119在导轨121上实现两种直线随动功能：速度可调节的随动功能和带恒定负载背压的随动功能。同时，马达114也可驱动大车124前后运动。

本实施例中，实现速度可调节的随动功能的工作原理为：

二位三通电磁阀104得电，阀芯打向上位；从输油管P输入的压力油从多路阀101的进油口M输送到二位三通电磁阀104，然后分为两路；一路经第一梭阀106、第二梭阀107、单向节流阀108输入到制动器112有杆腔，解开制动；此时在压力油的作用下第一梭阀106的阀芯打向右位，第二梭阀107的阀芯处于左位；另外一路直接输送到二位二通液控阀110控制油口，使得液控阀阀芯打向下位，接通回路；马达114在外力拖拽下沿受力方向自由转动，驱动梭车119沿导轨121输送隔水管；油液在马达114、 二位二通液控阀110和节流阀 117形成的回路中循环，马达114从泄漏口D泄漏的油通过回油管R从油箱吸油补给。

该功能实现过程中，可以通过改变节流阀117的开口面积来调节马达114的转速，从而可以根据实际需要调节隔水管输送速度，使得系统操作更加人性化。

本实施例中，实现带恒定负载背压的随动功能的工作原理为：

节流阀117完全关闭，二位三通电磁阀104得电，阀芯打向上位；二位四通电磁阀103得电，阀芯打向上位；先导溢流阀115的溢流压力由直动溢流阀102设定压力决定（设定为一较小值）；从输油管P输入的压力油经多路阀101的进油口M、二位三通电磁阀104、第一梭阀106、第二梭阀107、单向节流阀108输入到制动器112有杆腔，解开制动；此时在压力油的作用下第一梭阀106的阀芯打向右位，第二梭阀107的阀芯处于左位；马达114在外力拖拽下沿受力方向自由转动，驱动梭车119沿导轨121输送隔水管；油液在马达114与先导溢流阀115形成的回路中循环，马达114从泄漏口D泄漏的油通过回油管R从油箱吸油补给。

该功能实现过程中，因为在马达114的回油油口A侧增加了一恒定的负载背压，且可以根据实际工况来调节背压大小，因此拖动隔水管向前移动就需要更大的外力。这就使得在拖动过程中不会因为梭车行驶阻力的变化（隔水管在梭车上形成的正压力变化引起的行驶阻力变化）或因船式钻井平台本身存在的冲击造成梭车瞬间失速，对梭车和隔水管造成损坏。

上述两种随动功能之间可以远程控制切换，还可以实现大车124运送到梭车119随动的自动切换：当编码器113判定隔水管动力猫道处于可随动区域时，安装在支撑座上的接近开关122如果检测到隔水管离开支撑座（即隔水管吊卡将隔水管吊起时），则给出信号控制梭车119在选择的随动功能下运动。

同时，发明中通过在制动油路上加入单向节流阀108，使得可以通过调节节流阀的开度，来控制制动器112的关闭时间，以确保梭车119停止后制动器再关闭，从而减小了冲击，提高了制动器的可靠性。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (5)

1.一种隔水管动力猫道控制系统，多路阀、梭阀、平衡阀、单向阀、制动器、编码器、马达组成的液压系统驱动梭车在导轨上运动，其特征在于：上述梭阀由第一梭阀、第二梭阀组成，上述平衡阀由第一平衡阀、第二平衡阀组成，上述单向阀由第一单向阀、第二单向阀组成；上述液压系统还包括直动溢流阀、二位四通电磁阀、二位三通电磁阀、单向节流阀、二位二通液控阀、先导溢流阀、节流阀；

其中，二位三通电磁阀的进油口P与多路阀的进油口相连，其回油口T接泄油管，其油口A与第一梭阀的第一选择油口相连；第一梭阀的第二选择油口连接到第二平衡阀的回油口与多路阀的油口B之间的油路上，其出油口与第二梭阀的第二选择油口相连；第二梭阀的第一选择油口连接到第一平衡阀的回油口与多路阀的油口A之间的油路上，其出油口与单向节流阀一端相连；单向节流阀另一端连接到制动器上构成解制动油路；

第一单向阀的出油口接到马达与第一平衡阀之间的油路上，其进油口与第二单向阀的进油口连接到回油管，第二单向阀出油口接到马达与第二平衡阀之间的油路上构成补油路；

先导溢流阀的进油口P接在马达的油口A与第一单向阀之间的油路上，其回油口T接在马达的油口B与第二单向阀之间的油路上，其先导油口X接到二位四通电磁阀的进油口P上；二位四通电磁阀的油口B用堵头堵住，其回油口T接泄油管，其油口A接到直动溢流阀的进油口上；直动溢流阀的回油口与泄油管相连；

二位二通液控阀一端接在第一单向阀和第一平衡阀之间的油路上，另一端与节流阀相连，其液控口与二位三通电磁阀的油口A相连；节流阀另一端连接到第二单向阀与第二平衡阀之间的油路上；

马达的泄漏油口与多路阀的泄漏油口与泄油管相连。

2.根据权利要求1所述的隔水管动力猫道控制系统，其特征在于：上述液压系统还包括用于测量解制动压力的压力传感器，上述压力传感器连接在上述二位三通电磁阀的油口A上。

3.根据权利要求2所述的隔水管动力猫道控制系统，其特征在于：马达经链传动驱动梭车在导轨上前后运动。

4.根据权利要求1或3所述的隔水管动力猫道控制系统，其特征在于：上述导轨固定于大车上；上述多路阀的油口A与上述第一平衡阀的回油口相连，上述第一平衡阀的进油口与上述马达的油口A相连，上述马达的油口B连接到上述第二平衡阀的进油口，上述第二平衡阀的回油口与上述多路阀的出油口B相连，上述连接共同形成马达正反转基本回路，驱动大车前后运动。

5.根据权利要求4所述的隔水管动力猫道控制系统，其特征在于：上述大车上固定有支撑座，支撑座、梭车相对应且分别位于导轨两端；支撑座上安装有检测隔水管离开的接近开关。