CN105369791A - 一种齿轮齿条升降系统的控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条升降系统的控制方法及控制装置，属于海洋平台齿轮齿条升降系统领域。所述方法包括：获得多个液压马达的进油口压力P1和多个液压制动器的压力P2；根据当前海洋平台的工况计算每条所述桩腿的负载F；比较每条所述桩腿的负载F，获得所有所述负载F中的最大值和最小值的差值ΔF；当差值ΔF超过设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作。所述控制装置包括：获取模块、桩腿负载确定模块和控制模块。该方法结果可靠、实施简单。该装置能够准确的检测出桩腿负载是否平衡，且结构简单。

Description

一种齿轮齿条升降系统的控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及海洋平台齿轮齿条升降系统领域，特别涉及一种齿轮齿条升降系统的控制方法及控制装置。

背景技术

海洋平台齿轮齿条升降系统是目前广泛使用的一种海洋平台升降系统，与齿轮齿条升降系统配合的桩腿上固定有齿条，齿轮齿条升降系统包括多个升降单元，每个升降单元包括：液压马达、制动器和小齿轮，小齿轮与桩腿上的齿条啮合，液压马达的输出轴与小齿轮连接，制动器安装在液压马达的输出轴上，通过液压马达的驱动实现海洋平台的升降动作。

海洋平台在工作时，必须保持海洋平台的各个桩腿的负载相对平衡，使各个桩腿负载值相差不大，且相差的负载值应在一个允许范围内变动。如果桩腿负载不平衡，则可能导致部分桩腿因承载过大，而对该桩腿上的升降设备造成损害，同时若海洋平台载荷偏向于一边，会对海洋平台的整体平衡造成影响，严重时可能会导致海洋平台倾覆。因此，有必要对桩腿负载进行监控，避免因桩腿负载不平衡而带来安全问题。但是，目前无法直接对桩腿的负载进行检测，这样就不能知晓各个桩腿的负载是否平衡，为海洋平台带来很大的安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中不能确定桩腿的负载平衡，从而为海洋平台带来安全隐患的问题，本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统的控制方法及控制装置。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统的控制方法，所述方法包括：

获得每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2；

当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1的总和，n为每条所述桩腿上的液压马达的数量，f₁为设定系数；

当所述海洋平台的工况为降平台工况或降桩腿工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1与多个所述液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数；

当所述海洋平台的工况为所述静止工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：F＝∑P₁*f₃，其中，f₃为设定系数；

比较每条所述桩腿的负载F，获得所有所述负载F中的最大值和最小值的差值ΔF；

当所述差值ΔF超过设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作。

进一步地，f₁＝5.75～5.85，f₂＝8.45～8.55，f₃＝7.15～7.25。

具体地，所述设定值的取值范围为150-250ton。

优选地，所述设定值为200ton。

具体地，每个所述液压马达的进油口压力P1采用安装在所述液压马达的进油口处的液压马达压力传感器获得，每个所述液压制动器的进油口压力P2采用安装在所述液压制动器的进油口处的液压制动器压力传感器获得。

另一方面，本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统的控制装置，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2；

桩腿负载确定模块，用于当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1的总和，n为每条所述桩腿上的液压马达的数量，f₁为设定系数；

当所述海洋平台的工况为所述降平台工况或所述降桩腿工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1与多个所述液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数；

当所述海洋平台的工况为静止工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：F＝∑P₁*f₃，其中，f₃为设定系数；

控制模块，用于比较每条所述桩腿的负载F，获得所有所述负载F的最大值和最小值的差值ΔF，并比较所述差值ΔF与设定值范围，当所述差值ΔF超过所述设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作。

具体地，f₁＝5.75～5.85，f₂＝8.45～8.55，f₃＝7.15～7.25。

具体地，所述设定值的取值范围为150-250ton。

进一步地，所述设定值为200ton。

进一步地，所述获取模块包括：

多个液压马达压力传感器，用于检测所述多个液压马达的进油口压力P1；

多个液压制动器压力传感器，用于检测所述多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的齿轮齿条升降系统的控制方法，通过检测液压马达和液压制动器在工作过程中的进油口压力，并计算得出每条桩腿的负载，比较所有负载从而得到所有负载中的最大值和最小值的差值，将差值与设定值进行比较，进而判断出桩腿负载是否平衡，该方法结果可靠、实施简单，具有较高的经济效益。本发明实施例提供的齿轮齿条升降系统的控制装置包括获取模块、桩腿负载确定模块和控制模块，获取模块用于获取多个液压马达和多个液压制动器在工作过程中的进油口压力，并通过桩腿负载确定模块计算得出每条桩腿的负载，再由控制模块比较所有负载从而得到所有负载中的最大值和最小值的差值，将差值与设定值进行比较，进而判断出桩腿负载是否平衡，该装置能够准确的检测出桩腿负载是否平衡，且结构简单，具有较高的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的齿轮齿条升降系统的控制方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的齿轮齿条升降系统的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了便于理解本发明，先简单介绍海洋平台及其齿轮齿条升降系统的结构。

海洋平台通常包括船体和多条桩腿，每条桩腿上固定有齿条，齿轮齿条升降系统包括固定在船体上安装架、多个齿轮、多个液压马达和多个安装在液压马达输出轴上的液压制动器，每个齿条的两侧布置有多个齿轮，且多个齿轮分别与齿条啮合，多个液压马达分别驱动多个齿轮转动，使齿轮能够在齿条上行走，从而实现多个液压马达带动桩腿实现升降平台等动作。

实施例一

本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统的控制方法，如图1所示，该方法包括：

步骤100：获得每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2。

步骤200：根据当前海洋平台的工况通过公式计算出每条桩腿的负载F，海洋平台的工况包括升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况、预压载工况、降平台工况、降桩腿工况和静止工况。

其中，当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条桩腿上对应的多个液压马达的压力P1的总和，n为每条桩腿上的液压马达的数量，f₁为设定系数，在一般情况下f₁＝5.75～5.85，在本实施例中f₁＝5.8，且f₁的取值可以根据具体情况进行调整；其中，升平台工况是指海洋平台升起的工况；拔桩腿工况是指将桩腿从海底泥中拔出；升桩腿工况是指将桩腿从海底泥中拔出后提升桩腿的工况；预压载工况是用压载水来模拟海洋平台在作业过程中可能遭遇的环境载荷和重力载荷的工况。

当海洋平台的工况为降平台工况或降桩腿工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条桩腿上对应的多个液压马达的压力P1与多个液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数，在一般情况下f₂＝8.45～8.55，在本实施例中f₂＝8.5，且f₂的取值可以根据具体情况进行调整；其中，降平台工况是指海洋平台下降的工况；降桩腿工况是指将桩腿下降的工况。

当海洋平台的工况为静止工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝∑P₁*f₃，

其中，f₃为计算系数，在一般情况下f₃＝7.15～7.25，在本实施例中f₃＝7.2，且f₃的取值可以根据具体情况进行调整。

步骤300：比较每条桩腿的负载F，获得所有负载F中的最大值和最小值的差值ΔF。

步骤400：当差值ΔF超过设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作，当差值ΔF未超过设定值时，则重复步骤100～300。

差值ΔF超过设定值表示桩腿负载不平衡，此时控制齿轮齿条升降系统停止工作可以有效保证海洋平台的安全；而差值ΔF未超过设定值表示桩腿负载平衡，则海洋平台可以继续处于当前工况。

具体地，设定值的取值范围为150-250ton，该设定值的取值可根据海洋平台的实际重量、各桩腿的承载重量及海洋平台对桩腿负荷平衡性的要求而定，在本实施例中设定值为200ton。

具体地，每个液压马达的进油口压力P1采用安装在液压马达的进油口处的液压马达压力传感器获得，每个液压制动器的进油口压力P2采用安装在液压制动器的进油口处的液压制动器压力传感器获得。其中，液压马达压力传感器可以安装在与液压马达的进油口连通的管路上，液压制动器压力传感器可以安装在与液压制动器的进油口连通的管路上。

进一步地，液压马达压力传感器和液压制动器压力传感器将检测的压力信号发送至桩腿负载确定模块，并由桩腿负载确定模块计算每条桩腿的负载。

本发明实施例提供的齿轮齿条升降系统的控制方法，通过检测液压马达和液压制动器在工作过程中的压力，并计算得出每条桩腿的负载，比较所有负载从而得到所有负载中的最大值和最小值的差值，将差值与设定值进行比较，进而判断出桩腿负载是否平衡，该方法结果可靠、实施简单，具有较高的经济效益。

实施例二

本发明实施例提供一种齿轮齿条升降系统的控制装置，该装置包括：

获取模块1，用于获取每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2；

桩腿负载确定模块2，用于当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条桩腿上对应的多个液压马达的压力P1的总和，f₁为设定系数，n为每条桩腿上的液压马达的数量，在一般情况下f₁＝5.75～5.85，在本实施例中f₁＝5.8，且f₁的取值可以根据具体情况进行调整；其中，升平台工况是指海洋平台升起的工况；拔桩腿工况是指将桩腿从海底泥中拔出；升桩腿工况是指将桩腿从海底泥中拔出后提升桩腿的工况；预压载工况是用压载水来模拟海洋平台在作业过程中可能遭遇的环境载荷和重力载荷的工况。

当海洋平台的工况为降平台工况或降桩腿工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条桩腿上对应的多个液压马达的压力P1与多个液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数，在一般情况下f₂＝8.45～8.55，在本实施例中f₂＝8.5，且f₂的取值可以根据具体情况进行调整；其中，降平台工况是指海洋平台下降的工况；降桩腿工况是指将桩腿下降的工况。

当海洋平台的工况为静止工况时，根据以下公式计算每条桩腿的负载F：

F＝∑P₁*f₃，

其中，f₃为计算系数，在一般情况下f₃＝7.15～7.25，在本实施例中f₃＝7.2，且f₃的取值可以根据具体情况进行调整。

控制模块3，用于比较每条桩腿的负载F，获得所有负载F中的最大值和最小值的差值ΔF，并比较差值ΔF与设定值范围，当差值ΔF超过设定值时，则桩腿负载不平衡，齿轮齿条升降系统停止工作，当差值ΔF未超过设定值时，则桩腿负载平衡，重复以上步骤。

具体地，设定值的取值范围可以为150-250ton，在本实施例中设定值为200ton，在其他实施例中，差值设定值的取值可根据海洋平台的总负载的不同进行调整。

进一步地，获取模块包括：多个液压马达压力传感器，用于检测多个液压马达的进油口压力P1；多个液压制动器压力传感器，用于检测多个与液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2。

具体地，在本实施例中，桩腿负载确定模块2可以为桩腿控制单元处理器。

具体地，在本实施例中，控制模块3可以为集中控制台。

本发明实施例提供的齿轮齿条升降系统的控制装置包括获取模块、桩腿负载确定模块和控制模块，获取模块用于获取多个液压马达和多个液压制动器在工作过程中的进油口压力，并通过桩腿负载确定模块计算得出每条桩腿的负载，再由控制模块比较所有负载从而得到所有负载中的最大值和最小值的差值，将差值与设定值进行比较，进而判断出桩腿负载是否平衡，该装置能够准确的检测出桩腿负载是否平衡，且结构简单，具有较高的经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮齿条升降系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获得每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2；

当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1的总和，n为每条所述桩腿上的液压马达的数量，f₁为设定系数；

当所述海洋平台的工况为降平台工况或降桩腿工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1与多个所述液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数；

当所述海洋平台的工况为所述静止工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：F＝∑P₁*f₃，其中，f₃为设定系数；

比较每条所述桩腿的负载F，获得所有所述负载F中的最大值和最小值的差值ΔF；

当所述差值ΔF超过设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，f₁＝5.75～5.85，f₂＝8.45～8.55，f₃＝7.15～7.25。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述设定值的取值范围为150-250ton。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述设定值为200ton。

5.根据权利要求1-4任一项所述的控制方法，其特征在于，每个所述液压马达的进油口压力P1采用安装在所述液压马达的进油口处的液压马达压力传感器获得，每个所述液压制动器的进油口压力P2采用安装在所述液压制动器的进油口处的液压制动器压力传感器获得。

6.一种齿轮齿条升降系统的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取每条桩腿对应的多个液压马达的进油口压力P1和多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2；

桩腿负载确定模块，用于当海洋平台的工况为升平台工况、拔桩腿工况、升桩腿工况或预压载工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝(∑P₁-0.3*n)*f₁，

其中，∑P₁为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1的总和，n为每条所述桩腿上的液压马达的数量，f₁为设定系数；

当所述海洋平台的工况为所述降平台工况或所述降桩腿工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：

F＝∑(P₁-P₂)*f₂，

其中，∑(P₁-P₂)为每条所述桩腿上对应的多个所述液压马达的压力P1与多个所述液压制动器的压力P2之差的总和，f₂为设定系数；

当所述海洋平台的工况为静止工况时，根据以下公式计算每条所述桩腿的负载F：F＝∑P₁*f₃，其中，f₃为设定系数；

控制模块，用于比较每条所述桩腿的负载F，获得所有所述负载F的最大值和最小值的差值ΔF，并比较所述差值ΔF与设定值，当所述差值ΔF超过所述设定值时，则控制齿轮齿条升降系统停止工作。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，f₁＝5.75～5.85，f₂＝8.45～8.55，f₃＝7.15～7.25。

8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述设定值的取值范围为150-250ton。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述设定值为200ton。

10.根据权利要求6-9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述获取模块包括：

多个液压马达压力传感器，用于检测所述多个液压马达的进油口压力P1；

多个液压制动器压力传感器，用于检测所述多个与所述液压马达一一对应的液压制动器的进油口压力P2。