CN110778097A - 一种自升式钻井平台的桩腿检修装置 - Google Patents

Abstract

本文公布了一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，包括：工作篮组件，所述工作篮组件环绕桩腿结构设置，用以装载检修用具和检修人员；驱动机构，所述驱动机构固定在所述工作篮组件上，所述驱动机构的输出端与所述桩腿的齿条啮合，用以带动所述工作篮组件沿所述桩腿上下移动；控制机构，所述控制机构固定在所述工作篮组件上，所述控制机构与所述驱动机构电连接，用以控制所述驱动机构。本文涉及钻井领域，提供了一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，可克服搭设工作架费人费力的问题，其可搭载检修工具、材料和检修人员沿桩腿上下移动，省去了搭设工作架，节省人力，且工作效率明显得到提升。

Description

一种自升式钻井平台的桩腿检修装置

技术领域

本发明涉及钻井领域，尤其涉及一种自升式钻井平台的桩腿检修装置。

背景技术

自升式钻井平台的桩腿是平台结构的重要组成部分。目前，桩腿因定期检验、临时维护和修理而涉及搭设工作架的辅助工作量巨大，其基本上是采用传统人工搭工作架的模式开展相应工作，由于桩腿比较长，会受限于搭设工作架的人力资源和工作架材料资源。

目前，世界上有500多艘自升式钻井平台，绝大部分的桩腿结构为独立三桩桁架齿条式结构。按照船级社规范要求，平台每年要进行年检，每两到三年进行中检，每五年进行特检。平台在船厂进行相关检验时，会涉及到桩腿的焊接节点检验，通常特检时会搭工作架60-70米。平台的桩腿局部锈蚀需要进行除锈刷漆保养时，也需要搭工作架，该项工作通常只能等待时机在平台进船厂时进行，这样会造成桩腿的维护时机推迟，桩腿的状况不断恶化，而造成维护成本提高。平台的桩腿的撑管结构或齿条需修理时，也基本上是搭设工作架进行。搭设工作架时，通常是从平台的甲板面开始搭设，工作量巨大，往往需要在平台拖往船厂后，利用船厂资源完成相关工作。一艘400英尺的自升式钻井平台，桩腿需搭满架(167米高)情况，在赶工期的要求下，一般都需要每天70-80个船厂工人，工作10-12天甚至更长时间来完成工作架的搭设和完工后的拆除，且搭建过程中属于高空交叉作业，人员密集，纯手工劳作，风险很大。

发明内容

本发明提供一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，可克服搭设工作架费人费力的问题，其可搭载检修工具、材料和检修人员沿桩腿上下移动，省去了搭设工作架，节省人力，且工作效率明显得到提升。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，包括：

工作篮组件，所述工作篮组件环绕桩腿结构设置，用以装载检修用具和检修人员；

驱动机构，所述驱动机构固定在所述工作篮组件上，所述驱动机构的输出端与所述桩腿结构的齿条啮合，用以带动所述工作篮组件沿所述桩腿结构上下移动；

控制机构，所述控制机构固定在所述工作篮组件上，所述控制机构与所述驱动机构电连接，用以控制所述驱动机构。

一种可能的设计，所述工作篮组件包括多个可伸缩的工作篮单元，多个所述工作篮单元首尾相接并与所述桩腿结构形状匹配，用以适应不同尺寸和形状的桩腿结构。

一种可能的设计，所述工作篮单元包括第一承载篮和两个第二承载篮，两所述第二承载篮分别设置在所述第一承载篮的两端且与所述第一承载篮滑动连接。

一种可能的设计，所述驱动机构包括变频电机和传动组件，所述变频电机的输出端与所述传动组件的输入端连接，所述传动组件的输出端设有可拆的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿条匹配。

一种可能的设计，所述工作篮单元的两端设有可旋转的底座，所述驱动机构固定在所述底座顶部，用以轴向调节所述驱动机构而使其与所述齿条啮合或分离。

一种可能的设计，所述工作篮的两端安装有可在水平面平移的底座，所述驱动机构固定在所述底座的顶部，用以调节所述驱动机构水平位置而使其与所述齿条啮合或分离。

一种可能的设计，所述第二承载篮的一端封闭，另一端形成开口，所述第一承载篮的一端由所述开口插入,以调节所述工作篮单元的长度。

一种可能的设计，所述变频电机设有电磁刹车装置，所述电磁刹车装置上设有刹车检测器，用以检测刹车状态。

一种可能的设计，所述控制机构包括电连的PLC模块和操作显示模块，所述PLC模块设置为将收集的检测数据传递给所述操作显示模块并控制所述驱动机构；所述操作显示模块设置为显示检测数据并将输入数据传递给所述PLC模块。

一种可能的设计，桩腿检修装置包括设置在钻井平台上的变频器和设置在所述工作篮组件上的接线单元，所述变频器分别与钻井平台上的电源和所述接线单元电连接，所述接线单元分别与所述控制机构和驱动机构电连接，用以将电能传递给所述驱动机构和所述控制机构。

一种可能的设计，包括遥控器，所述遥控器与所述控制机构无线连接，用以向所述控制机构发出控制信号。

一种可能的设计，所述PLC模块包括通讯组件，所述通讯组件设置为接收所述控制信号和变频器的运行状态参数。

一种可能的设计，所述控制机构包括传感器组件，所述传感器组件固定在所述工作篮组件上并与所述PLC模块电连接，用以检测所述工作篮组件的状态数据并将检测数据传递给所述PLC模块。

一种可能的设计，所述传感器组件包括电子水平仪、位移检测器和上下限位检测器。

一种可能的设计，所述控制机构和变频器都设有紧急停止开关，用以停止所述驱动机构动作。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例的桩腿检修装置可搭载检修工具、材料和检修人员沿桩腿上下移动，省去了搭设工作架，节省人力，避免了高空落物风险，大大缩短了桩腿检验和维修时间。

本发明实施例的工作篮组件采用可伸缩的工作篮单元围成，单一工作篮单元长度在11米至18米之间，负载至少3吨，可适用不同尺寸大小的桩腿。

本发明实施例的驱动机构固定在底座顶部，可轴向调节或水平面内调节驱动机构，在适配不同桩腿时能够准确啮合齿条，并可需要拆除时释放驱动齿轮与齿条。

本发明实施例的控制机构和变频器都设有紧急停止开关，可在紧急情况下快速停止驱动机构动作，保证检修人员安全。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为桩腿检修装置示意图；

图2为驱动机构示意图；

图3为工作篮单元示意图；

图4为图3的A出局部放大示意图；

图5为桩腿检修装置供电示意图；

图6为桩腿检修装置电控连接示意图。

附图标记：1-桩腿、101-齿条、2-工作篮组件、201-工作篮单元、202-第二承载蓝、203-第一承载篮、204-勾型折边、3-驱动机构、301-变频电机、302-传动组件、3021-蜗杆、3022-蜗轮、3023-第一齿轮、3024-第二齿轮、3025-驱动轴、303-驱动齿轮、4-控制机构、5-变频器、6-接线单元、7-PLC模块、8-传感器组件、9-操作显示模块、10-遥控器、11-控制柜、12-电源。

具体实施方式

为使本申请的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本申请的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

针对桩腿维护和修理的问题，本公开实施例提供了一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，其可搭载检修工具、材料和检修人员沿桩腿上下移动，省去了搭设工作架，节省人力，避免了高空落物风险，大大缩短了桩腿检验和维修时间。

下面结合实施例阐述本公开的自升式钻井平台的桩腿检修装置。

请参阅图1至图6的本发明实施例的桩腿检修装置。该桩腿检修装置包括工作篮组件2、驱动机构3和控制机构4，其中，工作篮组件2设置在桩腿结构的外周，可装载检修用具和检修人员；驱动机构3和控制机构4都固定在工作篮组件2上，其驱动机构3的输出端与桩腿1上的齿条101啮合，使得其可带动工作篮组件2沿桩腿1上下移动，而控制机构3还与驱动机构3电连接，可控制驱动机构3。由此，操作人员可通过控制机构4操控驱动机构3沿桩腿1上下移动或者停止在桩腿1某处，便于操作人员检修。

首先，该桩腿结构为独立三桩桁架齿条式结构，三个桩腿1等间隔设置，且每个桩腿1上都设有沿其长度方向的齿条101，两排齿条101分别设于桩腿1的两侧。上述工作篮组件2围成三角型，使其与桩腿结构相匹配。如桩腿结构由四桩腿1构成，则需要四个上述工作篮组件2围成矩形。

如图1、图3和图4所示，该工作篮组件2由三个工作篮单元201首尾相接围成，其中，工作篮单元201可沿其长度方向伸缩，实现长度的调节。具体地，该工作篮单元201采用分段结构，其包括第一承载篮203和两个第二承载篮202，两第二承载篮202分别设置在第一承载篮203的两端且与第一承载篮203滑动连接。特别地，该第二承载篮202的一端封闭，另一端形成开口204，使得第一承载篮203的一端可插入开口204内，同时，该第二承载篮202的上端设有向内侧弯折的勾型折边2021，包住第一承载篮203顶部，并对第一承载篮203进行限位，可形成第一承载篮203的端部套入第二承载篮202内，实现伸缩。在调整好伸缩长度后，第一承载篮203和第二承载篮202还可通过机械锁销紧固，使得两者相对固定，整体长度不再变化。另外，需要停留在桩腿1一处时，操作人员还可在工作篮单元201和桩腿1上连接安全绳，进一步提升安全性。由此，上述单一工作篮单元201的长度可在11米至18米之间调整，且负载至少3吨，可装载一段水平撑管，适用于不同尺寸大小的桩腿结构。

又如图1和图2所示，上述驱动机构3包括变频电机301、传动组件302和驱动齿轮303，其中，该变频电机301的输出端与传动组件302的输入端连接，而传动组件302的输出端又设有可拆的驱动齿轮303。具体地，变频电机301选用功率15KW的电机，其设有电磁刹车装置(图中未示出)，可实时刹车停止或锁止驱动齿轮303，其输出轴还设有蜗杆3021，而传动组件302的涡轮3022与其蜗杆3021啮合，进而与涡轮3022共轴的第一齿轮3023又与第二齿轮3024啮合，同时，第二齿轮3024又套设在驱动轴3024上，使得变频电机301的动力可传递至驱动轴3024上。上述驱动齿轮303套设在驱动轴3024上，作为驱动机构3的输出端，驱动齿轮303与驱动轴3024过盈配合，且可拆下更换，使得驱动轴3024可装载不同型号的驱动齿轮303，实现驱动机构3匹配不同尺寸的齿条101。

另外，工作篮单元201的两端设有可旋转的底座(图中未示出)，而驱动机构3固定在底座的顶部，使得可轴向调节驱动机构3。其中，底座通过法兰连接工作篮单元201，其包括基座和旋转部，上述驱动机构3固定在旋转部上，旋转部又旋转安装在基座上，并可通过基座上的锁定组件锁止旋转部。同时，基座上也设有沿工作篮单元201长度和垂直于其长度方向交差布置的网状的滑道，该旋转部可沿滑道移动，并也可通过锁定组件锁止。由此，驱动机构3可在底座上转动并可沿滑道活动，使得驱动机构3可调节姿态和水平位置，从而方便其能够与不同桩腿1的齿条101精准配合，并可需要拆除时释放驱动齿轮303与齿条101。

如图5所示，桩腿检修装置还包括设置在钻井平台上的变频器5和设置在工作篮组件2上的接线单元6，为控制机构4和驱动机构3供电，其中，钻井平台提供440VAC，60HZ，三相，100KW的电源12，变频器5设于主甲板上的变频柜内，并通过电缆与电源12连接，变频器5通过其内的空气开关、主接触器、整流单元和供逆变单元，提供出变频电源，又通过游动电缆与接线单元6连接。同时，接线单元6又分接控制机构4和驱动机构3，分别供电。

为了控制该驱动机构3锁止和上下移动，上述控制机构4包括PLC模块7、操作显示模块9和传感器组件8，其中，传感器组件8固定在工作篮组件2上并与PLC模块7电连接，可检测工作篮组件2的状态数据并传递给PLC模块7；操作显示模块9可显示传感器组件8的检测数据并将输入数据传递给PLC模块；PLC模块7可将收集的检测数据传递给操作显示模块9并控制驱动机构5。具体地，传感器组件8包括电子水平仪、位移检测器和上下限位检测器，其电子水平仪可监测桩腿1的水平状态；位移检测器采用安装在驱动轴处的齿轮旋转编码器，可测量工作篮组件2的移动距离和移动速度；上下限位检测器为设于桩腿检修装置顶部和底部的限位开关，当桩腿检修装置到达桩腿1最顶部或是最底部时，开关触碰动作，发出信号。上述PLC模块7上还设有操作开关，操作人员可手动操控操作开关，从而控制多个驱动机构5同步动作。上述操作显示模块9配置有触摸屏，可显示变频电机301运转的电流、单个变频电机301的扭矩、桩腿检修装置的倾斜度、桩腿检修装置的运行速度、报警信息等，另外，触摸屏还可输入设置桩腿检修装置的移动速度限制值、移动距离限制值、倾斜程度限制值、以及变频电机301的扭矩限制值等。

上述控制机构4还包括遥控器10，该遥控器10上设有操作按键，其与PLC模块7无线连接，操作人员可手持遥控器10，按压按键，向PLC模块7发出控制信号，从而也能操控驱动机构5同步动作。由此，操作人员既可通过PLC模块7上的操作开关又可通过遥控器10操控驱动机构5，使得操作更加灵活。

上述PLC模块7的通讯组件可接收遥控器10的无线信号，同时，通讯组件还可接收变频器5的运行状态参数(变频电机运行速度、运转扭矩、系统故障信息等)，并可输出对变频器5的信号(启动、停止、速度给定、扭矩限制等)，保证系统安全正常运行。上述游动电缆包括三根三芯变频电缆、一根5x2.5多芯电缆和一根通讯电缆，三根三芯变频电缆供六个变频电机，多芯电缆为接线单元提供220VAC电源，通讯电缆可实现PLC模块与变频器之间的PROFIT BUS通讯。由此，PLC模块7可监控变频器5的数据，并操控变频器5的输出。接线单元6和PLC模块7固定在控制柜11内，控制柜11安装一工作篮单元201上。

另外，电磁刹车装置(图中未示出)上设有刹车检测器，可检测电磁刹车装置状态，可校准变频器的输出与刹车动作时间，保证精准刹车动作。为了保证人员安全，上述控制机构4和变频器5上都设有紧急停止开关，应急停止开关通过硬线串联在PLC模块的主接触器和变频器5的主接触器的控制回路上，由此可通过开启紧急停止开关来停止驱动机构3动作，可在紧急情况下快速停止所有动作。

综上可知，在检修时，操作人员可通过遥控器10或者PLC模块7上的操作开关控制多个驱动机构5同步动作，实现桩腿检修装置沿桩腿1平稳升降或锁定在桩腿1的一处，满足检修需求，省去了人工搭设工作架，而且其结构简单，可靠安全，使用方便。

结合上述实施例，本发明实施例的桩腿检修装置可搭载检修工具、材料和检修人员沿桩腿结构上下移动，省去了搭设工作架，节省人力，避免了高空落物风险，大大缩短了桩腿检验和维修时间。本发明实施例的工作篮组件采用可伸缩的工作篮单元围成，单一工作篮单元长度在11米至18米之间，可适用不同尺寸大小的桩腿。本发明实施例的驱动机构固定在底座顶部，可轴向调节或水平面内调节驱动机构，在适配不同桩腿时能够准确啮合齿条，并可需要拆除时释放驱动齿轮与齿条。本发明实施例的控制机构和变频器都设有紧急停止开关，可在紧急情况下快速停止驱动机构动作，保证检修人员安全。

在本申请的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域的技术人员应该明白，虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，包括：

工作篮组件，所述工作篮组件环绕桩腿结构设置，用以装载检修用具和检修人员；

驱动机构，所述驱动机构固定在所述工作篮组件上，所述驱动机构的输出端与所述桩腿结构的齿条啮合，用以带动所述工作篮组件沿所述桩腿结构上下移动；

控制机构，所述控制机构固定在所述工作篮组件上，所述控制机构与所述驱动机构电连接，用以控制所述驱动机构。

2.根据权利要求1所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述工作篮组件包括多个可伸缩的工作篮单元，多个所述工作篮单元首尾相接并与所述桩腿结构形状匹配，用以适应不同尺寸和形状的桩腿结构。

3.根据权利要求2所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述工作篮单元包括第一承载篮和两个第二承载篮，两所述第二承载篮分别设置在所述第一承载篮的两端且与所述第一承载篮滑动连接。

4.根据权利要求2所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述驱动机构包括变频电机和传动组件，所述变频电机的输出端与所述传动组件的输入端连接，所述传动组件的输出端设有可拆的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿条匹配。

5.根据权利要求2所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述工作篮单元的两端设有可旋转的底座，所述驱动机构固定在所述底座顶部，用以轴向调节所述驱动机构而使其与所述齿条啮合或分离。

6.根据权利要求2所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述工作篮的两端安装有可在水平面平移的底座，所述驱动机构固定在所述底座的顶部，用以调节所述驱动机构水平位置而使其与所述齿条啮合或分离。

7.根据权利要求3所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述第二承载篮的一端封闭，另一端形成开口，所述第一承载篮的一端由所述开口插入,以调节所述工作篮单元的长度。

8.根据权利要求4所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述变频电机设有电磁刹车装置，所述电磁刹车装置上设有刹车检测器，用以检测刹车状态。

9.根据权利要求3所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述控制机构包括电连的PLC模块和操作显示模块，所述PLC模块设置为将收集的检测数据传递给所述操作显示模块并控制所述驱动机构；所述操作显示模块设置为显示检测数据并将输入数据传递给所述PLC模块。

10.根据权利要求9所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，桩腿检修装置包括设置在钻井平台上的变频器和设置在所述工作篮组件上的接线单元，所述变频器分别与钻井平台上的电源和所述接线单元电连接，所述接线单元分别与所述控制机构和驱动机构电连接，用以将电能传递给所述驱动机构和所述控制机构。

11.根据权利要求10所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，包括遥控器，所述遥控器与所述控制机构无线连接，用以向所述控制机构发出控制信号。

12.根据权利要求11所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述PLC模块包括通讯组件，所述通讯组件设置为接收所述控制信号和变频器的运行状态参数。

13.根据权利要求9所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述控制机构包括传感器组件，所述传感器组件固定在所述工作篮组件上并与所述PLC模块电连接，用以检测所述工作篮组件的状态数据并将检测数据传递给所述PLC模块。

14.根据权利要求13所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述传感器组件包括电子水平仪、位移检测器和上下限位检测器。

15.根据权利要求10所述的自升式钻井平台的桩腿检修装置，其特征在于，所述控制机构和变频器都设有紧急停止开关，用以停止所述驱动机构动作。

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