CN104746496B - 自升式平台升降系统的限速保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自升式平台升降系统的限速保护装置，其包括：升降电机，用于驱动升降平台；行星减速箱，所述升降电机固定至所述行星减速箱；制动器，安装在所述行星减速箱的高速轴上；限速单元和控制单元，所述限速单元读取所述升降电机的实时转速，并将相应信号传输给所述控制单元，通过所述控制单元对所述升降电机进行限速保护。本发明自升式平台升降系统的限速保护装置通过设置转速编码器、超速开关、变频柜编码单元及超速继电器等部件，实现对升降电机超速时的双重保护，最大程度上保护了平台升降的作业安全，从而提高了自升式平台升降系统限速保护装置的准确性和灵活性。

Description

自升式平台升降系统的限速保护装置

技术领域

本发明涉及海洋石油钻井平台领域，特别涉及一种自升式平台升降系统的限速保护装置。

背景技术

在海洋石油钻井平台领域中，自升式钻井平台是海洋油气勘探、开发的主要设备。现有技术中的自升式钻井平台通常是通过电机驱动齿条来实现平台的升降动作。这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，再通过相应的升降控制系统控制平台上的几十台升降电机进行同步运转。

其中，升降控制系统是升降装置的核心部件，是自升式平台升降系统安全运行的根本保证。因此，为了提高升降装置运行的安全性，必须要认真考虑控制系统的安全性和可靠性问题。

此外，为了防止自升式平台升降过程中，平台意外下降，需要采用超速开关来防止升降电机的超速。为了提高自升式平台升降控制系统的准确性和灵活性，将超速开关的纯硬件控制与PLC控制相结合，能更大限度的保证自升式平台的安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中自升式平台升降系统的安全性和可靠性有待提高的缺陷，提供一种自升式平台升降系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种自升式平台升降系统的限速保护装置，其特点在于，所述限速保护装置包括：

升降电机，用于驱动升降平台；

行星减速箱，所述升降电机固定至所述行星减速箱；

制动器，安装在所述行星减速箱的高速轴上；

限速单元和控制单元，所述限速单元读取所述升降电机的实时转速，并将相应信号传输给所述控制单元，通过所述控制单元对所述升降电机进行限速保护。

较佳地，所述限速单元包括：

转速编码器和超速开关，所述转速编码器和所述超速开关固定在所述制动器上，与所述行星减速箱的高速轴同轴连接；

变频柜编码单元，所述转速编码器与所述变频柜编码单元通过电信号连接，使得所述变频柜编码单元读取所述升降电机的实时转速；

超速继电器，所述超速开关与所述超速继电器信号连接。

较佳地，所述控制单元包括：

PLC控制器，与所述变频柜编码单元连接，用于接收所述变频柜编码单元传输过来的所述升降电机的实时转速值；所述PLC控制器还与所述超速继电器连接，用于接收所述超速开关的信号；

升降系统紧停回路，与所述超速继电器连接，用于接收所述超速开关的信号。

较佳地，所述升降电机通过法兰面固定至所述行星减速箱的高速轴。

较佳地，所述升降电机的主轴通过花键形式连接于所述行星减速箱的高速轴。

较佳地，每两个所述转速编码器和所述超速开关安装在自升式平台升降系统的每条桩腿上，两个所述转速编码器互为冗余接入到所述变频柜编码单元。

较佳地，所述变频柜编码单元还设有选择开关，用于切换对应的两个所述转速编码器。

较佳地，每个所述超速开关提供一路常闭的开关信号至相应的所述超速继电器；通过所述超速继电器将相应的所述超速开关的开关信号分成两路，一路开关信号通过硬件连接方式串联到所述升降系统紧停回路，另一路开关信号连接到所述PLC控制器。

较佳地，所述每两个所述超速继电器安装在自升式平台升降系统的每条桩腿上；

同一条所述桩腿上的所述超速继电器的信号通过并联方式硬件连接至所述升降系统紧停回路，不同的所述桩腿上的所述超速继电器的信号通过串联方式硬件连接至所述升降系统紧停回路。

本发明的积极进步效果在于：本发明自升式平台升降系统的限速保护装置通过设置转速编码器、超速开关、变频柜编码单元及超速继电器等部件，实现对升降电机超速时的双重保护，最大程度上保护了平台升降的作业安全，从而提高了自升式平台升降系统限速保护装置的准确性和灵活性。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明自升式平台升降系统的限速保护装置的框图。

图2为本发明自升式平台升降系统的限速保护装置的布置示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1为本发明自升式平台升降系统的限速保护装置的框图。图2为本发明自升式平台升降系统的限速保护装置的布置示意图。

如图1和图2所示，本发明公开了一种自升式平台升降系统的限速保护装置，所述限速保护装置包括升降电机10、行星减速箱20、制动器30及限速单元和控制单元。其中，升降电机10用于驱动升降平台，升降电机10固定至行星减速箱20，优选为将升降电机10通过法兰面固定至行星减速箱20的高速轴，且升降电机10的主轴通过花键形式连接于行星减速箱20的高速轴。制动器30安装在行星减速箱20的高速轴上。所述限速单元读取所述升降电机的实时转速，并将相应信号传输给所述控制单元，通过所述控制单元对所述升降电机进行限速保护。

进一步地，所述限速单元包括转速编码器40、超速开关50、变频柜编码单元60和超速继电器70。转速编码器40和超速开关50固定在制动器30上，与行星减速箱20的高速轴同轴连接。变频柜编码单元60与转速编码器40通过电信号连接，使得变频柜编码单元60读取升降电机10的实时转速。超速开关50与超速继电器70信号连接。

优选地，所述控制单元包括PLC控制器80和升降系统紧停回路90。PLC控制器80与变频柜编码单元60连接，用于接收变频柜编码单元60传输过来的升降电机10的实时转速值。PLC控制器80还与超速继电器70连接，用于接收超速开关50的信号。升降系统紧停回路90与超速继电器70连接，用于接收超速开关50的信号。

本发明所述限速保护装置在保证升降电机10的主轴与转速编码器40、超速开关50同轴度和连接的可靠度情况下，将升降电机10的主轴与行星减速箱20高速轴相连，再安装转速编码器40与超速开关50。当升降电机10运转时，电动机的主轴带动减速箱高速轴，减速箱高速轴又带动编码器与超速开关同时开始工作，发出电信号，实时检测升降电机转速，并且通过超速开关50的设定值来大大降低平台的下降风险，对升降速度进行了实时监控。当发现有任何超速现象时，系统将会立即强制升降船作业，同时使制动器失电，升降电机锁死，从而实现对升降电机进行双向保护，最大程度上保护平台升降作业的安全。

进一步优选地，对于所述自升式平台升降系统，在每条桩腿上安装两个转速编码器40和超速开关50，两个转速编码器40互为冗余接入到变频柜编码单元60。正常状态下只有一个转速编码器40工作。

在变频柜编码单元60上优选地设置一个选择开关，用于切换对应的两个转速编码器40。当其中一个转速编码器40无法正常工作时，可通过变频柜编码单元60组上的一个选择开关切换到另外一个转速编码器40工作。再由升降控制系统监控转速编码器40的反馈值。当制动器30打开后，如果转速编码器40的反馈值小于设定值，断开控制电，系统电气停车。如果转速编码器4的反馈值和变频柜编码单元60的真实输出值的偏差大于设定值(即转速编码器40的值出现异常)，则断开升降系统控制电源，使得系统电气停车，制动器30抱闸。

另外，在每条桩腿上安装有两个超速开关50，每个自升式平台升降系统总共安装有六个超速开关50，分别布置在不同的两条弦上。同一条桩腿上的两个超速开关信号通过并联方式硬件连接到升降系统紧停回路90中，不同的桩腿上的超速开关信号通过串联方式硬件连接到整个升降系统紧停回路90中。每个超速开关50提供一路常闭的开关信号至相应的超速继电器70。通过所述超速继电器将相应的所述超速开关的开关信号分成两路，一路开关信号通过硬件连接方式串联到升降系统紧停回路90，实现升降电机10超速的硬件保护；另一路开关信号连接到PLC控制器80，实现升降电机10超速的软件保护。

进一步优选地，在所述自升式平台升降系统的每条桩腿上安装两个超速继电器70。在同一条所述桩腿上的两个超速继电器70的信号通过并联方式硬件连接至升降系统紧停回路90，不同的所述桩腿上的超速继电器70的信号通过串联方式硬件连接至升降系统紧停回路90。

如图2所示，当同一条桩腿上的两个超速开关50都检测到升降电机10超速时，两个超速开关50的常闭开关信号将同时触发断开，将使同一桩腿上的超速继电器70的常闭点信号也同时失电，从而在硬件方式上切断升降系统主电源，系统机械停车，制动器30瞬时抱闸。

当同一条桩腿上只有一个超速开关50检测到升降电机10超速时，此时升降系统紧停回路90将不会切断升降系统的主电源，而是连接超速开关50的超速继电器70的另外一路常闭开关信号将断开，并将该开关信号反馈到PLC控制器80。PLC控制器80进行延时处理和逻辑判断，防止出现超速开关50误动作而导致破坏系统稳定性。如果PLC控制器80判断单个升降电机10超速，系统将会断开控制电源，系统电气停车。

当PLC控制器80失效时，可以通过超速开关50的硬件连接方式及时断开系统电源，制动器30抱闸，实现升降电机10超速时的双重保护。通过超速继电器70的两路开关信号输出，将硬件保护电路与PLC软件保护相结合，实现了升降电机10超速时的双重保护，提高了自升式平台升降系统的限速保护装置的准确性和灵活性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，所述限速保护装置包括：

升降电机，用于驱动自升式平台；

行星减速箱，所述升降电机固定至所述行星减速箱；

制动器，安装在所述行星减速箱的高速轴上；

限速单元和控制单元，所述限速单元读取所述升降电机的实时转速，并将相应信号传输给所述控制单元，通过所述控制单元对所述升降电机进行限速保护；

其中，所述限速单元包括：

转速编码器和超速开关，所述转速编码器和所述超速开关固定在所述制动器上，与所述行星减速箱的高速轴同轴连接；

变频柜编码单元，所述转速编码器与所述变频柜编码单元通过电信号连接，使得所述变频柜编码单元读取所述升降电机的实时转速；

超速继电器，所述超速开关与所述超速继电器信号连接。

2.如权利要求1所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，所述控制单元包括：

PLC控制器，与所述变频柜编码单元连接，用于接收所述变频柜编码单元传输过来的所述升降电机的实时转速值；所述PLC控制器还与所述超速继电器连接，用于接收所述超速开关的信号；

升降系统紧停回路，与所述超速继电器连接，用于接收所述超速开关的信号。

3.如权利要求1所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，所述升降电机通过法兰面固定至所述行星减速箱的高速轴。

4.如权利要求1所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，所述升降电机的主轴通过花键形式连接于所述行星减速箱的高速轴。

5.如权利要求1所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，在自升式平台升降系统的每条桩腿上安装两个所述转速编码器和所述超速开关，两个所述转速编码器互为冗余接入到所述变频柜编码单元。

6.如权利要求5所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，所述变频柜编码单元还设有选择开关，用于切换对应的两个所述转速编码器。

7.如权利要求2所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，每个所述超速开关提供一路常闭的开关信号至相应的所述超速继电器；通过所述超速继电器将相应的所述超速开关的开关信号分成两路，一路开关信号通过硬件连接方式串联到所述升降系统紧停回路，另一路开关信号连接到所述PLC控制器。

8.如权利要求7所述的自升式平台升降系统的限速保护装置，其特征在于，在自升式平台升降系统的每条桩腿上安装两个所述超速继电器；

同一条所述桩腿上的所述超速继电器的信号通过并联方式硬件连接至所述升降系统紧停回路，不同的所述桩腿上的所述超速继电器的信号通过串联方式硬件连接至所述升降系统紧停回路。