CN1325752C - 提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于浮式钻井平台的提升装置，用于下放和提升一个负载，尤其钻井设备或钻井封闭设备，它包括至少一个用于制动和固定负载的制动装置。按本发明设有一个紧急制动装置用于产生一个附加的制动力。紧急制动装置(50)包括一个附加的制动装置，它可按选择与制动装置(10、110)接通，其中：设有一个调整装置，它将各自的制动功率额定值与一个用于表明由主制动装置(10、110)达到的制动功率实际值特征的参数进行比较，在制动额定值-制动实际值的差值＞0的情况下，起动紧急制动装置(50)，使此差值大体等于0，在这里最大总制动功率≤制动功率额定值的130%。

Description

提升装置

技术领域

本发明涉及一种提升装置，用于下放和提升一个负载，该提升装置包括至少一个用于制动和固定负载的制动装置，还包括一个紧急制动装置，用于产生一个附加的制动力，其中紧急制动装置包括一个附加的制动装置，它可按选择与制动装置接通。

背景技术

此类提升装置用于例如从浮式平台在海底或钻井中下放和提升一个负载，尤其钻井设备或钻井封闭设备。它有一个可旋转地支承的绞轮，在绞轮上固定大多设计为钢索的柔性牵引工具，钢索可通过旋转驱动绞轮缠绕或退卷。

为了旋转驱动绞轮设至少一个旋转驱动装置。后者通常包括一台电动机。但同样可以取代直流电动机采用一种液压或气动工作的驱动装置。

为了在负载下放期间制动绞轮和为了将负载固定在基础上面，此类提升装置有一个制动设施，它包括一个机械作用的制动装置。为了减轻机械作用的制动装置的负载，还可设另一些非机械作用的制动装置，例如涡流制动装置。

提升装置的实际结构适应于由其使用目的规定的最大期望提升功率。后者由在绞轮上第一个钢索缠绕层定义。对于其他缠绕层，亦即当钢索继续缠绕在绞轮上时，由于与此相关联的负载在绞轮上作用的更大的杠杆，因而减小了最大提升功率。

为了安全起见，钢索的尺寸确定为，使它的断裂荷载至少等于提升装置提升负载的两倍。钢索通过它转向的上部结构，例如钻塔，按1.8倍提升负载设计。为了避免通过操纵制动设施可能将大于这些构件断裂荷载的力施加在上部结构或钢索上，将制动设施设计为，要固定的最大负载等于提升负载的1.5至1.6倍。

过去曾多次发生意外，当时退卷过程借助制动设施不能停止或不能及时停止。一系列此类意外的一个可能的原因也许是，接近最大提升负载的负载在绞轮上有多重钢索缠绕层时被固定在基础上方，从而最终导致制动设施过载。

由GB 842 435 A已知一种提升装置，它除了制动装置之外还包括一个用于产生附加制动力的紧急制动装置。制动装置和紧急制动装置构成为使得它们分别达到最大需要制动力的至少百分之一百。

发明内容

因此本发明的目的是，提高此类提升装置的工作可靠性。

此目的如下达到，即提出一种提升装置，用于下放和提升一个负载，该提升装置包括至少一个用于制动和固定负载的制动装置，还包括一个紧急制动装置，用于产生一个附加的制动力，其中紧急制动装置包括一个附加的制动装置，它可按选择与制动装置接通，其特征为：设有一个调整装置，它将各自的制动功率额定值与一个用于表明由主制动装置达到的制动功率实际值特征的参数进行比较，在制动额定值-制动实际值的差值＞0的情况下，起动紧急制动装置(50)，使此差值大体等于0，在这里最大总制动功率≤制动功率额定值的130％。

通过按本发明设一个产生附加制动力的紧急制动装置，迄今使用的如上面已说明的为防止其他部件过载提供保护以及在绝大多数使用情况下保证无故障运行的制动装置可以继续使用。通过附加的紧急制动装置现在创造了可能性，在需要的情况下，亦即在瞬时制动功率不够时，可以施加一个附加的制动力。因为紧急制动装置涉及这样一些装置，即它们除了制动装置以外附加地设置以及尺寸没有制动装置一倍大，所以紧急装置只是在确实需要它的时候才起动。因此既使在制动装置完全失灵的情况下也可以制动绞轮。

制动装置和紧急制动装置设计为，通过它们能分别达到最大需要的制动功率的至少百分之一百。紧急制动装置可以完全取代制动装置，所以即使在制动装置完全失效时提升装置仍能应急运行。

按本发明设一调整装置，它将各自的制动功率额定值与一个用于表明主制动装置达到的制动功率实际值特征的参数进行比较，在差值制动额定值一制动实际值＞0的情况下起动紧急制动装置，使此差值大体等于0，在这里最大总制动功率≤130％制动功率额定值。若由主制动装置达到的制动功率减小到低于额定值，则按此特别优选的实施形式通过调整装置起动紧急制动装置，用于产生附加的所需制动功率。通过总制动功率限制为最大额定值的130％，避免使施加在提升装置构件上或由于引入制动功率使施加在其他构件上的力达到超过这些构件极限荷载的值，由此避免由于引入过高的制动功率导致损坏的危险。

按本发明的提升装置第一种优选的实施形式，制动装置有至少一个作用在旋转件上的制动块和一个为所述至少一个制动块供给制动力的装置，其中紧急制动装置这样设计，即，设一附加装置用于按选择将附加制动力施加在旋转件上。若在正常工作时通过制动装置能达到的制动功率不再足够时，可通过操纵附加装置主动产生附加的制动功率。

为所述至少一个制动块供给制动力的装置优选地包括一个向所述至少一个制动块供给制动力的弹簧装置。为了控制施加在制动块上的制动力，所述装置优选地有一个与弹簧装置反向作用的用于控制在制动块上施加的制动力的装置。采取这些措施，保证在液压装置失效时制动块用最大的力加压，从而产生最大制动功率。

附加装置优选地设计为，它包括一个用于偏移承受弹簧装置反作用力的支座的装置。因此在操纵附加装置时提高了弹簧装置的预紧力，从而导致增大作用在所述至少一个制动块上的制动力并因而导致提高制动功率。

所述附加装置优选地设计为可液压操纵的装置。

按本发明的提升装置另一种优选的实施形式，紧急制动装置包括一个附加的制动装置，它可按选择与制动装置接通。

紧急制动装置的结构可以至少基本上与主制动装置的结构一致。

若提升装置包括至少一个在输入侧与驱动马达连接和在输出侧与总传动装置共同工作的变速齿轮箱，则有可能将紧急制动装置布置在变速齿轮箱的输入侧和/或输出侧。

按本发明的提升装置另一种实施形式，紧急制动装置由用于控制或调整负载的下放、固定或提升的减速装置构成，以及下放装置有一个适用于制动和固定提升装置最大提升功率的功率。

减速装置优选地包括一个电、液压或气动驱动的马达，它也用于施加紧急制动功率。若减速装置还包括一个马达与之连接的变速齿轮箱，则所述马达可通过一附加的传动轴可离合地连接在变速齿轮箱上。但同样可以将所述马达连接在提升装置主驱动电机的变速齿轮箱的输入轴上。

附图说明

附图表示本发明的实施例。其中表示：

图1按本发明的提升装置第一种实施形式的俯视图；

图2液压系统图，表示按图1的实施形式一种可能的液压设计和控制；

图3按本发明的提升装置另一种实施形式与图1对应的视图；

图4液压系统图，表示按图3的实施例一种可能的设计和控制；

图5按本发明的提升装置另一种实施形式按图1和3左边端部区局部侧视图；以及

图6按本发明的提升装置另一种实施形式与图5对应的视图。

具体实施方式

图1中总体用100表示的提升装置包括一个框架1，提升装置的构件安装在框架上。为了提升和下放以及固定一个负载，尤其一个钻井设备或类似物，提升装置100包括一个绞轮2，它旋转固定地安装在绞轮轴3上，它的轴线S平行于框架1纵侧4延伸。绞轮轴支承在轴承座5、6内，轴承座5、6布置在绞轮2两个端侧7、8的每一侧。

绞轮轴3处于绞轮2在图1中右面的区段上旋转固定地装制动盘9，它是总体用10表示的制动装置的一部分，此外它沿轴线S的旋转方向错开180°地包括两个制动钳装置11、12，所谓“Kaliper”。一个另外的制动钳装置被绞轮轴3遮挡，所以在图1中不能看到。借助制动装置10，可以在图中未表示的柔性牵引工具的退卷过程中减缓绞轮2的旋转速度或也可以完全锁定。

为了在退卷过程制动时支持制动装置10，从绞轮2出发观察在制动装置10的那一侧设一个与绞轮轴3连接的涡流制动器13。

在绞轮2按图1的左侧，设用于驱动绞轮2的提升装置100驱动部件14。它在此图示的实施例中包括三个用电工作的驱动马达15、16、17，其中表示在上方的两个马达通过传动装置18互相接合。

一方面驱动电机15、16以及另一方面驱动电机17在输出侧与变速齿轮箱19、20工作连接，而后者在输出侧与总传动装置21连接，它将由驱动电机15、16、17提供的驱动扭矩传给绞轮轴3。

在提升装置100中，制动钳装置11、12按由示意图2可见的方式设计。它们各包括一个弹簧装置22、23，在此图中未表示的制动钳被压靠在制动盘9上。为了减小以此方式施加在制动钳上的制动力直至完全脱开止动，设液压作用的装置24、25，它们设计为，加压导致各配属的弹簧装置22、23压缩。

此外，每个弹簧装置包括另一个可液压操纵的装置26、27，借助它可以提高弹簧预紧力，从而在操纵时导致增大制动力，各自的制动钳用此制动力压靠在制动盘上并因而导致提高制动功率。为此，在图2所示的实施例中，承受各自弹簧装置22、23反作用力的支座28、29朝制动盘9的方向偏移。

采取上述措施构成的紧急制动装置的操纵，通过一个可手动操纵的紧急开关30进行，通过紧急开关30控制电磁操纵的液压阀31、32，当操纵时，它们将液压油从压力油箱33经管道34引入装置26、27。

借助图2说明的制动钳装置的设计可以在制动装置的一个制动钳装置内或在多个制动钳装置内实现。

图3表示按本发明的提升装置另一种实施例，它总体上用200表示，它的结构及其工作方式绝大部分与按图1的提升装置100一致。因此，提升装置200的这些与提升装置100一致的构件采用增大100的符号。为避免重复，有关的方面可参见下面的说明。下面只须说明提升装置200与提升装置100的区别。

在提升装置200中，驱动马达116、117的轴与盘式制动装置35、36连接，借助它们可以制动各配属的轴。盘式制动装置35、36共同构成一个产生附加制动力的紧急制动装置。

盘式制动装置35、36的操纵按由图4可见的方式通过一个可手动操纵的紧急开关130进行，通过紧急开关130控制一个电磁操纵的液压阀131，当操纵时，液压油从制动钳37、38经管道134排入油箱。盘式制动装置的制动钳装置37、38按与制动钳111、112相应的方式弹簧弹性地闭合。

按图2中局部表示的另一种实施例，提升装置设计有减速装置40，它用于借助提升装置缓慢地下沉负载，例如具有推进速度的钻井设备。为此，至少变速齿轮箱19、20、119、120之一(下面作为举例只涉及变速齿轮箱20)设一附加的输入轴41，它可与图中没有表示的传动装置主轴接合。附加的驱动马达42通过锥齿轮传动装置43作用在输入轴41上。整个减速装置40的尺寸设计为，借助它能施加提升装置允许的最大提升负载。因此它可以在下列情况下用作紧急制动装置，即，当提升装置制动装置的制动功率减小和面临负载失控下沉的危险时。为此，驱动马达42设计为交流电动机，它通过变频器工作。为了进一步提高可靠性，还可以采用两台电动机取代一个驱动马达42。

图6局部表示的提升装置实施例在其功能方面与按图5的实施例一致。但在这里整体用140表示的减速装置并不是由与变速齿轮箱20连接的部件构成，而是驱动马达142通过离合器144与面对变速齿轮箱20那一侧的驱动马达17的轴连接。驱动马达142仍可由多个马达代替。

附图标记一览表

1，101  框架          28支座

2，102  绞轮          29支座

3，103  绞轮轴        30紧急开关

4，104  纵侧          31阀

5，105  轴承座        32阀

6，106  轴承座        33压力油箱

7，107  端侧          34管道

8，108  端侧          35盘式制动装置

9，109  制动盘        36盘式制动装置

10，110 制动装置      37制动钳装置

11，111 制动钳装置    38制动钳装置

12，112 制动钳装置    40减速装置

13，113 涡流制动器    41输入轴

14，114 驱动部件      42驱动马达

15，115 驱动马达      43锥齿轮传动装置

16，116 驱动马达      50紧急制动装置

17，117 驱动马达      100提升装置

18，118 传动装置      S轴线

19，119 变速齿轮箱    200提升装置

20，120 变速齿轮箱    140减速装置

21，121 总传动装置    142驱动马达

22      弹簧装置      144离合器

23      弹簧装置

24      装置

25      装置

26      装置

27      装置

Claims (14)

1.提升装置，用于下放和提升一个负载，该提升装置包括至少一个用于制动和固定负载的制动装置，还包括一个紧急制动装置(50)，用于产生一个附加的制动力，其中紧急制动装置(50)包括一个附加的制动装置，它可按选择与制动装置(10、110)接通，其特征为：设有一个调整装置，它将各自的制动功率额定值与一个用于表明由主制动装置(10、110)达到的制动功率实际值特征的参数进行比较，在制动额定值-制动实际值的差值＞0的情况下，起动紧急制动装置(50)，使此差值大体等于0，在这里最大总制动功率≤制动功率额定值的130％。

2.按照权利要求1所述的提升装置，其特征为：制动装置(10、110)具有至少一个作用在一个旋转件上的制动块和一个为所述至少一个制动块供给一个制动力的装置(24、25、26、27)，其中，紧急制动装置(50)这样构成，即，设置一个附加装置，用于按选择将一个附加制动力施加在旋转件上。

3.按照权利要求2所述的提升装置，其特征为：为所述至少一个制动块供给一个制动力的装置(24、25、26、27)包括一个向所述至少一个制动块供给制动力的弹簧装置(22、23)。

4.按照权利要求3所述的提升装置，其特征为：所述装置(24、25、26、27)包括一个与弹簧装置(22、23)反向作用的装置，用于控制在制动块上施加的制动力。

5.按照权利要求4所述的提升装置，其特征为：所述附加装置包括一个用于使承受弹簧装置(22、23)反作用力的支座偏移的装置。

6.按照权利要求5所述的提升装置，其特征为：所述附加装置是一个液压操纵装置。

7.按照权利要求1至6之一所述的提升装置，其特征为：制动装置和紧急制动装置(10、110；50)设计为，能分别达到最大需要的制动功率的至少百分之一百。

8.按照权利要求7所述的提升装置，其特征为：紧急制动装置(50)的结构与主制动装置(10、110)的结构一致。

9.按照权利要求1至6之一所述的提升装置，包括至少一个在输入侧与一台驱动电机连接并在输出侧与一个总传动装置(21、121)共同工作的变速齿轮箱(19、119；20、120)，其特征为：紧急制动装置(50)布置在变速齿轮箱和/或总传动装置的输入侧和/或输出侧。

10.按照权利要求1至6之一所述的提升装置，其特征为：紧急制动装置(50)由一个用于控制或调整负载的下放、固定或提升的减速装置(40)构成，它设计为适用于制动和固定提升装置的最大提升功率。

11.按照权利要求10所述的提升装置，其特征为：减速装置(40、130)包括一个电动、液动或气动驱动的马达(42、142)。

12.按照权利要求11所述的提升装置，其特征为：减速装置(40、130)包括一个变速齿轮箱(19、119；20、120)，所述马达(42、142)与之连接。

13.按照权利要求12所述的提升装置，其特征为：所述马达(42、142)通过一个附加的传动轴可离合地连接在变速齿轮箱(19、119；20、120)上。

14.按照权利要求13所述的提升装置，其特征为：所述马达(42、142)可离合地连接在提升装置的主驱动电机的变速齿轮箱(19、119；20、120)的输入轴(41)上。

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