CN106794893A - 用于控制和监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻探船中钻探设备的辅助装置的控制装置和方法。根据本发明的一个实施方式，所述钻探船中钻探设备的辅助装置的控制装置包括：钻探设备控制器，其将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；以及DC/AC转换器，其在从所述钻探设备控制器接收到所述主装置执行命令时，将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置，并且当所述辅助装置正常操作时操作所述主装置，其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻探船，更具体地，涉及一种用于控制和监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置和方法。
背景技术
随着快速的工业化和工业发展，石油等资源的使用量逐渐增加，因此稳定的石油生产和供应已成为全球级的重要问题。
因此，由于缺乏经济可行性而忽略的较小边际油田或深海油田的开发现在正在出现。因此，随着海底采矿技术的发展，设置有适于在这种油田中使用的石油钻探设备的海上工厂的开发正在积极地进行。
海上工厂设置有各种类型的钻探相关设备，例如井架系统、绞车、顶驱设备、泥浆泵、水泥泵、立管和钻管，以便执行钻探海底存在的石油或天然气。
绞车执行钻管的升降和壳体的插入等，并且包括滚筒和马达。滚筒由马达提供动力，以卷绕或展开用于控制钻管的升降的钢丝绳。可以调节马达的转速以调节滚筒的转速，从而能够调节钻管的速度。
顶驱设备在钻探操作中为钻探和管道紧固提供动力。
泥浆被插入钻管中，以防止钻头由于在钻探操作期间产生的热而过热，并且通过提供润滑来促进钻探操作。然后，泥浆通过钻头逸出，并通过泥浆泵穿过壳体和立管返回钻探船，所述泥浆泵提供用于输送储存在泥浆池中的钻探操作用泥浆的泵送力。
海上工厂分为停泊在近岸一点以进行钻探操作的固定平台和能在3000米或以上的海洋深度进行钻探操作的浮式海上工厂。
浮式海上工厂设置有多个推进器作为主推进装置或用于计算机辅助动态定位的推进装置。推进器位于船的底部以改变螺旋桨的操作方向，并且用于普通航海或在没有拖轮的情况下靠自己的力量在运河中航行或者进入/离开港口。推进器由与其连接的推进电动机提供动力。
首先，将参考图1描述根据现有技术的电力供给系统。图1是根据现有技术的钻探船的电力供给系统的图。
参考图1，将由发电机110产生的交流电供应到与第一交流(AC)/直流(DC)转换器121、第二AC/DC转换器122和第三AC/DC转换器123连接的AC总线。
第一AC/DC转换器121将从AC总线提供的交流电转换成直流电并将该直流电供应到第一DC总线131，并且DC/AC转换器171将从第一DC总线131提供的直流电转换为交流电并将该交流电供应到第一推进电动机181。
第二AC/DC转换器122将从AC总线供应的交流电转换成直流电并将该直流电供应到第二DC总线132，并且DC/AC转换器172将从第二DC总线132提供的直流电转换为交流电并将该交流电供应到第二推进电动机182。
第三AC/DC转换器123将从AC总线提供的交流电转换成直流电并将该直流电供应到第三DC总线133，并且多个DC/AC转换器141-149连接到第三DC总线133。DC/AC转换器141-149中的每一个将从第三DC总线133提供的直流电转换为交流电并将该交流电供应到多个绞车电动机151、152、153、158、159，多个顶驱电动机154、155，泥浆泵电动机156和水泥泵电动机167中对应的电动机。
接下来，将参考图2描述根据现有技术的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置。图2是根据现有技术的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置的图。
参考图2，根据现有技术的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置包括钻探设备控制器210和电动机控制中心(Motor Control Center，MCC)250。
钻探设备控制器210控制钻探相关设备。钻探相关设备可以包括绞车、顶驱设备、泥浆泵和水泥泵，并且钻探设备控制器210可以是绞车控制器、顶驱控制器、泥浆泵控制器和水泥泵控制器。绞车控制器、顶驱控制器、泥浆泵控制器和水泥泵控制器可以构成钻探控制系统(Drilling Control System，DCS)。
绞车由绞车电动机驱动；顶驱设备由顶驱电动机驱动；泥浆泵由泥浆泵电动机驱动；并且水泥泵由水泥泵电动机驱动。绞车控制器控制绞车电动机；顶驱控制器控制顶驱电动机；泥浆泵控制器控制泥浆泵电动机；并且水泥泵控制器控制水泥泵电动机。
然而，假设绞车电动机、顶驱电动机、泥浆泵电动机和水泥泵电动机被称为主装置230，则可以必须操作与主装置230关联的辅助装置260(例如鼓风机电动机和润滑油泵电动机等)以允许主装置230的操作。因此，钻探设备控制器210向MCC 250发送用于操作辅助装置260的控制信号，以便在操作主装置230之前操作辅助装置260，并且MCC 250在接收到控制信号时操作辅助装置260。
此外，设置在辅助装置260周围的测量仪器270测量与辅助装置260相关的状态并发送到钻探设备控制器210。然后，钻探设备控制器210确定辅助装置260是否正常操作，并且在确定辅助装置260正常操作时操作主装置230。
钻探设备控制器210通过有线通信或无线通信连接到DC/AC转换器220，并且在想要操作钻探设备的主装置230时将指示操作主装置230的控制信号发送到DC/AC转换器220，DC/AC转换器220连接到将操作的主装置230。DC/AC转换器220在接收到指示操作主装置230的控制信号时操作主装置230。
然而，在这种现有技术中，由于DCS监测和控制辅助装置，因此存在监测和控制辅助装置的过程和操作主装置的过程复杂的问题。此外，当主装置没有正常操作时，难以确认主装置的异常操作与DCS还是DC/AC转换器相关。因此，为了发现与主装置的异常操作相关的问题，DCS和DC/AC转换器都必然被不方便地检查。此外，DCS和DC/AC转换器通常由不同的制造商制造。因此，如果主装置在海上钻探操作期间不能操作，则DCS制造商和DC/AC转换器制造商必须到海上找到问题和修理设备，从而造成修理钻探设备的成本和时间消耗。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面是提供一种用于控制和监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置和方法，其可以简化辅助装置的控制和监测过程以及主装置的操作过程，并且可以减少修理钻探设备所需的成本和时间。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：钻探设备控制器，其将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；以及DC/AC转换器，其在从所述钻探设备控制器接收到所述主装置执行命令时，将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置，并且当所述辅助装置正常操作时操作所述主装置，其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置。
尤其是，所述用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置还可以包括MCC，其在接收到所述辅助装置执行命令时操作所述辅助装置。
所述DC/AC转换器可以从设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
所述主装置可以是绞车电动机。
所述辅助装置可以是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
所述辅助装置可以是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
根据本发明的另一方面，一种控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，包括：由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；由所述MMC操作所述辅助装置；以及当所述辅助装置正常操作时，通过所述DC/AC转换器操作所述主装置，其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置。
所述控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法还可以包括：设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态并将关于所述辅助装置的状态的信息发送到所述DC/AC转换器。
所述DC/AC转换器可以从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
所述主装置可以是绞车电动机。
所述辅助装置可以是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
所述辅助装置可以是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
根据本发明的另一方面，一种用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：主装置测量仪器，其设置在主装置周围并测量所述主装置的状态；辅助装置测量仪器，其设置在辅助装置周围并测量所述辅助装置的状态，其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置；以及DC/AC转换器，其从所述主装置测量仪器接收关于所述主装置的状态的信息和从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息。
所述DC/AC转换器可以基于关于所述辅助装置的状态的信息来确定所述辅助装置是否正常操作，并且在确定所述辅助装置正常操作时操作所述主装置。
所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
所述主装置测量仪器可以是绕组温度传感器，所述绕组温度传感器测量所述主装置的绕组温度并将关于绕组温度的信息发送到DC/AC转换器。
所述DC/AC转换器可以在所述绕组温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述绕组温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置测量仪器可以是轴承温度传感器，所述轴承温度传感器测量所述主装置的轴承温度并将关于轴承温度的信息发送到DC/AC转换器。
所述DC/AC转换器可以在所述轴承温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述轴承温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置测量仪器可以是编码器传感器，所述编码器传感器感测所述主装置的旋转速度和旋转角度，并且将关于所述旋转速度和所述旋转角度的信息发送到所述DC/AC转换器。
所述主装置测量仪器可以是水分传感器，所述水分传感器测量所述主装置的湿度并将所述湿度发送到所述DC/AC转换器。
当所述主装置的湿度大于或等于阈值时，所述DC/AC转换器可以操作电动机空间加热器以从所述主装置去除内部水分。
根据本发明的另一方面，一种监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法包括：由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；由所述MMC操作所述辅助装置；由辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态并将所述辅助装置的状态发送到所述DC/AC转换器；以及由主装置测量仪器测量所述主装置的状态并将所述主装置的状态发送到所述DC/AC转换器。
监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法还可以包括：所述DC/AC转换器可以基于关于所述辅助装置的状态的信息来确定所述辅助装置是否正常操作，并且在确定所述辅助装置正常操作时操作所述主装置。
所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器可以是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
所述主装置测量仪器可以是绕组温度传感器，所述绕组温度传感器测量所述主装置的绕组温度并将关于绕组温度的信息发送到DC/AC转换器。
所述DC/AC转换器可以在所述绕组温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述绕组温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置测量仪器可以是轴承温度传感器，所述轴承温度传感器测量所述主装置的轴承温度并将关于轴承温度的信息发送到DC/AC转换器。
所述DC/AC转换器可以在所述轴承温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述轴承温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置测量仪器可以是编码器传感器，所述编码器传感器感测所述主装置的旋转速度和旋转角度，并且将关于所述旋转速度和所述旋转角度的信息发送到所述DC/AC转换器。
所述主装置测量仪器可以是水分传感器，所述水分传感器测量所述主装置的湿度并将所述湿度发送到所述DC/AC转换器。
当所述主装置的湿度大于或等于阈值时，所述DC/AC转换器可以操作电动机空间加热器以从所述主装置去除内部水分。
根据本发明的又另一方面，一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：钻探设备控制器，所述钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；DC/AC转换器，所述DC/AC转换器在从所述钻探设备控制器接收到所述主装置执行命令时，将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；辅助装置测量仪器，所述辅助装置测量仪器设置在所述辅助装置周围并测量所述辅助装置的状态；以及MCC，所述MCC从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息，并且基于所接收的关于所述辅助装置的状态的信息来控制所述辅助装置。
所述辅助装置可以是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
所述辅助装置可以是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
所述辅助装置测量仪器可以是压力计，所述压力计设置到管道以测量管道的压力并将压力发送到所述MCC，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述MMC可以在从所述压力计接收到的所述压力小于或等于第一阈值时提高所述辅助装置的速度并且在从所述压力计接收到的所述压力大于或等于第二阈值时降低所述辅助装置的速度，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置可以是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
当所述辅助装置正常操作时，所述DC/AC转换器可以操作所述主装置。
所述DC/AC转换器可以从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
所述主装置可以是绞车电动机。
根据本发明的又另一方面，一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，包括：由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；由所述MMC操作所述辅助装置；由设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态，并将关于所述辅助装置的状态的信息发送到所述MCC；以及由所述MCC基于关于所述辅助装置的状态的信息来控制所述辅助装置。
所述辅助装置可以是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
所述辅助装置可以是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
所述辅助装置测量仪器可以是压力计，所述压力计设置到管道以测量管道的压力并将压力发送到所述MCC，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
所述MMC可以在从所述压力计接收到的所述压力小于或等于第一阈值时提高所述辅助装置的速度并且在从所述压力计接收到的所述压力大于或等于第二阈值时降低所述辅助装置的速度，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
所述主装置可以是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法还可以包括：当所述辅助装置正常操作时，所述DC/AC转换器操作所述主装置。
所述DC/AC转换器可以从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
所述主装置可以是绞车电动机。
有益效果
根据本发明的实施方式，DC/AC转换器控制和监测钻探设备的辅助装置，从而简化控制辅助装置的过程和操作主装置的过程，同时降低用于修理钻探设备的成本和时间。
附图说明
图1是示出根据现有技术的钻探船的电力控制系统的图。
图2是示出根据现有技术的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置的图。
图3是示出根据本发明的一个实施方式的钻探船的电力供给系统的图。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置的图。
图5是示出根据本发明的一个实施方式的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。首先，应注意的是，在对各附图的组成部分赋予附图标记时，对于相同的组成部分，即使该组成部分在不同的附图中示出，也尽可能以相同的附图标记表示。此外，在说明本发明时，在认为对公知的结构或功能的具体说明将不必要地使本发明的主题不清楚时，省略该具体说明。
首先，将参照图3描述根据本发明的一个实施方式的电力供给系统。图3是示出根据本发明的一个实施方式的钻探船的电力供给系统的图。
参考图3，根据本发明的一个实施方式的电力供给系统包括：发电机310、AC/DC转换器320、DC总线321、可变频率驱动(VFD)控制器330、DC/DC转换器351-353、DC/AC转换器341-349、电力负载361-369、电力储存单元371-373，电阻单元381-383、传感器391。
发电机310是为海上工厂产生电力的装置，并且通过AC总线连接到AC/DC转换器320。由发电机310产生的电力在通过变压器被改变为适合于在电力负载中使用的电压之后可以被供应到AC/DC转换器320。发电机310是AC发电机，并且可以产生AC电力。
AC/DC转换器320将由发电机310产生的AC电力转换成直流电并将该直流电供应到DC总线321。
DC总线321向连接到DC总线321的电力负载供应电力。使用DC电力的电力负载可以直接连接到DC总线321，并且使用AC电力的电力负载可以通过DC/AC转换器341-349连接到DC总线321。
图3中所示的电力负载361-369是使用AC电力的电力负载，并且分别通过DC/AC转换器341-349连接到DC总线321。DC/AC转换器341-349将从DC总线321供应的直流电转换为交流电，并将该交流电分别供应到电力负载361-369。
电力负载361-369可以是绞车电动机、顶驱电动机、泥浆泵电动机和水泥泵电动机。
在图3中，尽管示出了三个主绞车电动机361-363、两个顶驱电动机364-365、一个泥浆泵电动机366、一个水泥泵电动机367和两个辅助绞车电动机368、369作为电力负载连接到DC总线321，但应当理解，本发明不限于此，并且各种数量的绞车电动机、顶驱电动机、泥浆泵电动机和水泥泵电动机可以连接到DC总线321。
主绞车电动机361-363是用于操作主绞车的电动机，辅助绞车电动机368-369是用于操作辅助绞车的电动机。由于绞车反复执行使诸如钻管的钻探设备上升或下降的动作，因此在绞车电动机上经常发生制动，以使绞车电动机在额定负载下旋转期间突然停止或反方向旋转，从而在绞车电动机中产生再生电力。
顶驱电动机364-365是用于操作顶驱设备的电动机。顶驱设备是用于在钻探操作中供应用于钻探和管道紧固的动力的装置，在顶驱电动机364-365上也经常发生制动，以使顶驱电动机364-365在额定负载下旋转时突然停止或反方向旋转，从而在顶驱电动机中产生再生电力。
泥浆泵电动机366操作泥浆泵，并且水泥泵电动机367操作水泥泵。
电力储存单元371-373在DC总线321的电压在第一时间段内保持在第一阈值或更高时从DC总线321接收电力并储存电力，以及在DC总线321的电压在第二时间段内保持在第二阈值或更低时向DC总线321供应电力。例如，假设DC总线321是720V DC总线并且在750V或更高时跳闸，则第一阈值可以被设置为740V。
DC/DC转换器351-353测量DC总线321的电压，并且当DC总线的电压在第一时间段内保持在所述第一阈值或更高时，从DC总线321向电力储存单元371-373供应电力，以将电力储存在电力储存单元371-373中。此外，当DC总线321的电压在第二时间段内保持在第二阈值或更低时，DC/DC转换器351-353允许电力从电力储存单元371-373流到DC总线321，使得DC总线321可以从电力储存单元371-373接收电力。
当在电力负载361-365、368-369中产生再生电力时，DC总线321的电压增加，并且当电力负载361-365、368-369的电力消耗突然增加时，DC总线321的电压下降。
换句话说，当在电力负载361-365、368-369中产生再生电力时，DC总线321的电压增加，并且在DC总线321的电压在第一时间段内保持在第一阈值或更高时，DC/DC转换器351-353向电力储存单元371-373供应电力，使得电力储存单元371-373储存电力，从而允许在电力负载361-363中产生的再生电力储存在电力储存单元371-373中。
此外，当电力负载361-365、368-369的电力消耗突然增加时，DC总线321的电压下降，并且当DC总线321的电压在第二时间段内保持在第二阈值或更低时，DC/DC转换器351-353允许电力从电力储存单元371-373流到DC总线321，使得DC总线321从电力储存单元371-373接收电力。电力储存单元371-373可以包括超级电容器、电容器、电池和飞轮中的至少一者。特别地，当电力储存单元371-373是比发电机310具有更高响应性的超级电容器时，当电力负载361-365、368-369的电力消耗突然增加时，电力储存单元371-373可以快速地向电力负载361-363供应电力。
此外，电力储存单元371-373在过渡状态或断电时也可以向DC总线321供应电力。当用于感测过渡状态或断电的传感器391感测到过渡状态或断电时，将感测信号发送到DC/DC转换器351-353，DC/DC转换器351-353允许电力从电力储存单元371-373供应到DC总线321。
传感器391可以安装在开关板和DC总线321中的至少一者上。
诸如绞车和顶驱设备等的钻探设备可能在电源突然中断时导致危险情况。因此，电力储存单元371-373在过度状态或断电时向DC总线321供应电力以安全地关闭钻探设备。
当DC总线321的电压在第三时间段内保持在第一阈值或更高时，电阻单元381-383消耗电力。在此，第三时间段比第一时间段长。
当在电力负载361-365、368-369中产生再生电力时，DC总线321的电压增加，并且在DC总线321的电压在第一时间段内保持在第一阈值或更高时，电力储存单元371-373储存电力。如果电力储存单元371-373的容量充满，则DC总线321的电压不下降，并且持续保持在第一阈值或更高。因此，如果DC总线321的电压在第三时间段内保持在第一阈值或更高，则可以确定电力储存单元371-373已充满。当甚至在电力储存单元371-373充满之后连续产生再生电力时，DC总线321的电压持续增加，从而使DC总线321跳闸。因此，当DC总线321的电压在第三时间段内保持在第一阈值或更高时，DC/DC转换器351-353允许电阻单元381-383消耗电力。
虽然在图3中示出了三个电力储存单元371-373和三个电阻单元381-383，应当理解，本发明不限于此，并且可以包括各种数量的电力储存单元和电阻单元。
接下来，将参照图4描述根据本发明的一个实施方式的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置。图4是示出根据本发明的一个实施方式的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置的图。
参考图4，根据本发明的一个实施方式的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置包括：钻探设备控制器410、DC/AC转换器420、电动机控制中心(MCC)450和辅助装置测量仪器470。
钻探设备控制器410控制钻探相关设备。钻探是钻探海底以获得海底下的资源的操作，钻探相关设备包括绞车、顶驱设备、泥浆泵和水泥泵等。绞车由绞车电动机驱动，顶驱设备由顶驱电动机驱动，泥浆泵由泥浆泵电动机驱动，并且水泥泵由水泥泵电动机驱动。
绞车由绞车控制器控制；顶驱设备由顶驱控制器控制；泥浆泵由泥浆泵控制器控制；并且水泥泵由水泥泵控制器控制。绞车控制器、顶驱控制器、泥浆泵控制器和水泥泵控制器可以构成钻探控制系统(DCS)。
在图4中，主装置430可以是绞车电动机、顶驱电动机、泥浆泵电动机或水泥泵电动机，并且钻探设备控制器410可以是绞车控制器、顶驱控制器、泥浆泵控制器或水泥泵控制器。绞车控制器控制绞车电动机；顶驱控制器控制顶驱电动机；泥浆泵控制器控制泥浆泵电动机；水泥泵控制器控制水泥泵电动机。
为了操作主装置430，例如绞车电动机、顶驱电动机、泥浆泵电动机和水泥泵电动机，必须操作与主装置430相关的辅助装置460。
辅助装置460包括鼓风机电动机(Blower motor)、润滑油泵电动机(Lube oilpump motor)和液压泵电动机(Hydraulic pump motor)等。图4的辅助装置460可以是鼓风机电动机、润滑油泵电动机或液压泵电动机。虽然在图4中示出了一个辅助装置460，应当理解，多个辅助装置460可以连接到MCC 450。例如，作为辅助装置的鼓风机电动机、润滑油泵电动机和液压泵电动机可以连接到MCC 450。
鼓风机电动机对主装置430进行气冷。润滑油泵电动机对诸如绞车、顶驱设备、泥浆泵或水泥泵的钻探设备进行油冷却，并且提供润滑到钻探设备的齿轮等，以便减少机械摩擦同时允许其平稳操作。
当辅助装置460是液压装置时，液压电动机通过液压操作辅助装置460。当辅助装置460是液压装置时，液压电动机是另外设置在辅助装置460附近的辅助装置。
必须在操作主装置430之前操作辅助装置460。由于在操作主装置430之前未操作辅助装置460或者在主装置430的操作期间没有操作辅助装置460或具有问题的情况下，主装置430停止，从而对钻探操作造成显著影响，当通过在操作主装置430之前操作辅助装置460来满足辅助装置460没有问题的前提条件时，主装置430被设置为操作。
钻探设备控制器410将主装置执行命令发送到DC/AC转换器420以便操作主装置430。
DC/AC转换器420在接收到主装置执行命令时将辅助装置执行命令发送到MCC450。
MCC 450在从DC/AC转换器420接收到辅助装置执行命令时操作辅助装置。MCC 450是其中收集用于操作电动机的启动器的设备。每个启动器具有关于电动机的过载和故障电流等的保护功能。
辅助装置测量仪器470设置在辅助装置460周围，并且测量辅助装置460的状态以将关于辅助装置460状态的信息发送到DC/AC转换器420。
辅助装置测量仪器470可以是压力计或流量计。或者，压力计和流量计都可以设置为辅助装置测量仪器。
压力计测量管道的压力，其中制冷剂通过所述管道供应到主装置430。用于冷却主装置430的制冷剂可以是水、空气或油。为了向主装置430供应制冷剂，当制冷剂是水时使用冷却泵电动机；当制冷剂为空气时使用鼓风机电动机；并且当制冷剂是油时使用润滑油泵电动机。然而，在用于供应制冷剂的冷却泵电动机、鼓风机电动机或润滑油泵电动机操作期间，用于供应制冷剂的管道的压力变化。因此，可以基于用于供应制冷剂的管道压力来确定作为辅助装置设置的冷却泵电动机、鼓风机电动机或润滑油泵电动机是否正常操作。
顶驱设备由水冷却，并且冷却泵用于冷却顶驱设备。也就是说，流量计设置到管道，其中水通过冷却泵穿过所述管道流入顶驱设备。冷却泵由冷却泵电动机操作。当通过操作冷却泵电动机的MMC操作冷却泵时，流入顶驱设备的管道中的水量改变。因此，可以基于流量计的值来确定作为辅助装置的冷却泵电动机是否操作。
DC/AC转换器420从辅助装置测量仪器470接收关于辅助装置460状态的信息，并且确定辅助装置460是否正常操作。DC/AC转换器420在确定辅助装置460正常操作时操作主装置430。
辅助装置测量仪器470可以测量辅助装置460的状态，并将关于辅助装置460状态的信息发送到MCC 450。然后，MCC 450可以基于关于辅助装置460状态的信息来控制辅助装置460。
例如，如果辅助装置460是鼓风机电动机或润滑油泵电动机，并且辅助装置测量仪器470是压力计，则当压力计的压力小于或等于第六阈值时，MCC 450可以增加辅助装置460的速度，并且当压力计的压力大于或等于第七阈值时，可以降低辅助装置460的速度。在此，第七阈值大于第六阈值。
或者，如果主装置430是顶驱电动机，辅助装置460是冷却电动机，并且辅助装置测量仪器470是流量计，则当流量计的流量小于或等于第八阈值时，MCC 450可以增加辅助装置460的速度，并且当流量计的流量大于或等于第九阈值时可以降低辅助装置460的速度。在此，第九阈值大于第八阈值。
主装置测量仪器440设置在主装置430周围，并测量主装置430的状态，以将关于主装置430状态的信息发送到DC/AC转换器420。
可以设置绕组温度传感器、轴承温度传感器、编码器传感器和水分传感器中的至少一者作为主装置测量仪器440。
绕组温度传感器测量主装置430的绕组温度，并将关于绕组温度的信息发送到DC/AC转换器420。当绕组温度高于或等于第一阈值时，DC/AC转换器420可以产生警报，并且当绕组温度高于或等于第二阈值时，可以停止主装置430的操作。在此，第二阈值大于第一阈值。
轴承温度传感器测量主装置430的轴承温度，并将关于轴承温度的信息发送到DC/AC转换器420。当轴承温度高于或等于第三阈值时，DC/AC转换器420可以产生警报，并且当轴承温度高于或等于第四阈值时，可以停止主装置430的操作。在此，第四阈值大于第三阈值。
编码器传感器感测主装置430的旋转速度和旋转角度，并将关于旋转速度和旋转角度的信息发送到DC/AC转换器420。
水分传感器测量主装置430的湿度，并将关于主装置430湿度的信息发送到DC/AC转换器420。当主装置430具有高湿含量时，DC/AC转换器420激活电动机空间加热器以从主装置430去除水分。例如，当主装置430的湿度高于或等于第五阈值时，DC/AC转换器420可以激活电动机空间加热器。
接下来，将参照图5描述根据本发明的一个实施方式的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法。图5是示出根据本发明的一个实施方式的控制(监测)钻探船中钻探设备的辅助装置的方法的流程图。
如果钻探设备控制器410向DC/AC转换器420发送主装置执行命令(步骤S510)，则DC/AC转换器420将辅助装置执行命令发送到MCC 450(步骤S520)。然后，MMC 450操作辅助装置460。
辅助装置测量仪器470将关于辅助装置460状态的信息发送到DC/AC转换器420(步骤S530)，并且DC/AC转换器420基于从辅助装置测量仪器470接收的关于辅助装置460状态的信息确定辅助装置460是否正常操作。
在确定辅助装置460正常操作时，DC/AC转换器420操作主装置430(步骤S540)。此外，主装置测量仪器440测量主装置430的状态，并将关于主装置430状态的信息发送到DC/AC转换器420(步骤S550)。
以上说明仅用于示例性地说明本发明的技术思想，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的实质特征的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，在本发明中公开的实施方式仅用于说明而不是限制本发明的技术思想，本发明的技术思想的范围不受这些实施方式限制。本发明的保护范围应该根据所附权利要求而被解释，且在其等同范围内的所有技术思想应被解释为包括在本发明的权利要求范围内。
Claims (56)
1.一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：
钻探设备控制器，所述钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；以及
DC/AC转换器，所述DC/AC转换器在从所述钻探设备控制器接收到所述主装置执行命令时，将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置，并且当所述辅助装置正常操作时操作所述主装置，
其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置。
2.根据权利要求1所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，还包括：
MCC，所述MCC在接收到所述辅助装置执行命令时操作所述辅助装置。
3.根据权利要求1所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述DC/AC转换器从设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
4.根据权利要求3所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置测量仪器是设置于管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
5.根据权利要求3所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置于管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
6.根据权利要求1所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置是绞车电动机。
7.根据权利要求1所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
8.根据权利要求1所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
9.一种控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，包括：
由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；
由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；
由所述MMC操作所述辅助装置；以及
当所述辅助装置正常操作时，通过所述DC/AC转换器操作所述主装置，
其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置。
10.根据权利要求9所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，还包括：
设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态并将关于所述辅助装置的状态的信息发送到所述DC/AC转换器。
11.根据权利要求10所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述DC/AC转换器从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
12.根据权利要求10所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置测量仪器是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
13.根据权利要求10所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
14.根据权利要求9所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置是绞车电动机。
15.根据权利要求9所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
16.根据权利要求9所述的控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
17.一种用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：
主装置测量仪器，所述主装置测量仪器设置在主装置周围并测量所述主装置的状态；
辅助装置测量仪器，所述辅助装置测量仪器设置在辅助装置周围并测量所述辅助装置的状态，其中，预先操作所述辅助装置以操作所述主装置；以及
DC/AC转换器，所述DC/AC转换器从所述主装置测量仪器接收关于所述主装置的状态的信息和从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息。
18.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述DC/AC转换器基于关于所述辅助装置的状态的信息来确定所述辅助装置是否正常操作，并且在确定所述辅助装置正常操作时操作所述主装置。
19.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置测量仪器是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
20.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
21.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置测量仪器是绕组温度传感器，所述绕组温度传感器测量所述主装置的绕组温度并将关于绕组温度的信息发送到DC/AC转换器。
22.根据权利要求21所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述DC/AC转换器在所述绕组温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述绕组温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
23.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置测量仪器是轴承温度传感器，所述轴承温度传感器测量所述主装置的轴承温度并将关于轴承温度的信息发送到DC/AC转换器。
24.根据权利要求23所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述DC/AC转换器在所述轴承温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述轴承温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
25.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置测量仪器是编码器传感器，所述编码器传感器感测所述主装置的旋转速度和旋转角度，并且将关于所述旋转速度和所述旋转角度的信息发送到所述DC/AC转换器。
26.根据权利要求17所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置测量仪器是水分传感器，所述水分传感器测量所述主装置的湿度并将所述湿度发送到所述DC/AC转换器。
27.根据权利要求26所述的用于监测钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，当所述主装置的湿度大于或等于阈值时，所述DC/AC转换器操作电动机空间加热器以从所述主装置去除内部水分。
28.一种监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，包括：
由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；
由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；
由所述MMC操作所述辅助装置；
由辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态并将所述辅助装置的状态发送到所述DC/AC转换器；以及
由主装置测量仪器测量所述主装置的状态并将所述主装置的状态发送到所述DC/AC转换器。
29.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，还包括：
所述DC/AC转换器基于关于所述辅助装置的状态的信息来确定所述辅助装置是否正常操作，并且在确定所述辅助装置正常操作时操作所述主装置。
30.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置测量仪器是设置到管道的压力计，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
31.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
32.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置测量仪器是绕组温度传感器，所述绕组温度传感器测量所述主装置的绕组温度并将关于绕组温度的信息发送到DC/AC转换器。
33.根据权利要求32所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述DC/AC转换器在所述绕组温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述绕组温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
34.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置测量仪器是轴承温度传感器，所述轴承温度传感器测量所述主装置的轴承温度并将关于轴承温度的信息发送到DC/AC转换器。
35.根据权利要求34所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述DC/AC转换器在所述轴承温度大于或等于第一阈值时产生警报并且在所述轴承温度大于或等于第二阈值时停止操作所述主装置，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
36.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置测量仪器是编码器传感器，所述编码器传感器感测所述主装置的旋转速度和旋转角度，并且将关于所述旋转速度和所述旋转角度的信息发送到所述DC/AC转换器。
37.根据权利要求28所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置测量仪器是水分传感器，所述水分传感器测量所述主装置的湿度并将所述湿度发送到所述DC/AC转换器。
38.根据权利要求37所述的监测钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，当所述主装置的湿度大于或等于阈值时，所述DC/AC转换器操作电动机空间加热器以从所述主装置去除内部水分。
39.一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，包括：
钻探设备控制器，所述钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；
DC/AC转换器，所述DC/AC转换器在从所述钻探设备控制器接收到所述主装置执行命令时，将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；
辅助装置测量仪器，所述辅助装置测量仪器设置在所述辅助装置周围并测量所述辅助装置的状态；以及
MCC，所述MCC从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息，并且基于所接收的关于所述辅助装置的状态的信息来控制所述辅助装置。
40.根据权利要求39所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
41.根据权利要求39所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
42.根据权利要求40或41所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述辅助装置测量仪器是压力计，所述压力计设置到管道以测量管道的压力并将压力发送到所述MCC，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
43.根据权利要求42所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述MMC在从所述压力计接收到的所述压力小于或等于第一阈值时提高所述辅助装置的速度并且在从所述压力计接收到的所述压力大于或等于第二阈值时降低所述辅助装置的速度，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
44.根据权利要求39所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
45.根据权利要求39所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，当所述辅助装置正常操作时，所述DC/AC转换器操作所述主装置。
46.根据权利要求45所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述DC/AC转换器从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
47.根据权利要求39所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的装置，其中，所述主装置是绞车电动机。
48.一种用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，包括：
由钻探设备控制器将主装置执行命令发送到DC/AC转换器以操作主装置；
由所述DC/AC转换器将辅助装置执行命令发送到电动机控制中心MCC以操作与所述主装置相关的辅助装置；
由所述MMC操作所述辅助装置；
由设置在所述辅助装置周围的辅助装置测量仪器测量所述辅助装置的状态，并将关于所述辅助装置的状态的信息发送到所述MCC；以及
由所述MCC基于关于所述辅助装置的状态的信息来控制所述辅助装置。
49.根据权利要求48所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置是鼓风机电动机，所述鼓风机电动机用于对所述主装置进行气冷。
50.根据权利要求48所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置是润滑油泵电动机，所述润滑油泵电动机用于对由所述主装置驱动的钻探设备进行油冷却并为所述钻探设备提供润滑。
51.根据权利要求49或50所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述辅助装置测量仪器是压力计，所述压力计设置到管道以测量管道的压力并将压力发送到所述MCC，其中制冷剂通过所述管道被供应到所述主装置。
52.根据权利要求51所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述MMC在从所述压力计接收到的所述压力小于或等于第一阈值时提高所述辅助装置的速度并且在从所述压力计接收到的所述压力大于或等于第二阈值时降低所述辅助装置的速度，并且所述第二阈值大于所述第一阈值。
53.根据权利要求48所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置是顶驱电动机，并且所述辅助装置测量仪器是设置到管道的流量计，其中水通过所述管道流入由所述顶驱电动机驱动的顶驱设备。
54.根据权利要求48所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，还包括：当所述辅助装置正常操作时，所述DC/AC转换器操作所述主装置。
55.根据权利要求54所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述DC/AC转换器从所述辅助装置测量仪器接收关于所述辅助装置的状态的信息以确定所述辅助装置是否正常操作。
56.根据权利要求48所述的用于控制钻探船中钻探设备的辅助装置的方法，其中，所述主装置是绞车电动机。
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