CN202430701U

CN202430701U - 升降装置及自升式海洋平台

Info

Publication number: CN202430701U
Application number: CN 201220001425
Authority: CN
Inventors: 解彦刚
Original assignee: Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-04

Abstract

本实用新型提供了一种升降装置，适用于自升式海洋平台，包括：进线柜，具有电机组件和进线断路器组件；变压器组，包含连接到所述电机组件的第一组变压器和连接到所述进线断路器组件的第二组变压器；变频器，与所述第一组变压器相连；以及电机控制中心，与所述变频器和所述第二组变压器相连接。本实用新型采用变频驱动一对多的方式驱动高滑差率变频电机方式，以实现自升式海洋平台的升降功能。

Description

升降装置及自升式海洋平台

技术领域

本实用新型涉及一种海工装备，尤其涉及一种升降装置及相应的自升式海洋平台。

背景技术

目前，国际上主要采用自耦变压器降压启动方式驱动大滑差率交流三相异步电动机方式实现自升式海洋钻井平台的升降功能。该方案的缺点：大滑差率交流三相异步电动机的滑差率在13％，属于低效率的已淘汰的电机。价格高，生产厂家少。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型采用变频驱动一对多的方式驱动高滑差率变频电机方式，以实现自升式海洋平台的升降功能。

具体地，根据本实用新型的一个方面，提供了一种升降装置，适用于自升式海洋平台，包括：进线柜，具有电机组件和进线断路器组件；变压器组，包含连接到所述电机组件的第一组变压器和连接到所述进线断路器组件的第二组变压器；变频器，与所述第一组变压器相连；以及电机控制中心，与所述变频器和所述第二组变压器相连接。

较佳地，在上述的升降装置中，所述电机组件中的电机为高滑差率变频电机。

较佳地，在上述的升降装置中，所述变压器组是12脉波变压器或者24脉波变压器。

此外，根据本实用新型的另一方面，还提供了一种自升式海洋平台，具有三条桩腿，每一条桩腿均为三角形结构，所述三角形结构的桩腿的三个角上分别设置有一升降装置，该升降装置包括：进线柜，具有电机组件和进线断路器组件；变压器组，包含连接到所述电机组件的第一组变压器和连接到所述进线断路器组件的第二组变压器；变频器，与所述第一组变压器相连；以及电机控制中心，与所述变频器和所述第二组变压器相连接。

较佳地，在上述的自升式海洋平台中，所述电机组件中的电机为高滑差率变频电机。

较佳地，在上述的自升式海洋平台中，所述变压器组是12脉波变压器或者24脉波变压器。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示意性地示出了本实用新型的升降装置的结构框图。

图2示意性地示出了根据一个实施例的升降装置的详细结构。

图3示意性地是出了可应用于本实用新型的可编程逻辑控制器系统的结构图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。

图1示意性地示出了本实用新型的升降装置的结构框图。如图1所示，本实用新型的升降装置主要包括：进线柜101、变压器组102、变频器103以及电机控制中心104。

进线柜101可以包括电机组件105和进线断路器组件106两个部分。变压器组102包含连接到电机组件105的第一组变压器和连接到进线断路器组件106的第二组变压器。此外，变频器103与第一组变压器相连，而电机控制中心104与所述变频器103和所述第二组变压器相连接。

优选地，在上述的结构中，电机组件105中的电机为高滑差率变频电机，变压器组102优选采用12脉波变压器或者24脉波变压器。

此外，可以将本实用新型的升降装置设置于自升式海洋平台上。一般，自升式海洋平台具有三条桩腿，每一条桩腿均为三角形结构，该三角形结构的桩腿的三个角上分别设置有如图1以及上述段落所教导的升降装置，一般多为对称分布，有2个电机、4个电机、6个电机、8个电机四种形式。

从目前自升式平台的升降形式上看，多采用齿轮与齿条啮合方式进行升降运动。但齿轮和齿条在加工、升降装置装配上也存在加工误差，这样在实际运行过程中每个齿轮上的负载是变化的，有时会相对平均值偏差较大，此时加载在爬升齿轮上的载荷就会在一定范围内变化，因此在变频器输出稳定的状态下，采用高滑差率电机(滑差率在3％到4％范围内)的机械特性对爬升齿轮的速度随其负载变化而反向调整，达到三组电机或单组电机的动态平衡。

在目前自升式平台的升降工况来开，加载在每条桩腿上的承载力会因建造时重心的细微变化而变化，同时在生产平台上也会根据生产需要进行相关设备的增减，也会引起平台重心的变化，因此在升降过程中也会产生每条桩腿的实际运行速度有所差别和海床的地址结构不同引起在插桩过程中的船体倾斜，就需要对单一桩腿电机的运行速度进行微调，达到修正平台的倾斜程度，减少电机的载荷不均现象。这比传统的大滑差率电机(滑差率为13％左右)不能动态调速更具优势。(传统的大滑差率电机在升降船过程中，船体倾斜度超过设定报警值或停机值时，只能停机，然后在对相应的桩腿进行调整。)

特别是，电机的控制包括以下几种方式：

1、单机控制：

先合电机的接触器，如KMA1，然后再启动变频器，当变频器运行后，电机制动器控制继电器，如KBA1吸合，电机运行带动装置运行；

2、单组电机控制：

先合单组电机的接触器，如KMA1～KMA6，然后再启动变频器，当变频器运行后，电机制动器控制继电器，如KBA1～KBA6，然后同组电机运行带动装置运行；

3、单桩腿电机控制(同桩腿的三组电机)：

先合单桩腿电机的接触器，如KMA1～KMA6，KMB1～KMB6，KMC1～KMC6，，然后启动变频器，当变频器运行后的电流或输出扭矩到达设定值后，单桩腿电机制动器控制继电器，如KBA1～KBA6，KBBA1～KBB6，KBC1～KBC6，然后单桩腿电机运行带动单桩腿装置运行；根据实际需要再进行下一个桩腿的电机的启动，直到整个平台整体向上或向下进行升降运行。

对于高滑差率变频电机来说，由于这些电机分组安装在同一个固定架内，利用齿轮驱动桩腿上的齿条进行上下运动，当这些电机在运行中，存在外在负载受齿条加工精度变化的情况，此时高滑差率变频电机的固有的机械特性将起作用，即随着负载增大或减少而速度变化则随之反向调整，使得最终的运行结果趋于动态平衡。根据工况需要，对变频器设置三种不同工况参数，在不同的工况下选择相应的变频器参数，变频驱动一对多方式和多参数组切换。

现在转到图2，该图示意性地示出了根据一个实施例的升降装置的详细结构。为方便理解，图2中的标号的后两位数字与图1中的后两位数字相对应，例如图1中的101和图2中的201表示相同的部件。

如图2所示，进线柜201包含电机组件205和进线断路器206。变压器组202为12脉波变压器或24脉波变压器，用于消除5次、7次谐波电流。变频器203可设置多种参数组(至少3组以上)，可以通过网络切换或硬线信号切换，带制动单元和制动电阻，消耗掉再生能源，达到能耗制动目的，可实现精确停机。

例如，具体的参数设定可以包括：

1、第一组参数设定：每次装置经过一段时间再次运行时，每个电机所承载的载荷时不均衡的，因此需要对每个装置进行载荷调整，此时需要设置一组参数用于单变频器对单电机方式；也用于检测电机转向；

2、第二组参数设定：在平台进行升降动作时，每条桩腿上的电机同时工作；当三角形桩腿存在相位差时(即三角形桩腿的倾斜度超出设计预警的范围)，需要单一角上的电机同时运行，调整三角形桩腿的相位差，此时需要设置一组参数用于单组电机方式(一托多方式)；也用于平衡装置的承载力；

3、第三组参数设定：在平台正常进行升降动作时，需要每条腿上所有电机同时运行，此时需要设置一组参数用于一拖多方式，电机数量是单组的三倍。

在该实施例中，电机控制中心204根据桩腿电机的布置分三组，即A组、B组和C组，每组根据船型和设计的不同对应于2台电机、4台电机、6台电机和8台电机四种形式，每台电机配置一台电磁制动器。

以6台电机一组为例：每台电机需要单独运行，也需要6台一起运行，也能完成每个桩腿的18台电机同时运行，每台电机的主回路控制包含电机启动器(含短路保护、热保护)、交流接触器；每台制动器的主回路控制也包含电机启动器(含短路保护、热保护)、交流接触器。此外，对应于海洋环境，对进线柜、控制台、电机和刹车装置采用不使用时进行加热除潮，保持电机与制动器的干燥。例如，图2中的断路器QF1～QF8就是用于该加热配电。此外，图2中的断路器QF10～QF19，隔离变压器T2等则用于可编程逻辑控制器(PLC)系统的配电。

图3示意性地是出了可应用于本实用新型的可编程逻辑控制器(PLC)系统的结构图。该PLC系统采用集中控制和分布式I/O方式的PLC控制系统，主要组成有集中控制台主站、MCC1A I/O从站、MCC1B I/O从站、VFD1从站、MCC2A I/O从站、MCC2B I/O从站、VFD2从站、MCC3A I/O从站、MCC3B I/O从站、VFD3从站、RPD主站(检测桩腿三条支撑腿的相位差)、9个编码器从站、3个RPD触摸屏从站、6个集中控制台触摸屏从站。

在集中控制台PLC主站中，配置有CPU(微处理器)、数字量信号输入输出模块、模拟量输入模块；主要用于处理各个从站的数据和发送指令。MCC I/O从站采集电机、刹车、辅助的信号和控制电机、刹车运行。VFD从站接收主站指令并执行和发送信息给主站，用于控制和监视。RPD主站用于和9个桩腿位移编码器、3个RPD触摸屏从站的通讯；并把接收的数据传递给主站。对于触摸屏从站，每条桩腿有两个触摸屏专用，一个用于设备运行、故障监视与诊断，一个用于参数设定、操作、系统数据、设备状态和故障监视。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims

1.一种升降装置，适用于自升式海洋平台，其特征在于，包括：

进线柜，具有电机组件和进线断路器组件；

变压器组，包含连接到所述电机组件的第一组变压器和连接到所述进线断路器组件的第二组变压器；

变频器，与所述第一组变压器相连；以及

电机控制中心，与所述变频器和所述第二组变压器相连接。

2.如权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述电机组件中的电机为高滑差率变频电机。

3.如权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述变压器组是12脉波变压器或者24脉波变压器。

4.一种自升式海洋平台，具有三条桩腿，每一条桩腿均为三角形结构，其特征在于，所述三角形结构的桩腿的三个角上分别设置有一升降装置，其中该升降装置包括：

进线柜，具有电机组件和进线断路器组件；

变频器，与所述第一组变压器相连；以及

电机控制中心，与所述变频器和所述第二组变压器相连接。

5.如权利要求4所述的自升式海洋平台，其特征在于，所述电机组件中的电机为高滑差率变频电机。

6.如权利要求4所述的自升式海洋平台，其特征在于，所述变压器组是12脉波变压器或者24脉波变压器。