一種絞車自動控制系統的製作方法

2023-05-01 06:03:31

專利名稱：一種絞車自動控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種絞車控制系統，特別是關於一種用來對浮式鑽井儲油裝卸系統(FDPSO)中鑽井甲板進行升沉補償的絞車自動控制系統。
背景技術：
浮式鑽井儲油裝卸系統(FDPSO)是海洋工程領域新興起的一種概念設計，它是在浮式生產儲油系統(FPSO)的基礎上添加鑽井功能模塊而成的一種新裝備。與現有其他深海鑽井裝備如半潛式鑽井平臺(kmi-submersible)，張力腿鑽井平臺(TLP)，柱筒式平臺 (Spar)相比，FDPSO為浮式船體結構，在服役過程中受到海洋環境的作用，產生較大的水動力，船體會產生大幅值的運動，尤其是豎直方向的升沉運動會對鑽井生產作業產生不利影響，例如，引起隔水管與井口的碰撞、鑽杆彎曲及鑽頭的破壞等。為保證鑽井生產作業的安全，必須對船體引起鑽井甲板的運動進行補償。現有的運動補償技術多是直接對鑽杆和隔水管系統進行，如遊車大鉤補償、天車升沉補償、伸縮鑽杆補償，隔水管系統補償等。以上方法在深海應用上受到補償行程，最大張緊力等方面的限制。
發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種可縮短運動補償行程，自動化程度高，計算準確，能夠用來對浮式鑽井儲油裝卸系統中鑽井甲板進行升沉補償絞車自動控制系統。為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案一種絞車自動控制系統，其特徵在於它包括設置在船體上的鑽井月池，所述鑽井月池周向設置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位於所述鑽井月池中的鑽井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對應的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鑽井甲板底部設置有通向海底的生產立管和鑽井隔水管；所述船體和配重上均設置有數據採集模塊，所述數據採集模塊的輸出端連接一設置在船體控制室內的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執行模塊，絞車執行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達。所述數據採集模塊包括速度傳感器和位移傳感器。本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本實用新型通過數據採集模塊將採集到的信息輸入給絞車控制模塊，通過絞車控制模塊對數據進行處理並傳送給絞車執行模塊，進而對絞車發出指令，自動調節鋼索的長度，其自動化程度高，計算準確，極大的減少了人為操作，提高了工作效率，可與已有的補償裝置同時使用，大大縮短了運動補償行程，最大限度的滿足鑽井生產作業條件。2、本實用新型通過絞車和鋼索連接船體和鑽井甲板，使鑽井甲板與船體的運動保持相對獨立，無論船體運動狀態如何，都可以通過調節船體和鑽井甲板連接的鋼索長度進行實時補償，從而保持鑽井甲板基本不動，並給生產立管及鑽井隔水管提供恆定的頂張力。3、本實用新型設置的配重可用於為生產立管和鑽井隔水管提供頂張力，並平衡鑽井甲板自身的重量。4、本實用新型設置的絞車執行模塊能夠控制絞車的正轉和反轉，及為達到需要的鋼索長度調節絞車的轉數。5、本實用新型設置有數據採集模塊、絞車控制模塊和絞車執行模塊，當船體在波浪的作用下產生豎直方向的升沉運動時，能夠避免船體運動帶動鑽井甲板運動，影響正常的鑽井生產。本實用新型結構設計簡單巧妙，可縮短運動補償行程，自動化程度高，計算準確，可廣泛用於鑽井過程中。

圖1是本實用新型的實施原理截面圖圖2是本實用新型的邏輯框圖圖3是本實用新型的仿真流程圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型包括設置在船體1上的鑽井月池，鑽井月池周向設置有若干絞車2和滑輪3，各絞車2上的鋼索4的一端共同懸吊一鑽井甲板5，鑽井甲板5懸吊在鑽井月池中，各鋼索4的另一端分別繞過一滑輪3連接一懸掛在外舷的配重6，鑽井甲板5 底部設置有通向海底7的生產立管8和鑽井隔水管9。如圖2、圖3所示，本實用新型還包括數據採集模塊10、絞車控制模塊11和絞車執行模塊12。數據採集模塊10包括設置在船體1上的位移傳感器和速度傳感器，設置在配重6 上的位移傳感器和速度傳感器。船體1上的位移傳感器和速度傳感器，以及配重6上的位移傳感器和速度傳感器的輸出端連接絞車控制模塊11，絞車控制模塊11設置在船體1上的控制室內，採用可編程控制器(PLC)處理數據採集模塊10的數據，並通過工業控制計算機顯示和記錄信號，絞車控制模塊11的輸出端連接設置在控制室內的絞車執行模塊12，絞車執行模塊12的輸出端連接絞車2的馬達，控制絞盤的轉動。絞車執行模塊12將絞車控制模塊11的輸出信息通過數模轉換成為絞車馬達可執行的電信號。如圖2、圖3所示，數據採集模塊10中，設置在船體1上的位移傳感器，用於採集船體1的升沉位移數據；設置在船體1上的速度傳感器，用於採集船體1的升沉速度數據；設置在配重6上的位移傳感器，用於採集配重6的升沉位移數據；設置在配重6上的速度傳感器，用於採集配重6的升沉速度數據。數據採集模塊10將數據傳遞給絞車控制模塊11，絞車控制模塊11的可編程控制器(PLC)採用PID控制方法，通過計算下一時刻船體1和配重 6的升沉位移速度，決定絞車2的轉動方向和轉速等執行信息，並將執行信息傳遞給絞車執行模塊12，絞車執行模塊12通過驅動絞車2的馬達，實時控制絞車2的轉動，以調節船體1 和鑽井甲板5連接的鋼索4長度，從而保持鑽井甲板5基本不動，並給生產立管8及鑽井隔水管9提供恆定的頂張力，以補償由於船體1的升沉產生的不利影響，至此，完成一次控制流程；然後，數據採集模塊10繼續採集下一時刻數據，進入下一循環，從而形成一個閉環控制系統。上述各實施例僅用於說明本實用新型，其中各部件的結構、連接和排列方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護範圍之外。
權利要求1.一種絞車自動控制系統，其特徵在於它包括設置在船體上的鑽井月池，所述鑽井月池周向設置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位於所述鑽井月池中的鑽井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對應的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鑽井甲板底部設置有通向海底的生產立管和鑽井隔水管；所述船體和配重上均設置有數據採集模塊，所述數據採集模塊的輸出端連接一設置在船體控制室內的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執行模塊，絞車執行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達。
2.如權利要求1所述的一種絞車自動控制系統，其特徵在於所述數據採集模塊包括速度傳感器和位移傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種絞車自動控制系統，其特徵在於它包括設置在船體上的鑽井月池，所述鑽井月池周向設置有若干絞車和滑輪，各所述絞車上的鋼索的一端共同懸吊一位於所述鑽井月池中的鑽井甲板，各所述鋼索的另一端繞過相對應的所述滑輪分別連接一懸掛在外舷的配重，所述鑽井甲板底部設置有通向海底的生產立管和鑽井隔水管；所述船體和配重上均設置有數據採集模塊，所述數據採集模塊的輸出端連接一設置在船體控制室內的絞車控制模塊，所述絞車控制模塊的輸出端連接一絞車執行模塊，絞車執行模塊的輸出端連接所述絞車的馬達。本實用新型結構設計簡單巧妙，可縮短運動補償行程，自動化程度高，計算準確，可廣泛用於鑽井過程中。
文檔編號B66D1/50GK201982033SQ201120016098
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者劉健, 喻西崇, 嶽前進, 張威, 杜慶貴, 王世聖, 謝彬, 謝文會, 雷松 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 大連理工大學