CN109537558A - 一种升降系统的负载平衡控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种升降系统的负载平衡控制方法及控制装置，属于海洋平台升降系统技术领域。所述方法包括：获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载；计算各个小齿轮的实时负载的差值；根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，使得最终输出至各个小齿轮的转矩相同，则各个小齿轮承担的负载相同，即可达到均衡各个升降单元的负载的目的。该方法实施简单、结果可靠且具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及海洋平台升降系统技术领域，特别涉及一种升降系统的负载平衡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，其中由于变频驱动齿轮齿条升降系统具有清洁高效、易维护的特点，在升降系统领域得到越来越多的应用。
变频驱动齿轮齿条升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，小齿轮与桩腿上的齿条啮合，变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动。多个升降单元中的变频电机采用多传动变频器驱动，实现海洋平台的升降动作。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
由于多传动变频器驱动至最终实际工作的小齿轮之间，经过了变频电机、齿轮箱等传动部件，各个传动部件的传动效率不同，会导致最终输出至小齿轮的转矩各不相同，因此各个小齿轮承担的负载也会各不相同，从而导致各升降单元之间的负载不均衡。
发明内容
本发明实施例提供了一种升降系统的负载平衡控制方法及控制装置，可以保证各升降单元之间的负载平衡。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种升降系统的负载平衡控制方法，所述升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个所述升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，所述多个升降单元中的变频电机由多传动变频器驱动，所述多传动变频器中的各传动的转速独立控制，所述传动与所述变频电机一一对应，所述变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动，所述传动与所述小齿轮一一对应，所述方法包括：
获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载；
计算各个小齿轮的实时负载的差值；
根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
进一步地，所述计算各个小齿轮的实时负载的差值，包括：
根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，n表示所述小齿轮的个数，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。
进一步地，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当所述小齿轮的实时负载的差值的绝对值大于设定值时，调整所述小齿轮的对应的传动的转速。
进一步地，所述设定值为0～0.2。
进一步地，所述升降系统的工况包括升平台工况、降桩腿工况、降平台工况和升桩腿工况。
进一步地，当所述升降系统处于升平台工况或降桩腿工况时，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
进一步地，当所述升降系统处于降平台工况或升桩腿工况时，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
进一步地，每个所述升降单元还包括用于检测所述小齿轮的实时负载的扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述小齿轮一一对应设置，所述获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载，包括：
通过各个小齿轮对应的所述扭矩传感器获取各个小齿轮的实时负载。
另一方面，本发明提供了一种升降系统的负载平衡控制装置，所述升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个所述升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，所述多个升降单元中的变频电机由多传动变频器驱动，所述多传动变频器中的各传动的转速独立控制，所述传动与所述变频电机一一对应，所述变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动，所述传动与所述小齿轮一一对应，所述装置包括：
获取模块，用于获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载；
计算模块，用于计算各个小齿轮的实时负载的差值；
调整模块，用于根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
进一步地，所述计算模块还用于：
根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，n表示所述小齿轮的个数，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在升降系统运行的过程中，通过获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载，然后计算各个小齿轮的实时负载的差值，并根据多个小齿轮的实时负载的差值和升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，使得最终输出至各个小齿轮的转矩相同，则各个小齿轮承担的负载相同，即可达到均衡各个升降单元的负载的目的。该方法实施简单、结果可靠且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是本发明实施例提供的一种升降系统的负载平衡控制方法的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种升降系统的负载平衡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。
为了更好的理解本发明，以下简单说明升降系统的具体结构：
升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，多个升降单元中的变频电机由多传动变频器驱动，多传动变频器中的各传动的转速独立控制，各传动与变频电机一一对应设置，变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动，各传动与小齿轮一一对应。
在本实施例中，每个升降单元还包括扭矩传感器，扭矩传感器与小齿轮一一对应设置。每个扭矩传感器均设置在对应的小齿轮轴端，用于检测对应的小齿轮的实时负载。
本发明实施例提供了一种升降系统的负载平衡控制方法，适用于上述升降系统，图1是本发明实施例提供的一种升降系统的负载平衡控制方法，如图1所示，该方法包括：
步骤101、获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载。
具体地，步骤101可以包括：
通过各个小齿轮对应的扭矩传感器获取各个小齿轮的实时负载。
步骤102、计算各个小齿轮的实时负载的差值。
在本实施例中，小齿轮的个数为n，则步骤102可以包括：
根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。
根据ΔFi的结果，即可判断出哪些小齿轮的负载较大，哪些小齿轮的负载较小。
步骤103、根据各个小齿轮的实时负载的差值和升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
具体地，当小齿轮的实时负载的差值的绝对值大于设定值时，调整小齿轮的对应的传动的转速。当小齿轮的实时负载的差值的绝对值小于设定值时，则无需调整小齿轮的对应的传动的转速。
在本实施例中，设定值为0～0.2。
进一步地，升降系统的工况包括升平台工况、降桩腿工况、降平台工况和升桩腿工况。
当升降系统处于升平台工况或降桩腿工况时，步骤103可以包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)。
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速，V是由操作人员根据升降系统的实际需要人为设置的。
当升降系统处于降平台工况或升桩腿工况时，步骤103可以包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)。
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
需要说明的是，当ΔFi＝0时，第i个小齿轮对应的传动的转速保持不变。
本发明实施例在升降系统运行的过程中，通过获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载，然后计算各个小齿轮的实时负载的差值，并根据多个小齿轮的实时负载的差值和升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，使得最终输出至各个小齿轮的转矩相同，则各个小齿轮承担的负载相同，即可达到均衡各个升降单元的负载的目的。该方法实施简单、结果可靠且具有较高的经济效益。
本发明实施例提供了一种升降系统的负载平衡控制装置，适用于上述升降系统，图2是本发明实施例提供的一种升降系统的负载平衡控制装置，如图2所示，该装置包括获取模块201、计算模块202和调整模块203。
获取模块201，用于获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载。
计算模块202，用于计算各个小齿轮的实时负载的差值。
调整模块203，用于根据各个小齿轮的实时负载的差值和升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
本发明实施例在升降系统运行的过程中，通过获取模块获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载，然后由计算模块计算各个小齿轮的实时负载的差值，最后由调整模块根据多个小齿轮的实时负载的差值和升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，使得最终输出至各个小齿轮的转矩相同，则各个小齿轮承担的负载相同，即可达到均衡各个升降单元的负载的目的。该方法实施简单、结果可靠且具有较高的经济效益。
进一步地，获取模块201可以包括多个扭矩传感器，多个扭矩传感器分别设置在对应的小齿轮轴端，用于检测对应的小齿轮的实时负载。
在本实施例中，可以通过扭矩传感器来实时检测小齿轮的扭矩，进而检测出小齿轮的实时负载。
进一步地，计算模块201还用于，根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，n表示所述小齿轮的个数，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。
进一步地，调整模块203还用于当小齿轮的实时负载的差值的绝对值大于设定值时，调整小齿轮的对应的传动的转速。
在本实施例中，设定值为0～0.2。
进一步地，升降系统的工况包括升平台工况、降桩腿工况、降平台工况和升桩腿工况。
当升降系统处于升平台工况或降桩腿工况时，调整模块203还用于：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)。
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速，V是由操作人员根据升降系统的实际需要人为设置的。
当升降系统处于降平台工况或升桩腿工况时，调整模块203还用于：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)。
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
需要说明的是，当ΔFi＝0时，第i个小齿轮对应的传动的转速保持不变。
需要说明的是：上述实施例提供的升降系统的负载平衡控制装置在控制升降系统的负载平衡时，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。另外，上述实施例提供的升降系统的负载平衡控制装置与升降系统的负载平衡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)
1.一种升降系统的负载平衡控制方法，所述升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个所述升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，所述多个升降单元中的变频电机由多传动变频器驱动，所述多传动变频器中的各传动的转速独立控制，所述传动与所述变频电机一一对应，所述变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动，所述传动与所述小齿轮一一对应，其特征在于，所述方法包括：
获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载；
计算各个小齿轮的实时负载的差值；
根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各个小齿轮的实时负载的差值，包括：
根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，n表示所述小齿轮的个数，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当所述小齿轮的实时负载的差值的绝对值大于设定值时，调整所述小齿轮的对应的传动的转速。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定值为0～0.2。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述升降系统的工况包括升平台工况、降桩腿工况、降平台工况和升桩腿工况。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述升降系统处于升平台工况或降桩腿工况时，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述升降系统处于降平台工况或升桩腿工况时，所述根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速，包括：
当ΔFi＞0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1+|ΔFi|)；
当ΔFi＜0时，调整第i个传动的转速为Vi＝V(1-|ΔFi|)；
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的负载差，Vi表示第i个传动的转速，V表示第i个传动的标准设定转速。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，每个所述升降单元还包括用于检测所述小齿轮的实时负载的扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述小齿轮一一对应设置，所述获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载，包括：
通过各个小齿轮对应的所述扭矩传感器获取各个小齿轮的实时负载。
9.一种升降系统的负载平衡控制装置，所述升降系统的每条桩腿上设有多个升降单元，每个所述升降单元均包括变频电机、齿轮箱和设置在齿轮箱输出轴上的小齿轮，所述多个升降单元中的变频电机由多传动变频器驱动，所述多传动变频器中的各传动的转速独立控制，所述传动与所述变频电机一一对应，所述变频电机驱动齿轮箱输出轴上的小齿轮转动，所述传动与所述小齿轮一一对应，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取多个升降单元中各个小齿轮的实时负载；
计算模块，用于计算各个小齿轮的实时负载的差值；
调整模块，用于根据各个小齿轮的实时负载的差值和所述升降系统的工况调整各个小齿轮对应的传动的转速。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块还用于：
根据以下公式计算各个小齿轮的实时负载的差值：
其中，ΔFi表示第i个小齿轮的实时负载的差值，i≤n，n表示所述小齿轮的个数，Fi表示第i个小齿轮的实时负载，∑Fi表示n个小齿轮的实时负载之和，表示第i个小齿轮的实时负载与n个小齿轮的实时负载的平均值的比值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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