CN201359547Y - 钻井平台重心测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井平台重心测试系统，其测试系统包括供电电源、对被测钻井平台进行同步平行顶升和下降的多个并行且独立工作的液压驱动机构、分别对多个液压驱动机构所承受压力进行实时检测的多个压力传感器、分别对多个液压驱动机构的提升或下降位移进行实时检测的位移传感器以及分析处理得出被测钻井平台重心坐标的控制系统；压力传感器和位移传感器所检测信号，经A/D转换电路后传送至控制系统；控制系统对多个液压驱动机构的动力机构进行控制。本实用新型重心测试系统结构合理、测试方法简单、实现方便且测试精度高，能有效解决钻井平台的重心测试问题。

Description

钻井平台重心测试系统

技术领域

本实用新型涉及地球重力场研究技术领域，尤其是涉及一种钻井平台重心测试系统。

背景技术

在海洋工程技术领域中，钻井平台的重心测量是一个常见的施工问题，尤其是在船上进行作业时，精确找到钻井平台的重心是事关该工程施工成败的关键问题所在。目前仍未出现一种简单有效的钻井平台测试系统及其测试方法，通常大多都是通过人工去找寻钻井平台的重心。但是，人工找钻井平台重心不仅费时、费力、可操作程度低，而且精度很差，经常会出现找出的重心与实际重心相差较大的情形，最终给后续施工带来很大不便，甚至陷入难以正常施工的困境。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻井平台重心测试系统，其重心测试系统结构合理、测试方法简单、实现方便且测试精度高，能有效解决钻井平台的重心测试问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种钻井平台重心测试系统，其特征在于：包括供电电源、对被测钻井平台进行同步平行顶升和下降的多个并行且独立工作的液压驱动机构、分别对多个液压驱动机构所承受压力进行实时检测的多个压力传感器、分别对所述多个液压驱动机构的提升或下降位移进行实时检测的位移传感器，以及根据压力传感器和位移传感器的检测数据相应分析处理得出被测钻井平台重心坐标的控制系统；所述压力传感器和位移传感器所检测信号，经A/D转换电路后传送至控制系统；所述控制系统对所述多个液压驱动机构的动力机构进行控制。

所述液压液压驱动机构为液压伺服千斤顶。

所述液压驱动机构由多个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成，且组成所述液压驱动机构的多个液压伺服千斤顶共用一个油源。

所述控制系统为PLC可编程控制器。

所述油源的供油压力由安装在供油管路上的径向泵提供，所述径向泵由三相异步电动机进行驱动；所述三相异步电动机由控制系统进行控制，三相异步电动机与变频调速器相接；

所述多个液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间安装有一用于改变油液流向的电磁换向阀，并且所述液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间均安装有一平衡阀；

所述位移传感器为安装在所述液压伺服千斤顶上的光栅尺；压力传感器为对所述液压伺服千斤顶供油管路中的油液压力进行实时检测的传感器。

所述液压驱动机构的数量为4个，且所述液压驱动机构由2个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成。

还包括对所述油源的供油压力进行指示的压力表。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、本重心测试系统结构合理、测试方法简单、实现方便且测试精度高。2、完全实现智能化，人为因素很少：在整个重心测试过程中，通过控制系统和液压驱动机构相结合进行称重和计算重心，是区别于人工找寻钻井平台重心的关键，因而本实用新型具有不受人为等外界因素干扰的优点，完全依据计算机的指令进行工作，另外，具有多个液压驱动机构同步进行顶升且上升和下降速度可调、被测钻井平台重心计算方式灵活的优点，最终使得钻井平台重心测试结果计算精度高、处理速度快，是目前钻井平台测重心的一项先进的实用新型创造。综上所述，本实用新型重心测试系统结构合理、测试方法简单、实现方便且测试精度高，能有效解决钻井平台的重心测试问题。能有效解决钻井平台的重心测试问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型所用钻井平台重心测试系统的电路原理图。

图2为本实用新型所用液压驱动机构的结构示意图。

附图标记说明：

1-压力传感器；     2-光栅尺；          3-控制系统；

4-A/D转换电路；    5-1-液压驱动机构一；5-11-液压伺服千斤顶一；

5-12-液压伺服千斤  5-2-液压驱动机构二；5-3-液压驱动机构三；

顶二；

5-4-液压驱动机构   6-径向泵；          7-电磁换向阀；

四；

8-压力表；         9-三相异步电动机；  10-平衡阀；

11-安全阀；        12-变频调速器；     13-操作台；

14-稳压电源。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括供电电源、对被测钻井平台进行同步平行顶升和下降的多个并行且独立工作的液压驱动机构、分别对多个液压驱动机构所承受压力进行实时检测的多个压力传感器1、分别对所述多个液压驱动机构的提升或下降位移进行实时检测的位移传感器，以及根据压力传感器1和位移传感器的检测数据相应分析处理得出被测钻井平台重心坐标的控制系统3。所述压力传感器1和位移传感器所检测信号，经A/D转换电路4后传送至控制系统3。所述控制系统3对所述多个液压驱动机构的动力机构进行控制。所述控制系统3为PLC可编程控制器，所述供电电源为稳压电源14。

另外，所述液压驱动机构为液压伺服千斤顶；并且所述液压驱动机构由多个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成，且组成所述液压驱动机构的多个液压伺服千斤顶共用一个油源。所述油源的供油压力由安装在供油管路上的径向泵6提供，所述径向泵6由三相异步电动机9进行驱动；所述三相异步电动机9由控制系统3进行控制，三相异步电动机9与变频调速器12相接。所述多个液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间安装有一用于改变油液流向的电磁换向阀7，并且所述液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间均安装有一平衡阀10。所述位移传感器为安装在所述液压伺服千斤顶上的光栅尺2；压力传感器1为对所述液压伺服千斤顶供油管路中的油液压力进行实时检测的传感器。

本实施例中，所述液压驱动机构的数量为4个，且所述液压驱动机构由2个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成。也就是说，本实施例中，总共采用4个并行且独立工作的液压驱动机构，具体是液压驱动机构一5-1、液压驱动机构5-2、液压驱动机构三5-3和液压驱动机构四5-4；并且每一个液压驱动机构均由两个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成，且组成一个液压驱动机构的两个液压伺服千斤顶共用一个油源。综上，本实施例中，供给采用4个液压驱动机构，即8个液压伺服千斤顶进行重心测试。

此处仅以液压驱动机构一5-1为例进行说明，液压驱动机构5-2、液压驱动机构三5-3和液压驱动机构四5-4的组件及各组件的连接关系和工作原理均与液压驱动机构一5-1相同。如图2所示，所述液压驱动机构一5-1由液压伺服千斤顶一5-11和液压伺服千斤顶二5-12两个液压伺服千斤顶组成，并且上述两个液压伺服千斤顶共用同一个油源。所述油源的供油压力由安装在供油管路上的径向泵6提供，所述径向泵6由三相异步电动机9进行驱动，并且三相异步电动机9由控制系统3进行控制，三相异步电动机9与变频调速器12相接。所述液压伺服千斤顶一5-11和液压伺服千斤顶二5-12的进油管路和回油管路之间安装有一用于改变二者油液流向的电磁换向阀7，通过电磁换向阀7改变液压伺服千斤顶中油液流向，实现液压伺服千斤顶的顶升和下降过程。并且所述液压伺服千斤顶一5-11和液压伺服千斤顶二5-12的进油管路和回油管路之间均安装有一平衡阀10。另外，所述两个液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间，以及每个液压伺服千斤顶的供油管路(进油管路或回油管路)上均安装有一安全阀11；同时还包括对所述油源的供油压力进行指示的压力表8。本实施例中，对于液压驱动机构一5-1而言，对所述液压伺服千斤顶的顶升和下降位移进行实时检测的光栅尺2数量为2个，而对所述液压伺服千斤顶所承受压力进行实时检测的压力传感器1的数量为2个。

本实用新型的测试过程具体包括以下步骤：

步骤一、准备：将所述多个液压驱动机构分别对应移放至被测试钻井平台即重载下方对应的顶升位置上；同时在水平面上建立二维直角坐标系，分别测量所述多个液压驱动机构的二维平面坐标(X_i，Y_i)，并将测量结果输送至控制系统3，其中i＝1、2、3...n，n为所述多个液压驱动机构的数量。另外，建立二维直角坐标系时，可以以所述重载底部所在平面上的任一点为坐标原点。

本实施例中，将所用的8个液压伺服千斤顶分组成4个液压驱动机构，分别对应移放至被测试钻井平台即重载下方对应的顶升位置上，所述被测试钻井平台对应设置有8个供液压伺服千斤顶顶升的安装孔。一般情况下，将4个液压驱动机构的8个液压伺服千斤顶对应放在所述被测试钻井平台的8个角上，在水平面上建立二维直角坐标系时，分别测量组成所述4个液压驱动机构的8个液压伺服千斤顶的二维平面坐标(X_i’，Y_i’)，并将测量结果输送至控制系统3，其中i’＝1、2、3...8。

以此类推，对于所述液压驱动机构由多个液压伺服千斤顶组成的情形，在水平面上建立二维直角坐标系后，均应分别测量组成所述多个液压驱动机构的所有液压伺服千斤顶的二维平面坐标(X_i’，Y_i’)，并将测量结果输送至控制系统3，此时其中的i’＝1、2、3...n’，n’为所述所有液压伺服千斤顶的数量。

步骤二、置零：

首先，通过控制系统3为所述多个液压驱动机构均设定一置零吨位T₀，其中每一液压驱动机构的置零吨位为该液压驱动机构需承担重载重量的10％-30％；再由控制系统3控制所述多个液压驱动机构分别进行顶升，直至所述多个液压驱动机构各自所承受的压力均达到对应所设定的置零吨位，此时所述多个液压驱动机构顶部均与所述被测试钻井平台底部相接触；顶升过程中，压力传感器1实时将其所检测信号反馈至控制系统3，控制系统3根据压力传感器1所检测信号对所述多个液压驱动机构的动力机构进行控制。设定零吨位T₀时，具体通过控制系统3的操作台13进行设置。

本实施例中，根据具体实际需要且经相应称重计算后，通过控制系统3为4个液压驱动机构即8个液压伺服千斤顶分别设定一置零吨位T₀；之后，通过控制系统3通过控制三相异步电动机9，相应控制8个液压伺服千斤顶的缸体分别进行顶升，直至8个液压伺服千斤顶各自所承受的压力均达到对应所设定的置零吨位，此时8个液压伺服千斤顶顶部均与所述被测试钻井平台底部相接触，即二者之间为轻接触状态。顶升过程中，压力传感器1实时将其所检测信号反馈至控制系统3，控制系统3根据压力传感器1所检测信号对4个液压驱动机构的三相异步电动机9进行控制，当8个液压伺服千斤顶所承受重量达到零吨位T₀时，则控制系统3通过控制三相异步电动机9，使得8个液压伺服千斤顶自动停止顶升。

步骤三、同步平行顶升和称重：

首先，通过控制系统3设定一顶升位移L₀；再由控制系统3控制所述多个液压驱动机构同步对所述重载进行平行顶升，直至所述多个液压驱动机构的同步顶升位移达到所设定的顶升位移L₀；同步平行顶升过程中，所述位移传感器实时将其所检测信号反馈至控制系统3，控制系统3根据压力传感器1所检测信号对所述多个液压驱动机构的动力机构进行控制。顶升位移L₀时，具体通过控制系统3的操作台13进行设置。

当所述多个液压驱动机构的同步顶升位移达到所设定的顶升位移L₀时，控制系统3控制所述多个液压驱动机构自动停止顶升进行称重，即此时由控制系统3记录所述多个液压驱动机构上所安装的压力传感器1所检测的压力值T_i。

本实施例中，通过控制系统3为4个液压驱动机构即8个液压伺服千斤顶设定一顶升位移L₀；再由控制系统3通过控制三相异步电动机9，相应8个液压伺服千斤顶同步对所述重载进行平行顶升，直至8个液压伺服千斤顶的同步顶升位移达到所设定的顶升位移L₀。同步平行顶升过程中，光栅尺2实时将其所检测信号反馈至控制系统3，控制系统3根据光栅尺2所检测信号对4个液压驱动机构的三相异步电动机9进行控制。当8个液压伺服千斤顶的同步顶升位移达到所设定的顶升位移L₀时，控制系统3通过控制4个液压驱动机构的三相异步电动机9，使得4个液压驱动机构即8个液压伺服千斤顶自动停止顶升进行称重，即此时由控制系统3分别记录8个液压伺服千斤顶所安装的压力传感器1所检测的压力值T_i’，其中i’＝1、2、3...8。

以此类推，对于所述液压驱动机构由多个液压伺服千斤顶组成的情形，此时控制系统3所记录的应为组成多个液压驱动机构的所有液压伺服千斤顶的压力值T_i’，此时其中的i’＝1、2、3...n’，n’为所述所有液压伺服千斤顶的数量。

步骤四、测重心：

由控制系统3根据公式： $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{\mathrm{\Σ}(X_1\×T_1)}{\mathrm{\Σ}{T}_1}\\ Y=\frac{\mathrm{\Σ}(Y_1\×T_1)}{\mathrm{\Σ}{T}_1}\end{array}\right.,$ 计算得出所述被测试钻井平台即重载的二维平面坐标(X，Y)。测试完后，即可将8个液压伺服千斤顶同步下降，直至将被测钻井平台回复到原位。

本实施例中，由控制系统3根据公式： $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{\mathrm{\Σ}(X_{i^{,}}\×T_{i^{,}})}{\mathrm{\Σ}{T}_{i^{,}}}\\ Y=\frac{\mathrm{\Σ}(Y_{i^{,}}\×T_{i^{,}})}{\mathrm{\Σ}{T}_{i^{,}}}\end{array}\right.,$ 计算得出所述被测试钻井平台即重载的二维平面坐标(X，Y)。

以此类推，对于所述液压驱动机构由多个液压伺服千斤顶组成的情形，上述公式中i’＝1、2、3...n’，n’为所述所有液压伺服千斤顶的数量。

将本实用新型具体应用一实际海洋工程中，通过西北国家计量测试中心测试认证，测试数据如表1：

表1

上述数据说明，在使用本实用新型测试到被测钻井平台的重心坐标以

顶升位移(m)	顶升10mm	顶升20mm	顶升30mm	顶升40mm	顶升50mm
						被测钻井平台重心横坐标x(m)	1.02	1.01	1.01	1.02	1.01
被测钻井平台重心总坐标y(m)	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78
						被测钻井平台总重量(吨)	22.43	22.56	22.47	22.39	22.55

后，加载不会改变所测试出的重心坐标，进一步验证了本实用新型在测量重心的准确性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钻井平台重心测试系统，其特征在于：包括供电电源、对被测钻井平台进行同步平行顶升和下降的多个并行且独立工作的液压驱动机构、分别对多个液压驱动机构所承受压力进行实时检测的多个压力传感器(1)、分别对所述多个液压驱动机构的提升或下降位移进行实时检测的位移传感器，以及根据压力传感器(1)和位移传感器的检测数据相应分析处理得出被测钻井平台重心坐标的控制系统(3)；所述压力传感器(1)和位移传感器所检测信号，经A/D转换电路(4)后传送至控制系统(3)；所述控制系统(3)对所述多个液压驱动机构的动力机构进行控制。

2.按照权利要求1所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：所述液压液压驱动机构为液压伺服千斤顶。

3.按照权利要求1或2所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：所述液压驱动机构由多个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成，且组成所述液压驱动机构的多个液压伺服千斤顶共用一个油源。

4.按照权利要求1或2所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：所述控制系统(3)为PLC可编程控制器。

5.按照权利要求3所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：所述油源的供油压力由安装在供油管路上的径向泵(6)提供，所述径向泵(6)由三相异步电动机(9)进行驱动；所述三相异步电动机(9)由控制系统(3)进行控制，三相异步电动机(9)与变频调速器(12)相接；

所述多个液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间安装有一用于改变油液流向的电磁换向阀(7)，并且所述液压伺服千斤顶的进油管路和回油管路之间均安装有一平衡阀(10)；

所述位移传感器为安装在所述液压伺服千斤顶上的光栅尺(2)；压力传感器(1)为对所述液压伺服千斤顶供油管路中的油液压力进行实时检测的传感器。

6.按照权利要求5所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：所述液压驱动机构的数量为4个，且所述液压驱动机构由2个并行且独立工作的液压伺服千斤顶组成。

7.按照权利要求5所述的钻井平台重心测试系统，其特征在于：还包括对所述油源的供油压力进行指示的压力表(8)。

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