自升式平台制造技术

本发明专利技术涉及一种自升式平台（１），其包括船体（２）和用于该船体（２）的至少三个纵向可移动的桩腿（３），这些桩腿（３）中的至少一个包括作为桩腿的驱动机构（６）一部分的至少一个可变速驱动器（８，８↓［Ａ１］至８↓［Ｆ２］），其中，该平台（１）包括用于该驱动机构（６）的闭环控制单元（７），该闭环控制单元（７）通过双向电子总线（１６）与可变速驱动器（８，８↓［Ａ１］至８↓［Ｆ２］）连接，用于传输控制参数（Ｍ↑［＊］，Ｍ，Ｎ，Ｒ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种自升式平台。自升式平台通常包括船体和至少三个纵 向可移动的桩腿。这些桩腿相对于壳体都可单独地移动，即使用至少一个 驱动机构可上升或下降。通常，每个桩腿上都具有至少一个独立的驱动机构。
技术介绍
为了使平台做好工作准备，桩腿的下端必须放在固定不动的地基上。 为此，降低这些桩腿直到它们接触地基。然后，通过相应地驱动桩腿以引 起船体的移动，可以将船体抬升至高于地基的任意位置。桩腿可平行排列 或可倾斜以提高自升式平台的稳定性。地基可以具有倾斜和/或不平的外 形。在这种情况下，将桩腿驱动到不同的位置以保持船体的平衡。对于海上自升式平台，通常，船体被设计成在桩腿的最高上升状态下 可漂浮。因此，这种平台可以很容易地被运送到其工作位置，例如，通过 使用拖船沿着水面拖动它。当平台到达其工作位置时，就在水中降低桩腿， 直到每个桩腿都接触到海底。为了平台的稳定静置，就可以将船体抬升至高出水平面，从而增大桩腿上的负载。这些平台通常适用于达150米深度 的水体，但不适用于深海。这种自升式平台用于，例如，勘探或开发海底石油和天然气领域的海 上石油和天然气工业的作业。换言之，它们可以用作可移动的天然气或石 油钻井平台。海上自升式平台的其它应用有，例如，海底管道或其它海底 管线上的维修作业以及江河或船塢中的河床作业。在WO 2005/103301 Al中公开了 一种用于自升式平台的优选驱动机 构。在那里，已经提出用永久励磁电动机(也称为"永磁电动机")来移 动桩腿且用于使船体保持在高出地基的预定位置上，与在先技术中使用的 异步电动机大不相同。这样，就不需要机械制动器来临时地固持平台，因 为通过高效永磁电动机可以把船体完全保持在原位。此外，永磁电动机能 以无级变速实现桩腿的移动，从而允许高转矩的平稳作业，与具有双速作 业、高失误的在先技术大不相同。然而，至今没有披露控制驱动机构的有4效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是确定一种自升式平台，其提供高性能且可靠的桩腿操作。根据本专利技术，通过包含权利要求1所给出特征的自升式平台解决问题。本专利技术提出一种自升式平台，其包括船体和用于该船体的至少三个纵向可移动的桩腿。这些桩腿中的至少一个包括至少一个可变速驱动器(VSD),该至少一个可变速驱动器是桩腿驱动机构的一部分。该平台包括用于该驱动机构的闭环控制单元。该控制单元通过双向电子总线连接到该可变速驱动器，用于传输控制参数。这意味着，该可变速驱动器集成在该控制系统中。这是通过双向电子总线接头实现的，例如，高速现场总线或以太网。该电子总线连头确保在闭环控制中控制单元可以使用来自可变速驱动器的重要控制参数，如实际速度和实际转矩，反之亦然。 一方面，这能获得高性能的桩腿操作，因为在闭环控制中可以充分利用可用速度/转矩。另一方面，驱动机构的稳定的速度/转矩控制成为可能。此外，即使是用感应电动机，可变速驱动器也能获得无级变速运动，。此外，该可变速驱动器可以控制感应电动机或7乂磁电动机。优选地，该可变速驱动器连接到永磁电动机或永磁直流电动机，以可变速度驱动永磁电动机。就高曱板处于保持位置时转子损耗而言，永磁电动机要优于异步电动机。在这种情况下，尤其减小了电动机受力和散热。在后一种情况下，如果使用了多个电动机，那么每个可变速驱动器都需要各自的换流器。优选地，所述控制单元包括速度控制器，其通过所述总线接头向可变速驱动器的转矩控制器传递转矩设定点。这种级联控制结构允许在该控制单元中分离不同的模块功能。速度设定点由外部确定并且被输入该速度控制器。速度设定点和转矩设定点都可在模块之间获取，例如，用于施加例如转矩限制的约束条件。因此，这些模块可以相互独立地工作，从而减小控制单元的误差趋势。有益地，所述转矩控制器集成到所述可变速驱动器中。这样，该可变速驱动器会紧凑。此外，可以不用曱板上的人员来操作可变速驱动器受控5升降系统，增加了作业安全性。在优选实施例中，所述速度控制器可以通过所述总线接头接收所述可变速驱动器的实际速度值。实际速度值是桩腿运动闭环控制的优选有效控制参数。可以通过置于所述速度控制器上游的速度传感器确认模块来提高桩腿运动的可靠性和精确性。也可以为任何其它控制参数(例如实际转矩值或重量值)提供控制值和传感器确认。在关键的升降作业中，控制值和传感器确认模块可以评估来自每个传感器的状况和数值。这种评估是基于预定的控制策略。所述速度传感器确认模块所用的优选的控制策略是，例如，选择最可能正确的速度值和/或最高带宽传感器的速度值。最可能正确的值被确定为，例如，来自功能传感器的最大值、平均值、低选择或计算平均值。速度值的最高带宽是通过，例如使用直接来自电动机传感器的速度值而不是来自速度传感器值的计算值获得的。通过这些控制策略，就能确保升降作业的高可靠性和精确性。在另 一优选实施例中，该控制单元包括对所述转矩设定点起作用的转矩限制模块，所述转矩设定点由所述速度控制器输出给所述可变速驱动器。独立的转矩限制模块可以实现内部和外部约束条件，例如电源限制和操作者设置限制。例如，可选择向驱动机构施加除了有效电流限制之外的固定或可变转矩限制，而不影响速度和转矩控制器的动作。结果是在升降作业产生更平稳的过渡。为此，所述转矩限制模块有益地可以执行联合的转矩/功率限制。就本专利技术而言，联合的转矩/功率限制包括，在低速情况下由内部或外部设定转矩限制来限制速度控制器的转矩设定点，以及，在高速情况下由根据平台上的可用动力的浮动限制来限制转矩设定点。优选地，所述转矩限制模块可以通过所述总线接头接收所述可变速驱动器的实际速度和实际转矩值。因此，通过直接监控可变速驱动器，独立的转矩限制模块可实现转矩设定点的外部或内部约束条件。这确保驱动机构的短反应时间和高可靠性，并且降低机械磨损。在非常优选的实施例中，所述控制单元包括用于每个桩腿的一个对应的速度控制器。这样就能通过把子任务分配给不同的独立模块来进一步分散闭环控制。然而，在所有桩腿的集体操作中，所有速度控制器通常会收到相同的速度设定点作为输入。然后，转矩限制模块将对由对应速度控制器输出的所有转矩设定点起作用。有利地，至少一个桩腿的驱动机构包括一个以上的可变速驱动器。这样能够分配升降负载。如果一个驱动器发生故障，至少另外一个会继续可用。这大大增加了桩腿运动作业的可靠性。在非常复杂的实施例中，所述的多驱动器的桩腿的每个可变速驱动器都包括一个对应的通过所述总线接头与对应的速度控制器连接的转矩控制器。由此，所有可变速驱动器被集成到控制系统中。这种级联控制结构增大驱动机构的可靠性，因为单个模块和/或可变速驱动器可能会失效，但不会停止升降作业。其余的驱动器将仅仅承受附加负载。优选地，所述双向电子总线是一种高速现场总线，例如PROFIBUSDP。该电子总线也可以是众所周知的以太网派生物。这些替代品是价格低廉但可靠的总线系统，具有短的反应时间。附图说明下面用附图进一步解释本专利技术的实施例。在附图中图1示出了自升式平台的示意侧-现图2示出了永磁电动机的驱动控制电路的简化框图；以及图3示出了转矩限制的示意转矩-速度图。在全部附图中，相同的部件由相同的附图标记标出。具体实施例方式图1示意性地示出位于大海中的海上自升式平台1。它包括船体2和一些平行的、纵向可动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自升式平台（１），其包括船体（２）和用于所述船体（１）的至少三个纵向可移动的桩腿（３），该桩腿（３）中的至少一个包括作为桩腿驱动机构（６）一部分的至少一个可变速驱动器（８，８↓［Ａ１］至８↓［Ｆ２］），其中，该平台（１）包括用于所述驱动机构（６）的闭环控制单元（７），该闭环控制单元（７）通过双向电子总线（１６）与所述可变速驱动器（８，８↓［Ａ１］至８↓［Ｆ２］）连接，用于传输控制参数（Ｍ↑［＊］，Ｍ，Ｎ，Ｒ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：V卡尔斯塔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]