CN202380450U - 一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，包括中央控制台、电机变频控制柜组和三个现场控制箱，所述中央控制台的控制信号输出端与所述电机变频控制柜组的控制信号输入端连接，所述电机变频控制柜组的控制信号输出端分别与所述三个现场控制箱的控制信号输入端连接，所述三个现场控制箱分别设置在平台的三个桩腿附件上，所述三个现场控制箱的传感信号输出端都与所述中央控制台的传感信号输入端连接。本实用新型能实现系统整体的实时稳定控制，控制系统结构紧凑、使用方便、布局合理、便于维护，数据传送数度快、可靠性高，集成度好，自动化程度高、智能性强、解决了自升式海上石油钻井平台多电机的复杂传动机构的同步稳定控制问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，属于钻井平台升降控制技术领域。
背景技术
近年来，在世界能源需求日益紧张的格局下，各国都将开发的重点转向海洋，因此，海洋石油的开采正在受到普遍的关注。海洋石油开采主要依靠海洋石油钻井平台，主要包括两类：一类是近海钻井平台；一类是深海钻井平台。在海洋石油开发中，开采装置(主要是海洋石油钻井平台)是制约发展的重要因素。
目前，我国在钻井平台中的很多关键设备还需要采用国外的技术和产品。如自升式海洋石油钻井平台是目前世界各国近海采油中普遍采用的一种平台装置，平台由三个桩腿来定位，其中升降控制系统的作用是，当平台移位到井位时，通过升降装置将三个桩腿降到水下，固定在海底，使平台升离水面，进行海上作业；作业结束后，再通过升降装置将三个桩腿升起，使平台降回水面，恢复成漂浮状态，准备拖航至下一个井位作业。自动控制系统是自升式平台中最为关键的装置之一，根据统计，在所有海上移动式平台中，自升式平台的事故数量占全部平台事故的75％以上，而一半以上的事故发生在平台的升降过程中。现有的自升式海洋石油钻井平台由三个桩腿组成，每个桩腿又包括三个齿条，每个齿条一般由九台电机控制，自动控制系统要对几十台电机进行同步控制，但几十台电机的平稳同步控制效果较差，导致升降过程的安全性和可靠性无法保证。目前市场上还没有我国自主开发研制自升式钻井平台的自动控制系统。
发明内容
本实用新型提供了一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，用于解决现有的海洋钻井平台的自动控制系统存在的故障率较高、安全性和可靠性无法保证、缺少自主开发研制的产品的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，包括中央控制台、电机变频控制柜组和三个现场控制箱，所述中央控制台的控制信号输出端与所述电机变频控制柜组的控制信号输入端连接，所述电机变频控制柜组的控制信号输出端分别与所述三个现场控制箱的控制信号输入端连接，所述三个现场控制箱分别设置在平台的三个桩腿附件上，所述三个现场控制箱的传感信号输出端都与所述中央控制台的传感信号输入端连接。
由上述提供的技术方案可以看出，本实用新型提供的一种三级分布式的海上石油钻井平台自动升降控制系统的结构，能实现系统整体的实时稳定控制，控制系统结构紧凑、使用方便、布局合理、便于维护，数据传送数度快、可靠性高，集成度好，自动化程度高、智能性强、解决了自升式海上石油钻井平台多电机的复杂传动机构的同步稳定控制问题。
附图说明
图1为本实用新型的具体实施方式提供的海洋石油钻井平台自动升降控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，如图1所示，包括中央控制台1、电机变频控制柜组2和三个现场控制箱3，中央控制台1的控制信号输出端与电机变频控制柜组2的控制信号输入端连接，电机变频控制柜组2的控制信号输出端分别与三个现场控制箱3的控制信号输入端连接，三个现场控制箱3分别设置在平台的三个桩腿附件上，三个现场控制箱3的传感信号输出端都与中央控制台1的传感信号输入端连接。
现有的自升式海洋石油钻井平台由三个桩腿组成，每个桩腿又包括三个齿条，每个齿条一般由九台电机控制，自动控制系统要对几十台电机进行同步控制，几十个齿轮箱的受力要均衡，还要对桩脚与齿条的高度、平台水平倾斜度，电动机的功率、载荷、电流、电压、频率，齿轮箱的温度等各种参数进行监测、报警，并对电动机启动、停止、正反转运行进行控制。由于自升式钻井平台控制系统复杂、测控点多、控制要求高，因此，是平台建造中的核心和关键技术。
具体的，本实用新型所述的控制系统，主要由中央控制台1、电机变频控制柜组2和三个现场控制箱3组成，其中中央控制台1置于平台操作控制室内，所有操作均在中央控制台上进行；电机变频控制柜组2是系统的核心部分，它主PLC系统、CU控制单元、电源逆变器、变频器等组成，负责完成系统的升降自动控制；现场控制箱3有三个，置于平台的三个桩腿附件上，用来采集传感器的信号和现场的每个桩腿中三个齿条的位置调整。系统的三级通过通讯电缆连接，形成三级网络型结构。
其中，中央控制台1设置有工业控制机1-1、显示器1-2和远端模块1-3、控制台上设有键盘、轨迹球式鼠标、各种操作按钮和指示灯等，系统所有控制操作、显示、报警、紧急停机、参数设置等功能都在中央控制台上进行。工业控制机1-1的显示信号输出端与显示器1-2的显示信号输入端连接，工业控制机1-1的控制信号输出端与远端模块1-3的控制信号输入端连接，远端模块1-3的控制信号输出端与电机变频控制柜组2的控制信号输入端连接，三个现场控制箱3的传感信号输出端都与远端模块1-3的传感信号输入端连接。
电机变频柜组2共有十几个控制柜组成，设置在平台发电机组一层。由电源整流柜2-1、逆变柜2-2、编码器柜2-3和主PLC柜2-4组成。电机变频柜组2是控制系统核心，它先由电源整流柜2-1将船上440VAC电流整流成大电流的DC直流电源，再送入逆变柜2-2中的CU控制单元驱动S120型变频器工作(每个CU控制单元可以带动4个S120变频器)，再输出380VAC带动各桩腿的电机。
现场控制箱3内设PLC工作站，复责采集各桩腿现场的传感器信号，如电机转速、齿轮箱温度、电机报闸信号、水平测量信号等。除采集传送传感器信号外，还可以在现场控制箱上通过按钮分布对所在桩腿的三个齿条进行微调操作。
系统的三级通过PROFIBUS总线连接，实现各级的信号传送。
本具体实施方式提供的自升式海洋石油钻井平台自动升降控制系统，主要作用是：由控制系统进行统一操作控制，操作控制分两种情况：一是平台上升，这时电机做功，二是平台下降，这时电机反转，需要将功率释放到制动单元和制动电阻上。不论上升或下降，又分两种情况，一是总体控制，即遥控，在中央控制台上进行，一是现场调控，在三个现场控制箱上完成。本实用新型提出的三级分布式控制系统能很好完成以上所述功能。解决了自升式海上石油钻井平台复杂的多电机控制关键技术，实现平台的可靠平稳升降控制。
目前，我国建造的自升式海洋石油钻井平台中的控制系统基本都选用美国ABD、德国西门子等公司的产品，每套造价在150-200万美元之间。而本具体实施方式提供的系统仅需250万人民币，是国外同类产品的20％左右。因此，进行本技术方案的研发可以形成具有自主知识产权的高技术产品，不仅可以节省大量资金，极大地增加建造自升式海上石油钻井平台的利润。近年来我国每年承建的钻井平台(包括我国中海油的和给国外建造的)都在30台以上，有明显的经济效益。同时实现海上石油钻井平台建造关键技术的国产化，提高我国在该领域的国家竞争能力，具有重要的政治意义和社会效益。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种海洋石油钻井平台自动升降控制系统，包括中央控制台、电机变频控制柜组和三个现场控制箱，其特征在于，所述中央控制台的控制信号输出端与所述电机变频控制柜组的控制信号输入端连接，所述电机变频控制柜组的控制信号输出端分别与所述三个现场控制箱的控制信号输入端连接，所述三个现场控制箱分别设置在平台的三个桩腿附件上，所述三个现场控制箱的传感信号输出端都与所述中央控制台的传感信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的海洋石油钻井平台自动升降控制系统，其特征在于，所述中央控制台设置有工业控制机、显示器和远端模块，所述工业控制机的显示信号输出端与所述显示器的显示信号输入端连接，所述工业控制机的控制信号输出端与所述远端模块的控制信号输入端连接，所述远端模块的控制信号输出端与所述电机变频控制柜组的控制信号输入端连接，所述三个现场控制箱的传感信号输出端都与所述远端模块的传感信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的海洋石油钻井平台自动升降控制系统，其特征在于，所述电机变频控制柜组包括电源整流柜、逆变柜、编码器柜和主PLC柜，所述电源整流柜的电源输出端与所述逆变柜的电源输入端连接，所述逆变柜的控制信号输出端与所述编码器柜的控制信号输入端连接，所述编码器柜的控制信号输出端与所述主PLC柜的控制信号输入端连接，所述主PLC柜的控制信号输出端分别与所述三个现场控制箱的控制信号输入端连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN103150957A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-06-12 | 李学君 | 智能化钻井装置仿真培训系统 |
| CN105274978A (zh) * | 2014-06-24 | 2016-01-27 | 天津海科信达石油技术有限公司 | 基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统 |
| CN107100784A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-29 | 武汉理工大学 | 波浪发电平台升降转向智能调节控制系统 |
| CN107700454A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-16 | 张莲莲 | 一种用于石油钻井平台的升降装置 |
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