[发明专利]自升式钻井平台升降控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋石油钻井平台的控制技术，尤其涉及一种自升式钻井平台升降控制系统。

背景技术

自升式钻井平台是海洋油气勘探、开发的主要设备。现有的自升式钻井平台多为电机驱动齿条来实现平台的升降动作，该类平台多由三个桩腿组成，每个桩腿包括三个齿条，每个齿条由多个电机驱动，相应的升降控制系统控制平台上几十台升降电机同步运转。

目前世界上的钻井平台升降系统生产厂家制造的自升式平台升降系统基本上为单一的速度模式，不能适应抬升桩腿速度要求高的技术性能，而且抬升载荷也不能适应自升式钻井平台载荷不断增大的要求，电机的同步控制效果较差，影响升降系统的安全性和可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自升式钻井平台升降控制系统，能够对自升式钻井平台的升降进行监视、测量和协同控制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自升式钻井平台升降控制系统，包括：

监控模块，用于监控输入和反馈变量的状态；

位置模块，用于处理桩腿位置传感器反馈的桩腿位置和桩腿运动行程限位传感器反馈的行程信号，通过反馈的每个桩腿的三条弦的实时高度值计算出桩腿弦高度偏差值；

参数模块，用于控制和调节电机变频控制器的参数；

控制模块，根据操作者的操作指令，实现升降动作以及力矩再分配；

保护模块，用于触发机械停车和/或电气停车；

系统组织模块，对所述监控模块、位置模块、参数模块、控制模块和保护模块进行组织和调用。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括：

变频柜控制模块，在接收到控制合命令后，控制变频柜进入工作待命状态，所述控制合命令由控制合按钮被按下而触发；

升降操作模块，由升降指令触发，控制所述变频柜发出制动器释放信号以释放刹车，并控制升降电机加速至额定转速以实现船体上升或下降；

到位停止模块，响应于接收到的停止指令，断开所述升降电机的接触器并控制制动器进行刹车。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括：报警模块，响应于升降船过程中电机故障或者刹车故障，发出报警。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括：

模式切换模块，响应于用户的模式切换指令，启动扭矩再分配模式；

扭矩再分配模块，在所述扭矩再分配模式下，控制各个升降电机达到设定的扭矩给定值。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块包括：机械停车模块，在升降船过程中，响应于任一紧急按钮被按下，切断主电源，控制全部升降电机的接触器断开并控制全部制动器抱闸，以停止升降操作。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：超速保护模块，响应于监控到升降速度超速，控制升降电机锁死。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：通讯故障保护模块，响应于监控到通讯故障，控制所述生姜控制系统内的所有模块回复到初始状态。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：刹车故障保护模块，响应于所述桩腿位置传感器检测到刹车故障，切断故障桩腿所有电机及刹车电源，所述刹车故障保护模块还在运行过程中比较制动器接触器的反馈信号和制动器释放的反馈信号，如果二者不匹配，则触发机械停车。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：电机超载保护模块，响应于电机超载幅度低于预设阈值，发出报警以提醒操作人员；响应于电机超载幅度超过所述预设阈值，停止升降操作。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：电机超温保护模块，响应于电机超温幅度低于预设阈值，发出报警以提醒操作人员；响应于电机超温幅度超过所述预设阈值，停止升降操作。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：平台倾斜保护模块，响应于平台的倾斜度达到预设的报警值，发出报警以提醒操作人员；响应于平台的倾斜度达到预设的倾斜极限值，停止升降操作。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：高度保护模块，响应于桩腿的高度达到预设的警戒值，发出报警以提醒操作人员；响应于桩腿的高度达到预设的停止值，触发电气停车。

根据本发明的一个实施例，所述保护模块还包括：承载差别保护模块，响应于检测到小齿轮力矩偏差超过预设阈值，停止升降操作，并发出报警以提醒操作人员切换至扭矩再分配模式。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：