一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于海上采油及工程服务平台安全防护装置技术领域，公开了一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统及方法，系统设置有PLC控制器主站，多个从站I/O模块通过工业以太网与第二交换机相连接，多个桩腿防滑检测传感器通过工业以太网连接第一交换机，第二交换机通过光纤网络与第一交换机环网连接；所述第一交换机还通过工业以太网分别连接PLC控制器和多个HMI显示屏单元；所述第二交换机通过工业以太网连接变频器驱动装置，所述变频器驱动装置通过动力电缆连接升降电动机。本发明专利技术的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统解决了现有自升式海洋平台的升降作业过程中因载荷不均、启动扭矩不足、制动失效等造成的平台失速下滑问题。

A detection system and method for anti-skid protection of jack up offshore platform

【技术实现步骤摘要】
一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统及方法
本专利技术属于海上采油及工程服务平台安全防护装置
，尤其涉及一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统及方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：在海洋自升式钻井平台和工程服务平台均配置有升降系统。目前，多数海洋平台升降系统都未配置防滑检测和保护系统，在平台升降作业之前，除对升降系统进行常规检查之外，还需计算当前平台的重量，并估算各桩腿处承重是否超出限定值，此方式能够降低升降启动过程中因超重引发下滑的风险，但不能完全避免在实际应用中，平台升降作业因载荷不均、启动扭矩不足、制动失效等原因造成的平台升降启动/运行时出现失速下滑的问题。在对平台升降作业中出现突发下滑的处理方式方面，现有传统保护系统未安装防滑检测传感器和相关防滑保护程序，不能及时检测平台下滑，只能依靠由下滑一定程度后造成其它故障如驱动器过载或平台水平状态报警触发自动停车保护或人为急停处理，平台此时由于重力加速度原因，已经有了非常大的下滑速度，此时刹车瞬间抱死，往往会给刹车组件造成一定的损害，严重时可能需要更换整个刹车，造成一定的经济损失，也会给平台造成很大的安全风险。综上所述，现有技术存在的问题是：现有自升式海洋平台的升降作业过程中因载荷不均、启动扭矩不足、制动失效等造成的平台失速下滑，无法及时检测及投入相关程序保护。解决上述技术问题的主要难度：1)平台防滑保护对防滑信号检测和判断的准确度要求非常高，这就要求防滑检测传感器结构合理、检测精度和可靠性均能达标；2)保护系统要求控制器中对防滑传感器反馈数据的处理算法能快速分辨出结果，同时可以排除干扰和传感器自身故障造成的影响。解决上述技术问题的意义：在升降控制系统中配置的升降防滑保护检测及保护系统，防滑检测传感器安装结构合理，检测精度高，防滑保护逻辑程序实时循环保护，能及时、准确的满足平台升降作业过程中防滑检测和自动保护，提高了自动化程度，避免了人为判断误差或升降装置突发故障造成的平台下滑风险。对海上自升式平台作业安全提供了更高级别的保障。本专利技术对平台升降作业安全性起到至关重要的提升作用。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测系统设置有：第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置；第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置通过工业以太网与交换机连接；PLC控制器的通讯接口通过工业以太网与交换机连接，第一HMI显示单元、第二HMI显示单元分别通过工业以太网与交换机连接。进一步，所述PLC控制器通过工业网络连接有第一PLC从站I/O模块、第二PLC从站I/O模块、第三PLC从站I/O模块和第四PLC从站I/O模块；第一PLC从站I/O模块、第二PLC从站I/O模块、第三PLC从站I/O模块和第四I/O模块通过工业网络与PLC控制器连接；交换机通过光纤网络与交换机环网连接。进一步，所述变频驱动装置和交换机通过工业以太网连接，变频驱动装置和驱动电机采用动力电缆连接，在控制器判断平台下滑时，及时切断变频输出。进一步，所述第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器和第四桩腿防滑检测传感器之间通过工业以太网连接线与交换机连通。进一步，所述PLC控制器的通讯接口通过工业以太网连接线与交换机连接，第一HMI显示单元、第二HMI显示单元分别通过工业以太网连接线与交换机连接。进一步，所述变频驱动装置和交换机通过工业以太网连接，变频驱动装置和驱动电机采用动力电缆连接。本专利技术的另一目的在于提供一种基于所述自升式海洋平台升降防滑保护检测系统的自升式海洋平台升降防滑保护检测方法，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测方法包括以下步骤：第一步，第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器用于检测升降启动后桩腿的动作方向、距离和速度；第二步，PLC控制器处理系统的输入输出量，根据指令执行相应的逻辑流程；第一PLC从站I/O模块、第二PLC从站I/O模块、第三PLC从站I/O模块、第四PLC从站I/O模块分布于每一个桩腿控制柜处的控制器远程子站，用于采集对应桩腿的信号并按照核心控制器命令输出信号；第三步，交换机连接控制系统各部分的网络部件，用于系统数据实时传输和交换；变频驱动装置按照控制器的指令向升降电机提供动力电源；升降电动机将电能转换为机械能驱动升降装置动作。进一步，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测方法的PLC控制器通过工业网络实时监测防滑检测传感器信号，及时将四个桩腿防滑检测传感器的状态数据信息用于平台防滑检测程序用于平台下滑状态判断；在平台升降启动时，当判断结果为已出现平台下滑则中断启动程序的执行，同时进入防滑逻辑保护程序执行相关保护动作即切断变频驱动装置输出同时锁死升降电动机刹车。进一步，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测方法在升降启动过程完成以后，平台升降运行时，平台防滑检测程序与升降系统主控制程序循环执行，检测程序实时检测防滑检测传感器信号，通过运算判断出平台是否出现下滑迹象，出现下滑故障时立即切断升降主控程序并进入防滑逻辑保护程序，切断变频驱动装置输出同时锁死驱动电机刹车；检测程序判断平台当前无下滑迹象，则平台升降正常运行。本专利技术的另一目的在于提供一种安装有所述自升式海洋平台升降防滑保护检测系统的海洋平台升降系统。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术防滑传感器通过ProfinetPN工业以太网与第一交换机相连接，PLC控制器经实时通讯采集防滑传感器数据，此数据经控制器内设置算法处理后用于判断是否产生下滑情况。第二交换机通过光纤网络与第一交换机使用环网连接，通讯可靠，数据传送实时性高。第一交换机通过工业以太网分别连接PLC控制器和多个HMI显示屏单元；PLC控制器以扫描方式依次读入分站I/O所有输入状态和数据，按照升降程序逻辑判断，输出控制现场升降单元驱动电机和刹车；HMI显示屏简单明了的显示整个升降系统的设备状态，升降参数设定、诊断、数据记录、报警列表等功能。第二交换机通过工业以太网连接变频器驱动装置，变频器按照PLC控制器的命令启停、速度、扭矩等参数设定及保护，满足各种工况对升降装置电机的驱动速度要求。本专利技术在升降控制系统中配置的升降防滑保护检测及保护系统，能有效地实现平台升降作业过程中防滑检测和自动保护，提高了自动化程度，避免了人为判断误差或升降装置突发故障造成的平台下滑风险。对海上自升式平台作业安全提供了更高级别的保障。本专利技术对平台升降作业安全性起到至关重要的提升作用。本专利技术自升式海洋平台升降防滑保护检测及保护系统能够实现快速判断平台下滑，并在出现下滑后进行自动保护动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测系统设置有：/n第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置；/n第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置通过工业以太网与交换机连接；PLC控制器的通讯接口通过工业以太网与交换机连接，第一HMI显示单元、第二HMI显示单元分别通过工业以太网与交换机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述自升式海洋平台升降防滑保护检测系统设置有：
第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置；
第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器、第四桩腿防滑检测传感器、变频驱动装置通过工业以太网与交换机连接；PLC控制器的通讯接口通过工业以太网与交换机连接，第一HMI显示单元、第二HMI显示单元分别通过工业以太网与交换机连接。


2.如权利要求1所述的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述PLC控制器通过工业网络连接有第一PLC从站I/O模块、第二PLC从站I/O模块、第三PLC从站I/O模块和第四PLC从站I/O模块；
第一PLC从站I/O模块、第二PLC从站I/O模块、第三PLC从站I/O模块和第四I/O模块通过工业网络与PLC控制器连接；交换机通过光纤网络与交换机环网连接。


3.如权利要求1所述的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述变频驱动装置和交换机通过工业以太网连接，变频驱动装置和驱动电机采用动力电缆连接，在控制器判断平台下滑时，及时切断变频输出。


4.如权利要求1所述的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述第一桩腿防滑检测传感器、第二桩腿防滑检测传感器、第三桩腿防滑检测传感器和第四桩腿防滑检测传感器之间通过工业以太网连接线与交换机连通。


5.如权利要求1所述的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述PLC控制器的通讯接口通过工业以太网连接线与交换机连接，第一HMI显示单元、第二HMI显示单元分别通过工业以太网连接线与交换机连接。


6.如权利要求1所述的自升式海洋平台升降防滑保护检测系统，其特征在于，所述变频驱动装置和交换机通过工业以太网连接，变频驱动装置和驱动电机采用动力电缆连接。

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【专利技术属性】
技术研发人员：任利军，吴景卫，赵黎明，翁鹏飞，
申请(专利权)人：海尔海斯西安控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61