Устройство стабилизации вышки глубоководного добычного комплекса

 

Изобретение относится к системам регулирования пространственного положения вышки по крену и тангажу. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Для достижения цели система содержит судовую гировертикаль, блок ручной коррекции, блок формирования задающих сигналов, устройство регулирования, блок гидрораспределителей и четыре исполнительных привода гидроцилиндров, датчики крена и тангажа и датчики расхода, установленные на выходе гидрораспределителей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1483432

A@4 G 05 D 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНН6!Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4264520/24-24 (22) 16.06.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (71) Волгоградское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института «Тяжпромэлектропроект» (72) 1О. И. Гончаров, В. П., Широкий и В. А. Шлыков (53) 62-50 (088.8) (56) Патент США № 4200054, кл. В 63 В 35/44, опублик. 1980.

Изобретение относится к оборудованию судового глубоководного добычного комплекса, оснащенного спуско-подъемной вышкой, требующей стабилизации вертикального положения вышки с требуемой точностью для обеспечения соединения трубных секций при монтаже (и демонтаже) системы подъема в уеловиях качки судна на волне, а также может быть использовано в оборудовании буровых судов при необходимости стабилизации вертикального положения буровой вышки, совместно с осью бурильной колонны при параллельности этой оси общему полю гравитации с целью уменьшения изгибающих напряжений, возникающих в колонне при качке судна на волне, кроме того, изобретение относится к системам регулирования пространственного положения вышки по крену и тангажу при построении систем регулирования с обратными связями.

Цель изобретения — повышение качества регулирования.

2 (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫШКИ ГЛУБОКОВОДНОГО ДОБЪ!ЧНОГО

КОМПЛЕКСА (57) Изобретение относится к системам регулировки пространственного положения вышки по крену и тангажу. Цель изобретения — повышение качества регулирования. Для достижения цели система содержит судовую гировертикаль, блок ручной коррекци, блок формирования задающих сигналов, устройство регулирования, блок гидрораспределителей и четыре исполнительных привода гидроцилиндров, датчики крена и тангажа и датчики расхода, установленнь|е на выходе гидрораспределителей.

2 ил.

На фиг. I представлена функциональная схема системы стабилизации; на фиг. 2— схема устройства регулирования параметров приводов гидроцилиндров.

Система стабилизации вышки содержит приводы гидроцилиндров 1 — 4, которые воздействуя своими штоками на основание вышки 5, могут придавать вышке определенный крен и тангаж относительно судна, судовую гировертикаль 6, блок 9 формирования задающих сигналов, блок 10 ручной коррекции, устройство I I регулирования, датчики крена !2 и тангажа 13 вышки, блок 14 гидрораспределителей, датчики 15 — 18 расхода рабочей жидкости, поступающей на исполнительные гидроцилиндры, установленные на выходе гидрораспределителей, и силовую гидравлическую установку 19.

Устройство регулирования 11 параметров приводов гидроцилиндров образуют регулятор 20 положения вышки по крену, регулятор 21 положения вышки по тангажу, входы 22 регуляторов, регулятор 23

1483432

55 расхода рабочей жидкости, поступающеи на исполнительный гидроцилиндр 1, регулятор 24 расхода, регуляторы 25 и 26 расхода, блоки 27 — 32 сравнения и блок ЗЗ контроля работоспособности системы регулирования, содержащий сумматор 34, компаратор 35 и согласующий усилитель 36..

Регуляторы 20 и 2! выполнены пропорциональными и содержат бесконтактный управляемый коммутатор 37, усилитель 38 и ограничитель 39, Регуляторы 23 — 26 являются ПИ-регуляторами.

Система стабилизации вышки работает следующим образом.

Вследствие действия силы тяжести продольная ось монтируемого трубопровода имеет вертикальное, параллельное общему полю гравитации, направление. Для стабилизации вышки в вертикальном положении в условиях качки судна на волне необходимо придать вышке определенные углы крена и тангажа относительно судна, численно равные углам крена и дифферента судна, но противоположного направления. Судовая гировертикаль 6 вырабатывает сигналы (фиг. 1), пропорциональные углам крена и дифферента судна. Эти сигналы поступают на блок 9, в котором происходит учет корректирующих сигналов поступающих с блока 10 ручной коррекции от управляющего воздействия оператора. Скорректированные сигналы в качест»е задания пространственного положения вышки относительно судна поступают в устройство регулирования !1, где сравниваются в блоках 27 и 28 (фиг. 2) с сигналами обратной связи, поступающими с датчиков 12 и 13. Сигналы датчиков 12 и 13 пропорциональны действительному крену и тангажу вышки относительно судна. Разностныс сигналы с выходов блоков 27 и 28 поступ iloT II3 регуляторы 20 и 21 положения. Структура устройства регулирования выполнена по принципу построения систем

I10,. ÷èHåííîãо регулирования, т. е. выходные напряжения регуляторов 20 и 21 являются заданием на расход рабочей жидкости, поступающей на исполнительные гидроцилиндры. Кинематика привода наклона вышки требует воздействия на основание вышки всех четырех гидроцилиндров одновременно, поэтому выходное напряжение каждого регулятора положения разводится на все четыре подчиненные контуры регулирования расхода. При этом напряжение с выхода регулятора положения 20 . подается на входы регуляторов 23 и 26 расхода через прямые входы блоков 29 и 32 сравнения, а на входы регуляторов 24 и 25 расхода — через инвертирующие входы блоков 30 и 31 сравнения. Напряжение с выхода регулятора 21 положения постунает на входы регупяторов 24 и 26 расхода через прямые входы блоков 30 и 32 сравнения, а на входы регуляторов 23 и 25 расхода — через инвертирующие входы блоков 29 и 31 сравнения.

Сигналы обратной связи, пропорциональные расходам рабочей жидкости, подаваемой на исполнительные гидроцилиндры !в

4, подаются соответствующими датчиками

15 в 18 расхода на блоки 29, 30, 31 и 32 сравнения, в которых алгебраически суммируются с задающими сигналами. Результирующие сигналы поступают на регуляторы расхода 23 — 26, выходные сигналы которых поступают на гидрораспределители.

Через распределители рабочая жидкость от силовой гидравлической установки 19 поступает на исполнительные гидроцилиндры.

Суммарное действие штоков гидроцилиндров 1 — 4 приводит к наклону вышки относительно плоскости палубы судна на требуемые углы крена и тангажа, при отработке которых выходные сигналы регуляторов 20 и 21 положения уменьшаются до нуля, и внутренние контуры регулирования расхода с регуляторами 23 — 26 отрабатывают прекращение подачи рабочей жидкости на исполнительные гидроцилиндры.

В процессе работы алгебраическая сумма управляющих напряжений регуляторов расхода 23 — 26 должна быть равна нулю, что обусловлено кинематикой механизма воздейсвия штоков исполнительных гидроцилиндров на основание вышки. В случае неравенства нулю указанной алгебраической суммы воздействие штоков гидроцилиндров на основание вышки не согласовано, что может привести к деформации и разрушению вышки и механооборудования. Точка О (фиг. 1) при наклонах вышки по крену и тангажу должна сохранять неизменным свое пространственное положение. Поэтому в схему введен блок 33 контроля работоспособности устройства 11 регулирования (фиг. 2). Ьлок 33 формирует сигнал неисправности устройства регулирования и сигналы шунтирования регуляторов 20 и 21 положения в случае превышения алгебраической суммы сигналов регуляторов расхода 23 — 26 определенной величины уставки. В этом случае на выходе компаратора появляется сигнал, который после усиления. используется для шунтирования регуляторов 20 и 21 путем закорачивания цепей в обратной связи усилителей регуляторов. Свечение светодиода при этом сигнал изирует о неисправности устройства регулирования.

Уста вка компаратора выбирается исходя из удвоенной максимальной погрешности измерения расхода датчиками 15 — 18 расхода. Величина уставки ограничителя 39 регуляторов 20 и 21 выбирается исходя из допустимого ускорения пространственного смещения механической конструкции вышки.

1483432

Формула изобретения

Система стабилизации вышки глубоководного добычного комплекса, содержащая блок формирования задающих сигналов, входы которого подключены к соответствующим выходам судовой гидровертикали и блока ручной. коррекции, а выходы к соответствующим первым входам устройства регулирования, соединенного . вторыми входами соответственно с выходом дат- 10 чика крена и с выходом датчика тангажа, силовую гидравлическую установку. с блоком гидрораспределителей, входы которого подключены к соответствующHM выходам устройства регулирования, а выходы — к входам соответствующих приводов гидроцилиндров, отличающаяпг тем, что, с цель|о повышения качества регулирования, система содержит датчики расхода рабочей жидкости, установленные на выходе гидрораспределителей, а устройство ре- 2О гулирования включает в себя последовательно соединенные первый блок сравнения и регулятор положения вышки по крену, последовательно соединенные второй блок сравнения и регулятор положен и и вышки по -.àhãàæó, а также блок контроля работоспособности устройства регулировав;.я H четыре цепи, каждая нз котодых содержит последовательно соединенные третий блок сравнения и регулятор pacхода, причем выходы регуляторов расхода подключены к соответствующим входам блока контроля работоспособности устройства регулирования, соединенного выходом с гторыми входами регуляторов положечия вышки по крену и тангажу, первые входы первого и второго блоков сравнения связаны с соответствующими вторыми входами устройства регулирования, а вторые входы— с соответствующими первыми входами устройства регулирования, выход регулятора положения вышки по крену подключен к первым входам третьих блоков сравнения, выход регулятора положения вышки по тангажу соединен с вторыми входами третьих блоков сравнения, третьи входы которых связаны с соответствующими третьими входами устройства регулирования, подключенным и к выходам соответствующих датчиков расхода рабочей жидкости.

1483432

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 2832!45

Составитель И. Швец

Техред И. Верес Корректор T. Малец

Тираж 788 Подписное