[发明专利]基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统

说明书

技术领域

本发明用于石油钻井平台的升降系统控制。

背景技术

自升式钻井平台一般由三条桩腿组成，参见附图1，平台通过54组升降单元与桩腿的升降齿条啮合，实现整个平台的升降作业。

附图2为自升式平台升降系统的单桩示意图，18个升降单元共轭在一个桩腿的升降齿条上，18台电机拖动升降单元按照升降的预定的方向转动，从而带动1万余吨的钻井平台沿着桩腿齿条上升或下降，三桩联动可以实现平台的升降。在平台升降开始前，由于初始啮合位置的不同，会造成个别升降单元在启动前承受过大的载荷，强行升降会造成升降单元过载运行，在严重的情况下可以造成升降齿条或爬升齿轮的断裂等恶性事故，所以在升降前一定要想办法平衡升降单元的载荷。常规的载荷分配的方法为：在升降电机后面施加扭矩扳手，然后手动松开刹车，再正转或反转电机输入轴，使最终输入轴的扭矩达到平均扭矩值。由于按此方法调整扭矩时，齿轮箱末端的载荷会在齿轮箱之间进行转移，导致此调整要反复进行很多次且花费大量的时间及人力，而且在单一升降单元正承受过大载荷时，输入轴的反扭矩对操作人员有潜在危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统，实现齿轮箱载荷分配的远程自动闭环控制。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统，其特征是：包括人机界面，用于a.升降单元选择、b.设定载荷选择、c.启停指令、d.状态显示；

包括智能控制器，用于a.接受指令、b.对升降电机进行闭环控制；

包括基于矢量控制的变频单元，用于a.接受指令、b.对升降电机进行闭环控制；

包括电气切换装置，用于选择需要载荷分配的升降单元；

包括升降单元，所述的升降单元上设有载荷传感器。

以上所述的基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统，所述的人机界面连接智能控制器，并通过人机界面向智能控制器传送或接收信号。

以上所述的基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统，所述的智能控制器与基于矢量控制的变频单元相连接，并相互传递接收信号。

以上所述的基于变频器矢量控制的升降单元载荷再分配系统，所述的基于矢量控制的变频单元与电气切换装置、升降单元依次连接，所述的升降单元上设有的载荷传感器连接到智能控制器。

本发明的有益效果是，通过带有矢量控制的变频单元分别拖动升降电机，通过升降控制台的触摸屏输入指令，通过矢量控制器自动计算电机轴的输入扭矩，通过升降单元的输出轴的扭矩传感器反馈实际扭矩，从而实现升降单元齿轮的载荷分配的远程自动闭环控制。

附图说明

图1为本发明背景技术中钻井平台及桩腿关系示意图。

图2为升降系统单桩示意图。

图3为本发明控制功能方框示意图。

图中：1.平台；2.桩腿；3.齿条；4.齿轮箱；5.齿轮。

具体实施方式

由附图3可知，本发明包括人机界面，用于a.升降单元选择、b.设定载荷选择、c.启停指令、d.状态显示；

包括智能控制器，用于a.接受指令、b.对升降电机进行闭环控制；

包括基于矢量控制的变频单元，用于a.接受指令、b.对升降电机进行闭环控制；

包括电气切换装置，用于选择需要载荷分配的升降单元；

包括升降单元，所述的升降单元上设有载荷传感器。

以上所述的人机界面连接智能控制器，并通过人机界面向智能控制器传送或接收信号。所述的智能控制器与基于矢量控制的变频单元相连接，并相互传递接收信号。所述的基于矢量控制的变频单元与电气切换装置、升降单元依次连接，所述的升降单元上设有的载荷传感器连接智能控制器。

本发明通过带有矢量控制的变频单元分别拖动升降电机，通过升降控制台的触摸屏输入指令，通过矢量控制器自动计算电机轴的输入扭矩，通过升降单元的输出轴的扭矩传感器反馈实际扭矩，从而实现对升降单元爬升齿轮载荷进行远程自动闭环控制。