[发明专利]一种海洋平台的升降自动控制方法与自动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋平台的升降自动控制方法与自动控制装置，属于自动控制技术领域。

背景技术

海洋平台为人类开发利用海洋资源提供了方便、稳定的海上作业与生活的场所，随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台在海底石油和天然气的勘探与开发、海底管线铺设、海洋波浪能的利用、建造海上机场和海上工厂等多个领域得到了越来越广泛的应用。海洋平台由平台和若干能升降能起支撑作用的桩腿组成，桩腿一般为三个，分别位于平台主船体的承重端点位置上，作业时，平台被桩腿支撑并抬升到海面以上，以便进行水上作业；转移时，把桩腿拔起，平台下降浮于水面，即可拖运移动。

海洋平台自身重量较大，单个桩腿承受的压力也很大，接近极限荷载，因此平台在升降过程中的水平度控制非常重要，平台出现倾斜时会导致各个桩腿承受的压力不一致，承受较高压力的桩腿则可能因为其负载超过极限荷载而发生结构破坏，导致严重的事故。另一方面，平台的面积很大，且不是绝对的刚性结构，平台升降过程中出现过大的倾斜极易导致平台产生过大的变形，不但影响平台上各类设施的正常使用，而且对平台结构产生不利影响，严重的甚至导致平台结构破坏。

海洋平台升降过程中对平台水平度的控制，是通过控制三个桩腿的速度和位移保持同步来实现的。现有的海洋平台一般采用液压驱动升降装置，而多液压缸协同负载动作的运动同步一直是实践中的难题。从理论上讲，只要两个液压缸的活塞有效面积相同，输入流量也相同，它们之间应该做出同步运动。但是，实际上由于负载的不均、摩擦阻力的不等、泄漏量的不同和液压缸制造尺寸精度间的差异，都不可避免地会使液压缸间的运动不同步。因而，海洋平台在升降过程中，需要实时监测平台水平度的变化，并通过平台水平度的变化及时调整各个桩腿的动作，通过增加或减小某个桩腿的升降速度来改变其位移量，从而使平台保持水平。目前一般采用人工操作方式控制海洋平台的升降，这要求操作人员具备丰富的专业知识和操作经验，且操作难度大、工作效率低、安全性差，一旦出现操作不慎，就可能导致平台结构破坏，造成严重的事故和重大的经济损失。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有海洋平台升降的控制采用人工控制操作方式，存在操作难度大、工作效率低、安全性差的缺陷与不足，提供一种海洋平台升降自动控制方法和自动控制装置，即采用实时检测平台水平度，并通过实测的平台倾斜数据，运用PID算法实时修正桩腿运行速度，控制桩腿同步升降以及控制平台保持水平，实现海洋平台升降的安全、平稳的自动控制，其自动控制方法与自动控制装置操作简单、安全性高。

本发明为实现技术目的采用的技术方案是：

一种海洋平台的升降自动控制方法，包括以下步骤：

A1．电子水平仪检测平台相对于水平面的倾斜角度，并将角度值输入给主控制器；

A2．主控制器根据输入的角度值，计算得到每个桩腿相对基点的水平倾斜位移量△X1和竖直倾斜位移量△Y1，然后根据预设的平台x轴反馈比例系数K_x 和平台y轴反馈比例系数K_x，按照以下公式进行修正：△X＝K_x△X1，△Y＝K_y△Y1，得到修正后的水平倾斜位移量△X和竖直倾斜位移量△Y，其中，K_x 和K_y 的取值为0.05～2.5；

A3．联动操作手柄向主控制器输入每个桩腿的手柄速度指令V_o，主控制器根据每个桩腿相对基点的水平倾斜位移量△X1和竖直倾斜位移量△Y1，以及数据采样时间△t，对每个桩腿的手柄速度指令V_o按照以下公式进行修正：V_out=V_o+△X/△t+△Y/△t，得到每个桩腿的速度指令V_out并输出给该桩腿对应的速度控制阀；

A4．每个桩腿的速度控制阀控制对应的液压马达按照速度指令V_out控制对应桩腿运行，直到平台升降完成。

一种海洋平台的升降自动控制方法，所述步骤A3和A4之间还包括以下步骤：

B1．每个桩腿的负荷传感器自动检测桩腿负荷，并将负荷值传给主控制器；

B2．主控制器将每个桩腿的负荷值与负荷预定值进行比较，当某个桩腿的负荷值大于负荷预定值时，主控制器向给该桩腿对应的速度控制阀发出升降调整指令；

B3．所述速度控制阀控制对应的液压马达根据主控制器发出的升降调整指令，驱动桩腿运行、调整桩腿位置，直到所述桩腿的负荷值小于等于负荷预定值。