CN106849763A - 一种升降平台的控制方法及控制装置 - Google Patents

一种升降平台的控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种升降平台的控制方法及控制装置，属于海洋平台技术领域。该控制方法包括获取多个升降电机的实时转矩；确定参考转矩；分别比较多个升降电机的实时转矩与参考转矩；提高多个升降电机中实时转矩小于参考转矩的升降电机的转速，并降低多个升降电机中实时转矩大于参考转矩的升降电机的转速，从而可以使得作用在多个升降电机上的载荷更均匀，避免了多个升降电机上的负载不均匀，导致其中部分升降电机由于负载过大而频繁出现过载的情况，提高了升降电机的使用寿命。

Description

一种升降平台的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及海洋平台技术领域，特别涉及一种升降平台的控制方法及控制装置。
背景技术
升降平台是一种为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物，常见的升降平台有齿轮齿条式升降平台和液压插销式升降平台。
其中，齿轮齿条式升降平台主要包括桩腿、升降装置、平台甲板等，平台甲板与升降装置固定连接，桩腿上设置有齿条，升降装置中设置有多个升降电机，升降电机上的齿轮与桩腿上的齿条啮合，通过控制升降电机转动，从而可以控制平台甲板与桩腿相对移动。
发明人在实现本发明的过程中，发现在齿轮齿条式的升降平台中至少存在以下问题：
由于存在制造误差，且在平台升降过程中可能会出现平台倾斜的现象，因此会使得多个升降电机上的负载不均匀，从而导致其中部分升降电机可能由于负载过大而频繁出现过载，影响升降电机的使用寿命。
发明内容
为了解决多个升降电机上的负载不均匀，导致部分升降电机可能由于负载过大而频繁出现过载的问题，本发明实施例提供了一种升降平台的控制方法及控制装置。
一方面，本发明实施例提供了一种升降平台的控制方法，所述控制方法包括：
获取多个升降电机的实时转矩；
确定参考转矩，所述参考转矩为所述多个升降电机的实时转矩的平均值；
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述参考转矩；
提高所述多个升降电机中实时转矩小于所述参考转矩的升降电机的转速，并降低所述多个升降电机中实时转矩大于所述参考转矩的升降电机的转速。
优选地，所述控制方法还包括：
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第一设定转矩；
当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第一设定转矩的升降电机时，发出超载警报。
进一步地，所述控制方法还包括：
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第二设定转矩；
当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第二设定转矩的升降电机时，控制所述升降平台停止移动，所述第二设定转矩大于所述第一设定转矩。
优选地，所述当至少一个所述升降电机的实时转矩大于或等于所述第二设定转矩时，控制所述升降平台停止移动，包括：
当所述多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于所述第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，控制所述升降平台停止移动。
优选地，所述设定时间为8～12秒。
另一方面，本发明实施例提供了一种升降平台的控制方法，所述控制装置包括：
监测模块，用于获取多个升降电机的实时转矩；
处理模块，用于确定参考转矩，所述参考转矩为所述多个升降电机的实时转矩的平均值；用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述参考转矩，并提高所述多个升降电机中实时转矩小于所述参考转矩的升降电机的转速，降低所述多个升降电机中实时转矩大于所述参考转矩的升降电机的转速。
进一步地，所述处理模块还用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第一设定转矩；所述控制装置还包括报警模块，用于当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第一设定转矩的升降电机时，发出超载警报。
优选地，所述处理模块还用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第二设定转矩；所述控制装置还包括制动模块，用于当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第二设定转矩的升降电机时，控制所述升降平台停止移动，所述第二设定转矩大于所述第一设定转矩。
可选地，所述制动模块用于当所述多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于所述第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，控制所述升降平台停止移动。
可选地，所述设定时间为8～12秒。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在升降平台升降的过程中，获取多个升降电机的实时转矩，并将多个升降电机的实时转矩的平均值作为参考转矩，通过将每个升降电机的实时转矩与参考转矩进行比较，当某个升降电机的实时转矩小于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷小于多个升降电机上的载荷的平均值，通过提高该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷增大，当某个升降电机的实时转矩大于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷大于多个升降电机上的载荷的平均值，通过降低该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷减小，从而可以使得作用在多个升降电机上的载荷更均匀，避免了多个升降电机上的负载不均匀，导致其中部分升降电机由于负载过大而频繁出现过载的情况，提高了升降电机的使用寿命。
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是一种升降平台桩腿处的截面图；
图2是升降单元与齿条的配合示意图；
图3是升降电机的控制电路示意图；
图4是本发明实施例提供的一种升降平台的控制装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种升降平台的控制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种升降平台的控制方法的流程图；
图7是本发明实施例提供的一种升降平台的控制方法的流程图。
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。
为了更好的理解本发明，以下对齿轮齿条升降平台进行简单介绍：
图1是一种升降平台桩腿处的截面图，如图1所示，桩腿10为三角形桁架式结构，每个桩腿10上设置有3根弦管11，每根弦管11上焊接有齿条12，每一桩腿10上的环梁13上设置有3组升降单元14，每组升降单元14对应于一根弦管11设置，并与对应的弦管11上的齿条12相互配合。
图2是升降单元与齿条的配合示意图，如图2所示，每组升降单元14均包括6个升降单元14，每个升降单元14均包括升降电机141(参见图1)和减速器142，升降电机141的输出轴与减速器142的输入轴同轴连接，减速器142的输出轴142a上同轴设置有齿轮151，齿轮151与齿条12相啮合。
图3是升降电机的控制电路示意图，如图3所示，供电电网与变压器16连接，变压器16与变频器17连接，变频器17包括整流模块171和多个逆变模块172，整流模块171和多个逆变模块172之间通过直流母线173电连接，逆变模块172与一条桩腿10上的多个升降电机141一一对应连接。
图4是本发明实施例提供的一种升降平台的控制装置的结构示意图，如图4所示，该控制装置包括监测模块21和处理模块22，监测模块21用于获取多个升降电机的实时转矩，处理模块22用于确定参考转矩和分别比较多个升降电机的实时转矩与参考转矩，且处理模块22还用于提高多个升降电机中实时转矩小于参考转矩的升降电机的转速，降低多个升降电机中实时转矩大于参考转矩的升降电机的转速，其中，参考转矩为多个升降电机的实时转矩的平均值。
通过在升降平台升降的过程中，获取多个升降电机的实时转矩，并将多个升降电机的实时转矩的平均值作为参考转矩，通过将每个升降电机的实时转矩与参考转矩进行比较，当某个升降电机的实时转矩小于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷小于多个升降电机上的载荷的平均值，通过提高该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷增大，当某个升降电机的实时转矩大于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷大于多个升降电机上的载荷的平均值，通过降低该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷减小，从而可以使得作用在多个升降电机上的载荷更均匀，避免了多个升降电机上的负载不均匀，导致其中部分升降电机由于负载过大而频繁出现过载的情况，提高了升降电机的使用寿命。
可选地，监测模块21可以是扭矩传感器，安装在升降电机141上，处理模块22可以是可编程逻辑控制器。
实现时，可以通过变频器改变输入到升降电机的交流电的频率来改变升降电机的转速。具体地，提高输入到升降电机的交流电的频率可以提高升降电机的转速，降低输入到升降电机的交流电的频率可以降低升降电机的转速。例如，对于极对数为3的升降电机，当交流电的频率为50Hz时，升降电机的转速为1000r/min，通过降低交流电的频率到49Hz，则升降电机的转速降低到980r/min。
进一步地，在降低交流电的频率时，可以采用逐步降低的方法，即在降低交流电的频率时，可以每次降低固定的频率，直至多个升降电机的实时转矩与参考转矩相等。
具体地，可以每次将交流电的频率降低0.2～1Hz。
图5是本发明实施例提供的另一种升降平台的控制装置的结构示意图，如图5所示，该控制装置还包括报警模块23，在图5所示实施例中，处理模块22还用于将各个升降电机的实时转矩与第一设定转矩相比较。报警模块23用于当多个升降电机中存在实时转矩大于或等于第一设定转矩的升降电机时，发出超载警报，从而可以提醒工作人员注意，避免升降电机出现超载。
优选地，第一设定转矩可以为0.93～0.97Tr，其中Tr为升降电机的额定转矩，若第一设定转矩设置的过小，则升降电机得不到充分的利用，若第一设定转矩设定的过大，则使得在发出超载警报时，升降电机较容易出现超载。更优选地，在本实施例中，第一设定转矩可以设置为0.95Tr。
可选地，超载警报可以是声音警报，例如语音警报，也可以是灯光警报，例如灯光闪烁，也可以是两者的结合。实现时，报警模块23可以包括嗡鸣器、扬声器、指示灯等中的一种或多种的结合。
进一步地，该控制装置还包括制动模块24，处理模块22还用于比较多个升降电机的实时转矩与第二设定转矩，第二设定转矩大于第一设定转矩；制动模块24用于当多个升降电机中存在实时转矩大于或等于第二设定转矩的升降电机时，控制升降平台停止移动。在升降电机出现过载时，可以及时关闭升降电机，再通过制动模块24控制升降平台制动，以防止升降电机由于过载而受损。
具体地，升降平台上可以设置有齿轮齿条锁紧装置，制动模块24可以控制齿轮齿条锁紧装置对升降平台进行制动。
优选地，第二设定转矩可以为1.03～1.07Tr，其中Tr为升降电机的额定转矩，由于电动机通常都允许短时间的超载，因此第二设定转矩可以设置的略微高于额定转矩，但是超载不能过大，若超载过大，即时超载时间很短，也可能造成电动机的受损。
在本实施例中，第二设定转矩可以设置为1.05Tr，在其他实施例中，第一设定转矩也可以设置为其他值，本发明并不以此为限。
可选地，制动模块24用于当多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，控制升降平台停止移动，以允许升降电机出现短时间的超载。实现时，设定时间可以为8～12秒。若设定时间过长，则可能会导致升降电机损坏。优选地，设定时间可以为10秒。
图6是本发明实施例提供的一种升降平台的控制方法的流程图，如图6所示，该控制方法包括：
S11：获取多个升降电机的实时转矩。
具体地，步骤S11可以由前述的监测模块执行。
S12：确定参考转矩。
其中，参考转矩为多个升降电机的实时转矩的平均值。
具体地，步骤S12可以由前述的处理模块执行。
S13：分别比较多个升降电机的实时转矩与参考转矩。
当多个升降电机中存在实时转矩小于参考转矩的升降电机时，执行步骤S14；
当多个升降电机中存在实时转矩大于参考转矩的升降电机时，执行步骤S15。
当所有升降电机的实时转矩都等于参考转矩时，则返回S11。
具体地，步骤S13可以由前述的处理模块执行。
S14：提高多个升降电机中实时转矩小于参考转矩的升降电机的转速。
S15：降低多个升降电机中实时转矩大于参考转矩的升降电机的转速。
通过在升降平台升降的过程中，获取多个升降电机的实时转矩，并将多个升降电机的实时转矩的平均值作为参考转矩，通过将每个升降电机的实时转矩与参考转矩进行比较，当某个升降电机的实时转矩小于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷小于多个升降电机上的载荷的平均值，通过提高该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷增大，当某个升降电机的实时转矩大于参考转矩时，则表明此时作用在该升降电机上的载荷大于多个升降电机上的载荷的平均值，通过降低该升降电机的转速，使得作用在该升降电机上的载荷减小，从而可以使得作用在多个升降电机上的载荷更均匀，避免了多个升降电机上的负载不均匀，导致其中部分升降电机由于负载过大而频繁出现过载的情况，提高了升降电机的使用寿命。
图7是本发明实施例提供的一种升降平台的控制方法的流程图，如图7所示，该控制方法包括：
S21：获取多个升降电机的实时转矩。
具体地，步骤S21可以由前述的监测模块执行。
S22：根据多个升降电机的实时转矩对升降平台进行控制。
实现地，步骤S22可以包括：
步骤a：分别比较多个升降电机的实时转矩与多个升降电机的第一设定转矩，当多个升降电机中存在实时转矩大于或等于第一设定转矩的升降电机时，执行步骤b，否则返回S21。
具体地，步骤a可以由前述的处理模块执行。
步骤b：发出超载警报。
通过步骤a和步骤b可以在升降电机临近超载时提醒工作人员注意，避免升降电机出现超载。
优选地，第一设定转矩可以为0.93～0.97Tr，其中Tr为升降电机的额定转矩，若第一设定转矩设置的过小，则升降电机得不到充分的利用，若第一设定转矩设定的过大，则使得在发出超载警报时，升降电机较容易出现超载。更优选地，在本实施例中，第一设定转矩可以设置为0.95Tr。
可选地，超载警报可以是声音警报，例如语音警报，也可以是灯光警报，例如灯光闪烁，也可以是两者的结合。
具体地，步骤b可以由前述的报警模块执行。
实现地，步骤S22也可以包括：
步骤c：分别比较多个升降电机的实时转矩与多个升降电机的第二设定转矩，当多个升降电机中存在实时转矩大于或等于第二设定转矩的升降电机时，执行步骤d，否则返回S21。
具体地，步骤c可以由前述的处理模块执行。
步骤d：控制升降平台停止移动。
通过步骤c和步骤d可以在升降电机出现过载时及时关闭升降电机，防止升降电机由于过载而受损。
优选地，第二设定转矩可以为1.03～1.07Tr，其中Tr为升降电机的额定转矩，由于电动机通常都允许短时间的超载，因此第二设定转矩可以设置的略微高于额定转矩，但是超载不能过大，若超载过大，即时超载时间很短，也可能造成电动机的受损。更优选地，在本实施例中，第二设定转矩可以设置为1.05Tr。
具体地，步骤d可以由前述的处理模块和制动模块共同执行，处理模块在判断出升降电机的实时转矩大于或等于第二设定转矩时，控制制动模块启动，由制动模块对升降平台进行制动，同时对升降电机进行断电。
在控制升降平台停止移动后，工作人员可以对升降平台进行修整，以避免升降电机再次出现超载。
优选地，步骤c也可以是：当多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，执行步骤d，否则返回S21，从而，可以允许升降电机出现短时间的超载。
实现时，设定时间可以为8～12秒。
优选地，设定时间可以为10秒，若设定时间过长，则可能会导致升降电机损坏。
实现地，步骤S22还可以包括：
步骤e：确定参考转矩。
其中，参考转矩为多个升降电机的实时转矩的平均值。
具体地，步骤e可以由前述的处理模块执行。
步骤f：分别比较多个升降电机的实时转矩与参考转矩。
当多个升降电机中存在实时转矩小于参考转矩的升降电机时，执行步骤g；
当多个升降电机中存在实时转矩大于参考转矩的升降电机时，执行步骤h。
具体地，步骤S13可以由前述的处理模块执行。
步骤g：提高多个升降电机中实时转矩小于参考转矩的升降电机的转速。
实现时，由于升降电机为交流电机，因此可以通过提高输入到升降电机的交流电的频率提高升降电机的转速。例如，对于极对数为3的升降电机，当交流电的频率为50Hz时，升降电机的转速为1000r/min，通过提高交流电的频率到51Hz，则升降电机的转速提高到1020r/min。
具体地，交流电的频率可以通过变频器进行调节。
进一步地，在提高交流电的频率时，可以采用逐步提高的方法，即在提高交流电的频率时，可以每次提高固定的频率，直至多个升降电机的实时转矩与参考转矩相等。
具体地，可以每次将交流电的频率提高0.2～1Hz。
容易想到的是，每次提高的频率越小则调控的精度越高，相应地，调控的时间则越长，反之调控的精度越低，调控的时间也越短，因此每次提高的频率可以根据需要进行设置。
步骤h：降低实时转矩大于参考转矩的升降电机的转速。
实现时，可以通过降低输入到升降电机的交流电的频率降低升降电机的转速。例如，对于极对数为3的升降电机，当交流电的频率为50Hz时，升降电机的转速为1000r/min，通过降低交流电的频率到49Hz，则升降电机的转速降低到980r/min。
进一步地，在降低交流电的频率时，可以采用逐步降低的方法，即在降低交流电的频率时，可以每次降低固定的频率，直至多个升降电机的实时转矩与参考转矩相等。
具体地，可以每次将交流电的频率降低0.2～1Hz。
容易想到的是，每次降低的频率越小则调控的精度越高，相应地，调控的时间则越长，反之调控的精度越低，调控的时间也越短，因此每次降低的频率也可以根据需要进行设置。
需要说明的是，步骤a～步骤h中的字母仅用于区分各步骤，并不用以限定执行的顺序。
需要说明的是，上述实施例提供的升降平台的控制装置在工作时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述实施例提供的升降平台的控制装置与升降平台的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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)

1.一种升降平台的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取多个升降电机的实时转矩；
确定参考转矩，所述参考转矩为所述多个升降电机的实时转矩的平均值；
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述参考转矩；
提高所述多个升降电机中实时转矩小于所述参考转矩的升降电机的转速，并降低所述多个升降电机中实时转矩大于所述参考转矩的升降电机的转速。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第一设定转矩；
当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第一设定转矩的升降电机时，发出超载警报。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第二设定转矩；
当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第二设定转矩的升降电机时，控制所述升降平台停止移动，所述第二设定转矩大于所述第一设定转矩。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第二设定转矩的升降电机时，控制所述升降平台停止移动，包括：
当所述多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于所述第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，控制所述升降平台停止移动。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间为8～12秒。
6.一种升降平台的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
监测模块，用于获取多个升降电机的实时转矩；
处理模块，用于确定参考转矩，所述参考转矩为所述多个升降电机的实时转矩的平均值；用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述参考转矩，并提高所述多个升降电机中实时转矩小于所述参考转矩的升降电机的转速，降低所述多个升降电机中实时转矩大于所述参考转矩的升降电机的转速。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块还用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第一设定转矩；所述控制装置还包括报警模块，用于当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第一设定转矩的升降电机时，发出超载警报。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块还用于分别比较所述多个升降电机的实时转矩与所述多个升降电机的第二设定转矩；所述控制装置还包括制动模块，用于当所述多个升降电机中存在实时转矩大于或等于所述第二设定转矩的升降电机时，控制所述升降平台停止移动，所述第二设定转矩大于所述第一设定转矩。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述制动模块用于当所述多个升降电机中存在实时转矩持续大于或等于所述第二设定转矩的升降电机，且持续时间不小于设定时间时，控制所述升降平台停止移动。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述设定时间为8～12秒。
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