本發(fā)明涉及一種海洋平臺(tái)在海上的作業(yè)區(qū)域的升降系統(tǒng)，特別是一種液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的控制方法，屬于海洋平臺(tái)升降系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)適用于需頻繁升降且速度要求較高的平臺(tái)。在液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的發(fā)展中，先后出現(xiàn)了單步進(jìn)、雙步進(jìn)和連續(xù)型液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)。單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)因其造價(jià)相對(duì)較低，性?xún)r(jià)比較高，在液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)中仍占據(jù)較大的比重。

單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的升降機(jī)構(gòu)見(jiàn)附圖1。該升降機(jī)構(gòu)由固定環(huán)梁1、固定環(huán)梁插銷(xiāo)2、升降油缸3、活動(dòng)環(huán)梁4、活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5、升降室6、樁腿7等構(gòu)成。固定環(huán)梁1上置，固定環(huán)梁1懸掛于升降室6頂部；升降油缸3組件通過(guò)油缸銷(xiāo)，上端與固定環(huán)梁1的耳環(huán)相連，下端與活動(dòng)環(huán)梁4的耳環(huán)相連；插銷(xiāo)油缸組件則分別安裝于固定環(huán)梁1、活動(dòng)環(huán)梁4的四周，插銷(xiāo)裝配于固定環(huán)梁1、活動(dòng)環(huán)梁4內(nèi)部的插銷(xiāo)孔內(nèi)。

單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的單樁升降動(dòng)作見(jiàn)附圖2。圖2中①→⑦的過(guò)程稱(chēng)為升平臺(tái)過(guò)程，⑦→①的過(guò)程稱(chēng)為降平臺(tái)過(guò)程。

每個(gè)步驟的狀態(tài)如下：

①：固定環(huán)梁及活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)處于插銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸處于縮回狀態(tài)；

②：固定環(huán)梁處于拔銷(xiāo)狀態(tài)，活動(dòng)環(huán)梁處于插銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸處于縮回狀態(tài)；

③：固定環(huán)梁處于拔銷(xiāo)狀態(tài)，活動(dòng)環(huán)梁處于插銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸伸出；

④：固定環(huán)梁及活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)處于插銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸處于伸出狀態(tài)；

⑤：固定環(huán)梁處于插銷(xiāo)狀態(tài)，活動(dòng)環(huán)梁處于拔銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸處于伸出狀態(tài)；

⑥：固定環(huán)梁處于插銷(xiāo)狀態(tài)，活動(dòng)環(huán)梁處于拔銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸縮回；

⑦：固定環(huán)梁及活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)處于插銷(xiāo)狀態(tài)，升降油缸處于縮回狀態(tài)；

步驟①→⑦的過(guò)程為平臺(tái)升一個(gè)節(jié)距，步驟⑦→①的過(guò)程為平臺(tái)降一個(gè)節(jié)距。

現(xiàn)有控制方法為：在所有固定環(huán)梁拔銷(xiāo)到位且所有活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)到位，控制所有樁腿的升降油缸以相同的速度執(zhí)行相同的動(dòng)作，并監(jiān)控固定環(huán)梁是否插銷(xiāo)到位；當(dāng)任一樁腿的固定環(huán)梁插銷(xiāo)到位時(shí)，控制所有升降油缸停止動(dòng)作；控制與插銷(xiāo)到位固定環(huán)梁對(duì)應(yīng)的活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)到位，控制插銷(xiāo)到位樁腿固定環(huán)梁與活動(dòng)環(huán)梁之間進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，載荷轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后控制所有樁腿的升降油缸再次以相同的速度執(zhí)行相同的動(dòng)作，流程如圖3所示，在升平臺(tái)工況下，升降油缸回程動(dòng)作為縮回；在降平臺(tái)工況下，升降油缸回程動(dòng)作為伸出。在這種控制方法下，能夠保證平臺(tái)各樁腿的相對(duì)高度位置不會(huì)變化，始終在允許的傾斜范圍內(nèi)，平臺(tái)不至于有傾覆危險(xiǎn)。但這種控制方法的缺點(diǎn)比較明顯，海洋平臺(tái)在海上的作業(yè)區(qū)域并不固定，需要不斷進(jìn)行移位作業(yè)，然而海床的狀況并不一致，平臺(tái)壓樁完畢后不能保證所有樁腿壓入海床的長(zhǎng)度一致，即所有樁腿銷(xiāo)孔可能不在一個(gè)水平面上，在惡劣的情況下，所有樁腿銷(xiāo)孔任意兩個(gè)樁腿的銷(xiāo)孔都不在一個(gè)水平面內(nèi)，見(jiàn)附圖4。

單樁完成一個(gè)節(jié)距的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(見(jiàn)附圖2，步驟①→⑦或步驟⑦→①)，需要等待其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間。

以4個(gè)樁腿為例，根據(jù)所有樁腿銷(xiāo)孔分布情況分別需要等待1次、2次及3次其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間。

按照等待的次數(shù)分工況如下：

工況1：等待1次其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；即所有樁腿銷(xiāo)孔分布在2個(gè)水平面內(nèi)；

工況2：等待2次其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；即所有樁腿銷(xiāo)孔部分在3個(gè)水平面內(nèi)；

工況3：等待3次其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；即所有樁腿銷(xiāo)孔分布在4個(gè)水平面內(nèi)。

實(shí)際情況中，出現(xiàn)工況3的概率最大，這大大的降低了平臺(tái)的平均升降速度，降低了平臺(tái)的作業(yè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高升降平臺(tái)的平均升降速度，提升升降平臺(tái)的作業(yè)效率，本發(fā)明提出了一種用于單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)升降系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，應(yīng)用該控制方法的自升式平臺(tái)，平臺(tái)平均升降速度更快，有效減少平臺(tái)升降的總時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，其步驟為：

(1)對(duì)平臺(tái)樁腿重新分組

在升降系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在傾角允許范圍內(nèi)，任一樁腿接近插銷(xiāo)位置時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前各樁腿位置，對(duì)樁腿重新分組，控制系統(tǒng)監(jiān)控各樁腿升降油缸位移，任意兩樁或多樁升降油缸位移差在允許范圍內(nèi)，將該兩樁或多樁編成一組，記為a組；將其他樁腿記為μ組；

(2)控制所有樁腿的升降油缸動(dòng)作，保證各樁腿運(yùn)動(dòng)的同步性

當(dāng)a組和μ組中所有樁腿固定環(huán)梁拔銷(xiāo)到位且活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)到位時(shí)，計(jì)算a組和μ組中所有樁腿位置與指令信號(hào)的差值，根據(jù)差值的不同控制所有樁腿的升降油缸以不同的速度執(zhí)行相同的動(dòng)作，保證各樁腿運(yùn)動(dòng)的同步性，并監(jiān)控固定環(huán)梁是否插銷(xiāo)到位；

當(dāng)a組或μ組中任一樁腿的固定環(huán)梁插銷(xiāo)到位：

若該樁腿是分組a組中的單元，控制μ組中所有樁腿的升降油缸停止動(dòng)作；控制a組中其他樁腿小幅調(diào)整，保證與插銷(xiāo)樁腿動(dòng)作同步，活動(dòng)環(huán)梁進(jìn)行拔銷(xiāo)動(dòng)作，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)到位，并控制a組中樁腿固定環(huán)梁與活動(dòng)環(huán)梁之間進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，在載荷轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后控制a組和μ組中所有樁腿的升降油缸再次以不同的速度執(zhí)行相同的動(dòng)作，保證各樁腿之間的同步性；

若該樁腿是分組μ組中的單元，控制μ組中其他樁腿的升降油缸停止動(dòng)作，控制a組中樁腿小幅調(diào)整，保證a中所有樁腿動(dòng)作同步，并控制插銷(xiāo)樁腿固定環(huán)梁對(duì)應(yīng)的活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)到位，控制該樁腿固定環(huán)梁與活動(dòng)環(huán)梁之間進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，在載荷轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后控制a組和μ組中所有樁腿的升降油缸再次以不同的速度執(zhí)行相同的動(dòng)作，保證各樁腿之間的同步性。

本發(fā)明的有益效果是：

使用本發(fā)明的確優(yōu)化控制方法，通過(guò)優(yōu)化樁腿分組，減少了升降過(guò)程中當(dāng)某一樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)等待其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)，活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；能夠有效減少平臺(tái)在升降過(guò)程中的低效等待時(shí)間，從而提升了平臺(tái)的作業(yè)效率，降低了平臺(tái)的作業(yè)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)示意圖；

圖2是單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的單樁升降動(dòng)作示意圖；

圖3是現(xiàn)有單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的控制方法流程圖；

圖4是一種平臺(tái)樁腿壓樁入泥的方式示意圖；

圖5是優(yōu)化分組方法流程示意圖；

圖6是升平臺(tái)過(guò)程狀態(tài)一示意圖；

圖7是升平臺(tái)過(guò)程狀態(tài)二示意圖；

圖8是降平臺(tái)過(guò)程狀態(tài)一示意圖；

圖9是降平臺(tái)過(guò)程狀態(tài)二示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

一種用于單步進(jìn)液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，其步驟為：

(1)對(duì)平臺(tái)樁腿重新分組(見(jiàn)圖5)：

在升降系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在傾角允許范圍內(nèi)，任一樁腿接近插銷(xiāo)位置時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前各樁腿位置，對(duì)樁腿重新分組，控制系統(tǒng)監(jiān)控各樁腿升降油缸位移，任意兩樁或多樁升降油缸位移差在允許范圍內(nèi)，將該兩樁或多樁編成一組，記為a組；將其他樁腿記為μ組；

(2)控制所有樁腿的升降油缸動(dòng)作，保證各樁腿運(yùn)動(dòng)的同步性：

以4個(gè)樁腿為例，如圖6至圖9所示，將4個(gè)樁腿分別命名為1#樁、2#樁、3#樁和4#樁。

升平臺(tái)工況：

升降系統(tǒng)升平臺(tái)工況過(guò)程中狀態(tài)如附圖6所示。從附圖6可以看出，2#樁與3#樁油缸位移較接近，差值在允許范圍內(nèi)(這個(gè)差值根據(jù)平臺(tái)允許傾斜值自定義)，將2#樁與3#樁編成一組，記為a組；1#樁與4#樁記為μ組(1#樁與4#樁不屬于a)。

附圖6所示狀態(tài)為1#樁固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位，此時(shí)μ組中的其他樁腿，即4#樁升降油缸停止動(dòng)作；1#樁的活動(dòng)環(huán)梁拔活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)到位，進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁銷(xiāo)2拔銷(xiāo)；與此同時(shí)a組中3#樁升降油缸停止動(dòng)作，2#樁小幅調(diào)整，2#樁以3#樁升降油缸位移為指令信號(hào)，固定環(huán)梁銷(xiāo)2的位置由附圖6中的位置n運(yùn)動(dòng)到位置m，直至2#樁升降油缸位移與3#樁一致；等1#樁固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位后所有樁腿再次以不同速度執(zhí)行相同動(dòng)作，保證平臺(tái)各樁腿同步性；

附圖7所示狀態(tài)為附圖6運(yùn)動(dòng)的后續(xù)狀態(tài)，3#樁固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位，此時(shí)μ組中所有樁腿升降油缸停止動(dòng)作；a組中其他樁腿，即2#樁腿繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2，并與3#樁同步進(jìn)行下面的流程：活動(dòng)環(huán)梁拔活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)，進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2，拔銷(xiāo)到位后所有樁腿再次以不同速度執(zhí)行相同動(dòng)作，保證各樁腿的同步性。

升平臺(tái)過(guò)程中，通過(guò)這種優(yōu)化分組方式，a組中的任一樁腿中固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2時(shí)，μ組中的各組樁腿升降油缸停止動(dòng)作，而a組中的其他樁腿與固定環(huán)梁插銷(xiāo)的樁腿保持同步，從而減少了現(xiàn)有技術(shù)中等待a組中其他樁腿升降過(guò)程中固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2，活動(dòng)環(huán)梁拔活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5及固定環(huán)梁再次拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2的時(shí)間；

降平臺(tái)工況：

升降系統(tǒng)降平臺(tái)工況過(guò)程中狀態(tài)如附圖8所示。從附圖8可以看出，2#樁與3#樁油缸位移較接近，差值在允許范圍內(nèi)(這個(gè)差值根據(jù)平臺(tái)允許傾斜值自定義)，將2#樁與3#樁編成一組，記為a組；1#樁與4#樁記為μ組。

附圖8所示狀態(tài)為1#樁固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位，此時(shí)μ組中的其他樁腿，即4#樁升降油缸停止動(dòng)作；1#樁活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5再次插銷(xiāo)到位，進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2；與此同時(shí)a組中2#樁升降油缸停止動(dòng)作，3#樁小幅調(diào)整，3#樁升降油缸以2#樁升降油缸位移為指令信號(hào)，固定環(huán)梁銷(xiāo)2的位置由圖7中的位置h運(yùn)動(dòng)到位置k，直至2#樁升降油缸位移與3#樁一致；等1#樁固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位后所有樁腿再次以不同速度執(zhí)行相同動(dòng)作，保證平臺(tái)各樁腿同步性。

附圖9所示狀態(tài)為附圖8運(yùn)動(dòng)的后續(xù)狀態(tài)，2#樁固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2到位，此時(shí)μ組中所有樁腿升降油缸停止動(dòng)作；a組中其他樁腿，即3#樁腿繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2，并與2#樁同步進(jìn)行下面的流程：活動(dòng)環(huán)梁拔活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5，拔銷(xiāo)到位后升降油缸回程直至活動(dòng)環(huán)梁再次插銷(xiāo)，進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移完畢后，固定環(huán)梁拔固定環(huán)梁銷(xiāo)2，拔銷(xiāo)到位后所有樁腿再次以不同速度執(zhí)行相同動(dòng)作，保證各樁腿的同步性。

降平臺(tái)過(guò)程中，通過(guò)這種優(yōu)化分組方式，a組中的任一樁腿固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2時(shí)，μ組中的各組樁腿升降油缸停止動(dòng)作，而a組中的其他樁腿與固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2的樁腿保持同步，從而減少了現(xiàn)有技術(shù)中等待a組中其他樁腿升降過(guò)程中固定環(huán)梁插固定環(huán)梁銷(xiāo)2，活動(dòng)環(huán)梁拔活動(dòng)環(huán)梁銷(xiāo)5，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；

本發(fā)明的核心在升降系統(tǒng)升降過(guò)程中通過(guò)對(duì)樁腿的重新優(yōu)化分組，減少了升降過(guò)程中當(dāng)某一樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)時(shí)等待其他樁腿固定環(huán)梁插銷(xiāo)，活動(dòng)環(huán)梁拔銷(xiāo)，升降油缸回程，活動(dòng)環(huán)梁插銷(xiāo)及固定環(huán)梁再次拔銷(xiāo)的時(shí)間；減少平臺(tái)升降過(guò)程中的低效等效時(shí)間從而提高平臺(tái)的平均升降速度。