CN105716789A - 一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法 - Google Patents

一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法，其中上述装置包括了与海洋模块构件的支点数目相同的多个液压泵站，在每个液压泵站的液压端还连接有至少一个液压油缸，且液压泵站的输入端与子控制电箱的输出端连接，还包括了多个设于海洋模块构件的支点下方的称重单元，称重单元的输出端与子控制电箱的输入端连接，子控制电箱和主控制电箱之间进行双向通信，而上述方法包括了安装称重单元、液压泵站和液压油缸，完成油管及电缆安装，置零操作，称重及获取重心等步骤。通过上述结构及方法，本发明能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性。

Description

一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法
技术领域
本发明涉及海洋模块建造领域，特别是涉及了一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法。
背景技术
随着海洋石油发展的不断深入，其功能和复杂性不断提高，导致海洋大型钢结构体积越来越大、结构越来越复杂，海洋石油钻井平台单体自重常常达到数千吨甚至数万吨。
在海洋模块构件的建造过程中，由于种种原因，造成海洋模块构件的重心和重量分布不可控，而海洋模块构件的重量和重心分布是该构件在进行海上安装时的重要参数，其准确的重量和重心位置对选择浮吊和吊索起着决定性的作用。
因此，为提高海上吊装的安全性和科学性，在海洋模块构件预制完成后，对其重量和重心位置进行准确测量便变得十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法，其能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性。
本发明的技术方案是：
一种海洋模块构件的质量重心检测装置，用于针对海洋模块构件的各支点进行检测，该装置依次包括了顶升降落链模块、称重单元链模块、子控制电箱和主控制电箱，所述顶升降落链模块包括了与海洋模块构件的支点数目相同、并且与所述支点一一对应的多个液压泵站，在每个液压泵站的液压端还通过油管连接有至少一个液压油缸，同时连接于同一液压泵站的所述至少一个液压油缸均设于海洋模块构件的同一支点的下方，且所述液压泵站的驱动输入端与所述子控制电箱的驱动输出端连接；
所述称重单元链模块包括了多个设于海洋模块构件的支点下方的称重单元，并且其中在海洋模块构件的每个支点的下方均设有至少一个称重单元，同时所述称重单元的信号输出端通过电缆与所述子控制电箱的信号输入端连接；
所述子控制电箱和所述主控制电箱之间还通过有线通信模块或无线通信模块进行双向通信。
上述质量重心检测装置，其中所述液压泵站的驱动输入端为所述液压泵站中的电动机的输入端，所述称重单元采用液压式称重传感器、电容式称重传感器或者光电式称重传感器。
上述质量重心检测装置，其中所述称重单元的数目与所述液压油缸的数目相同，并且所述称重单元的位置与所述液压油缸的位置一一对应。
上述质量重心检测装置，其中所述液压油缸的放置方向和所述称重单元的放置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。
上述质量重心检测装置，其中位于所述海洋模块构件的同一支点下方的液压油缸和称重单元的数目与该支点处的理论吨位相匹配。
一种基于上述装置的海洋模块构件的质量重心检测方法，其包括以下步骤：
(1)安装称重单元、液压油缸及液压泵站：在海洋模块构件的各个支点的下方分别安置至少一个称重单元和至少一个液压油缸；
根据各支点所需提供的动力等级，配置相应的液压泵站，并通过油管将该液压泵站与对应支点处的液压油缸进行连接；
(2)分别配置子控制电箱和与子控制电箱进行双向通信的主控制电箱，并将称重单元的信号输出端通过电缆连接至子控制电箱的信号输入端，同时将子控制电箱的驱动输出端通过电缆连接至液压泵站的驱动输入端；
(3)进行置零调节，以获得对海洋模块构件进行同步顶升的基准；
(4)对海洋模块构件进行同步顶升，并使海洋模块构件完全离开地面并处于稳定状态；
(5)子控制电箱接收来自称重单元的数据，并将该数据进一步传送至主控制电箱进行处理和计算，进而最终获得海洋模块构件的各个支点的重量分布，并得出海洋模块构件的重心位置。
上述质量重心检测方法，其中在步骤(1)中，所述称重单元和液压油缸的安置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。
上述质量重心检测方法，其中在步骤(1)中，位于所述海洋模块构件各个支点下方的称重单元和液压油缸的数目均根据该支点处的理论吨位进行匹配设置。
上述质量重心检测方法，其中所述步骤(3)至步骤(5)在当海洋模块构件处于无风或者风力等级低的环境中时执行。
本发明的有益效果是：
1)通过综合采用上述结构，本发明能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性；
2)通过引入称重单元链模块，本发明消除了以往由于采用液压的方式而引起的重心飘移及重复精度差的问题；
3)本发明通过引入力均衡的概念和方式，取消了多点同步超静定的影响，从而能够满足大、小刚度构件升降的同步要求；
4)本发明通过模块化的设计，双闭环的采用，从而有效地将海洋模块构件的所有支点作为一个整体、连通的系统；
5)本发明的可操作性强，并且在操作时对海洋模块构件的影响小，避免因拖开距离过大而导致构件倾斜。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的称重结构及流程示意图；
图2是本发明的重量分布简示图。
图中：主控制电箱1，子控制电箱2，液压泵站3，液压油缸4，称重单元5，海洋模块构件6。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种海洋模块构件的质量重心检测装置，用于针对海洋模块构件的各支点进行检测，该装置依次包括了顶升降落链模块、称重单元链模块、子控制电箱2和主控制电箱1，其中顶升降落链模块包括了与海洋模块构件的支点数目相同、并且与支点一一对应的多个液压泵站3，在每个液压泵站3的液压端还通过油管连接有至少一个液压油缸4(如液压千斤顶)，同时连接于同一液压泵站3的至少一个液压油缸4均设于海洋模块构件6的同一支点的下方，且液压泵站3的驱动输入端与子控制电箱2的驱动输出端连接；称重单元链模块包括了多个设于海洋模块构件6的支点下方的称重单元5，并且其中在海洋模块构件6的每个支点的下方均设有至少一个称重单元5，同时称重单元5的信号输出端通过电缆与子控制电箱2的信号输入端连接；此外，子控制电箱2和主控制电箱1之间还通过有线通信模块或无线通信模块进行双向通信。
在上述结构中，顶升降落链模块主要考虑各个支点顶升及降落的同步性，既能实现小吨位多点支撑满足大型模块(即海洋模块构件)重量大的需要，也可克服由于多点超静定问题导致的大型模块局部受力过大的问题。
优选的，对于上述质量重心检测装置，其中液压泵站3的驱动输入端为液压泵站3中的电动机的输入端，其中的称重单元5可采用液压式称重传感器、电容式称重传感器或者光电式称重传感器。
优选的，对于上述质量重心检测装置，其中称重单元5的数目与液压油缸4的数目相同，并且称重单元5的位置与液压油缸4的位置一一对应。
优选的，对于上述质量重心检测装置，其中液压油缸4的放置方向和称重单元5的放置方向均垂直于海洋模块构件6的平面，以防止因偏载而导致的测量数据误差较大。
优选的，对于上述质量重心检测装置，其中位于海洋模块构件6的同一支点下方的液压油缸4和称重单元5的数目与该支点处的理论吨位相匹配。
相应地，基于上述装置，本发明公开了一种海洋模块构件的质量重心检测方法，其包括以下步骤：
(1)安装称重单元5、液压油缸4及液压泵站3：在海洋模块构件的各个支点的下方分别安置至少一个称重单元5和至少一个液压油缸4。
根据各支点所需提供的动力等级，配置相应的液压泵站3，并通过油管将该液压泵站3与对应支点处的液压油缸4进行连接。
(2)分别配置子控制电箱2和与子控制电箱2进行双向通信的主控制电箱1，并将称重单元5的信号输出端通过电缆连接至子控制电箱2的信号输入端，同时将子控制电箱2的驱动输出端通过电缆连接至液压泵站3的驱动输入端。
(3)进行置零调节，以获得对海洋模块构件6进行同步顶升的基准。这样，便可消除称重单元摆放平面的高度误差。
(4)对海洋模块构件6进行同步顶升，并使海洋模块构件6完全离开地面并处于稳定状态。此时，即可认为各支点的重量全部集中于称重单元5上。
(5)子控制电箱2接收来自称重单元5的数据，并将该数据进一步传送至主控制电箱1进行处理和计算，进而最终获得海洋模块构件6的各个支点的重量分布，并得出海洋模块构件6的重心位置。
其中在步骤(5)中，主控制电箱1是数据处理的核心，称重单元5的电信号反馈至主控制电箱1内进行处理和计算，便可观察各个支点的重量分布，并观察待称重模块的重心位置；而子控制电箱2则用于数据采集和下发，主控制电箱1下达命令至子控制电箱，子控制电箱2再下发至各个支点的液压系统(如液压泵站3)，同时，子控制电箱2还将每个支点的称重单元5的电信号进行采集，并统一提供给主控制电箱1。
相应地，作为优选，对于上述质量重心检测方法，其中在步骤(1)中，称重单元5和液压油缸4的安置方向均垂直于所述海洋模块构件6的平面。此外，在步骤(1)中，位于海洋模块构件6各个支点下方的称重单元5和液压油缸4的数目均根据该支点处的理论吨位进行匹配设置。
作为进一步的优选，对于上述质量重心检测方法，其中步骤(3)至步骤(5)在当海洋模块构件6处于无风或者风力等级低的环境中时执行。之所以将称重过程选择在风力等级低的环境中(进一步地，晴天更佳)进行，是因为待称重模块的体积大，从而导致其称重的准确度受环境影响较大。
综上所述，通过采用上述结构，本发明能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种海洋模块构件的质量重心检测装置，用于针对海洋模块构件的各支点进行检测，其特征在于：该装置依次包括了顶升降落链模块、称重单元链模块、子控制电箱和主控制电箱，所述顶升降落链模块包括了与海洋模块构件的支点数目相同、并且与所述支点一一对应的多个液压泵站，在每个液压泵站的液压端还通过油管连接有至少一个液压油缸，同时连接于同一液压泵站的所述至少一个液压油缸均设于海洋模块构件的同一支点的下方，且所述液压泵站的驱动输入端与所述子控制电箱的驱动输出端连接；
所述称重单元链模块包括了多个设于海洋模块构件的支点下方的称重单元，并且其中在海洋模块构件的每个支点的下方均设有至少一个称重单元，同时所述称重单元的信号输出端通过电缆与所述子控制电箱的信号输入端连接；
所述子控制电箱和所述主控制电箱之间还通过有线通信模块或无线通信模块进行双向通信。
2.如权利要求1所述的质量重心检测装置，其特征在于：所述液压泵站的驱动输入端为所述液压泵站中的电动机的输入端，所述称重单元采用液压式称重传感器、电容式称重传感器或者光电式称重传感器。
3.如权利要求1或2所述的质量重心检测装置，其特征在于：所述称重单元的数目与所述液压油缸的数目相同，并且所述称重单元的位置与所述液压油缸的位置一一对应。
4.如权利要求3所述的质量重心检测装置，其特征在于：所述液压油缸的放置方向和所述称重单元的放置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。
5.如权利要求4所述的质量重心检测装置，其特征在于：位于所述海洋模块构件的同一支点下方的液压油缸和称重单元的数目与该支点处的理论吨位相匹配。
6.一种基于权利要求1所述装置的海洋模块构件的质量重心检测方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)安装称重单元、液压油缸及液压泵站：在海洋模块构件的各个支点的下方分别安置至少一个称重单元和至少一个液压油缸；
根据各支点所需提供的动力等级，配置相应的液压泵站，并通过油管将该液压泵站与对应支点处的液压油缸进行连接；
(2)分别配置子控制电箱和与子控制电箱进行双向通信的主控制电箱，并将称重单元的信号输出端通过电缆连接至子控制电箱的信号输入端，同时将子控制电箱的驱动输出端通过电缆连接至液压泵站的驱动输入端；
(3)进行置零调节，以获得对海洋模块构件进行同步顶升的基准；
(4)对海洋模块构件进行同步顶升，并使海洋模块构件完全离开地面并处于稳定状态；
(5)子控制电箱接收来自称重单元的数据，并将该数据进一步传送至主控制电箱进行处理和计算，进而最终获得海洋模块构件的各个支点的重量分布，并得出海洋模块构件的重心位置。
7.如权利要求6所述的质量重心检测方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述称重单元和液压油缸的安置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。
8.如权利要求7所述的质量重心检测方法，其特征在于：在步骤(1)中，位于所述海洋模块构件各个支点下方的称重单元和液压油缸的数目均根据该支点处的理论吨位进行匹配设置。
9.如权利要求8所述的质量重心检测方法，其特征在于：所述步骤(3)至步骤(5)在当海洋模块构件处于无风或者风力等级低的环境中时执行。
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