半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统的生产技术

本技术公开了一种半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，包括在半潜式平台设置有的压载舱和连接于压载舱的补偿舱；压载舱的输入口设置有阀门；吊机驾驶室内设置有压载水遥控板，压载水遥控板连接于PLC控制箱；PLC控制箱连接于阀门以及液位传感器；压载水遥控板上设置有控制阀门开关的按钮以及显示阀门开关的指示灯；操作时，压载控制员根据吊机所调运重物的重量向补偿舱内注入不轻于重物重量的水，吊机的驾驶员根据重物调起调出情况通过压载水遥控板控制阀门；本技术可实现吊机吊运压载水平衡补偿系统的便捷与安全操控。

权利要求书
1.一种半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，其特征在于，包括在半潜式平台的四个角均设置有的压载舱，以及通过管道连接于所述压载舱的补偿舱；所述压载舱的输入口设置有
阀门；所述压载舱和所述补偿舱内均设置有液位传感器；
放置于所述半潜式平台上的吊机的驾驶室内设置有压载水遥控板，所述压载水遥控板通过控制电缆连接于PLC控制箱；所述PLC控制箱连接于所述阀门以及所述液位传感器；所述压载水遥控板上设置有控制所述阀门开关的按钮以及显示所述阀门开关的指示灯；
所述PLC控制箱包括PLC处理器，以及均连接于所述PLC处理器的模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块以及串行通讯模块；所述模拟量输入模块连接于所述液位传感器，所述数字量输入模块分别连接所述阀门以及所述压载水遥控板；所述数字量输出模块连接于所述阀门；所述串行通讯模块连接于一个触摸屏电脑；
所述控制系统的控制方法如下：
S1：压载控制员通过所述触摸屏电脑切断所述压载水遥控板对于所述阀门的控制；
S2：压载控制员通过所述触摸屏电脑关闭所述阀门，向补偿舱内注入不轻于所述重物重量的水；
S3：压载控制员通过所述触摸屏电脑将所述阀门的控制权转移至所述压载水遥控板；
S4:若处于半潜式平台的吊机从外界平台调入重物，则所述吊机的驾驶员在调起重物的同时通过所述压载水遥控板打开最远离所述吊机的所述压载舱的所述阀门；若处于半潜式平台的吊机从所述半潜式平台调出重物于外界平台，则所述吊机的驾驶员在放下重物于外界平台的同时通过所述压载水遥控板打开最接近所述吊机的所述压载舱的所述阀门。

2.根据权利要求1所述半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，其特征在于，所述压载水遥控板通过控制电缆连接于吊机滑环接线箱，所述吊机滑环接线箱通过控制电缆连接于所述PLC控制箱。

3.根据权利要求1所述半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，其特征在于，所述压载水遥控板和所述PLC控制箱内均设置有可控制所有所述阀门关闭的应急关阀。

4.根据权利要求1所述半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，所述补偿舱的高度高于所
述压载舱。

5.根据权利要求1所述半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，S4中，将所述吊机设置于其中一个压载舱的放置处。

技术说明书
半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统
技术领域
本技术涉及半潜式平台，更具体地说，涉及一种半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统。

背景技术
由于半潜式平台漂浮于海面，当半潜式平台设有的吊机在调运重物时，若将外界平台的重物调入，则在吊起外界平台重物的瞬间，吊机对于平台施加的力会瞬间增大，从而平台在吊机侧容易下倾；同理，当吊机将平台内重物调出时，吊机对平台施加的力减少，从而平台在吊机侧容易上倾。

因此需要设置压载舱来通过注水的方式补偿吊机所受力的变化，注水通过阀门的开关控制，而该开关的控制往往都是通过处于中控室内的压载控制员，而非吊机处工作人员控制；又因为受平台布局和结构影响导致的，通常中控室内压载控制员无法直接观察到吊机工作状态，因此只能通过平台甲板上的吊运辅助人员使用对讲机通知中控室内压载控制员吊机起吊、转运、释放等状态，然后压载控制员再执行打开阀门，释放立柱补偿舱内压载水的操作，这一过程中压载控制员完全是根据对讲机的指令进行“盲操”。

由于对讲机可能存在信号干扰，通话质量不佳的情况，即使通话质量正常，吊运辅助人员与压载控制人员之间的指令传递、操控执行也或多或少存在延迟情况，导致压载控制员无法准确掌控压载水释放时机。

吊机吊运压载水平衡补偿系统是关系到平台安全的特殊压载系统，如果立柱补偿舱内
压载水提前释放或者滞后释放都会导致平台倾斜过大，会危及平台人员和设备安全。

技术内容
本技术要解决的技术问题是提供一种半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，操作人员可以在吊机驾驶室内根据现场吊运情况择机打开阀门释放立柱补偿舱内压载水，并且同时监视该系统阀门状态和相关报警，以实现吊机吊运压载水平衡补偿系统的安全操控。

为了达到上述目的，本技术采取以下技术方案：
一种半潜式平台吊运压载水平衡补偿控制系统，包括在半潜式平台的四个角均设置有的压载舱，以及通过管道连接于压载舱的补偿舱；压载舱的输入口设置有阀门(技术内容中说到阀门都是压载舱输入口的阀门)；压载舱和补偿舱内均设置有液位传感器；
放置于半潜式平台上的吊机的驾驶室内设置有压载水遥控板，压载水遥控板通过控制电缆连接于PLC控制箱；PLC控制箱连接于阀门以及液位传感器；压载水遥控板上设置有控制阀门开关的按钮以及显示阀门开关的指示灯；
PLC控制箱包括PLC处理器，以及均连接于PLC处理器的模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块以及串行通讯模块；模拟量输入模块连接于液位传感器，数字量输入模块分别连接阀门以及压载水遥控板；数字量输出模块连接于阀门；串行通讯模块连接于一个触摸屏电脑；
控制系统的控制方法如下：
S1：压载控制员通过触摸屏电脑切断压载水遥控板对于阀门的控制；
S2：压载控制员通过触摸屏电脑关闭阀门，向补偿舱内注入不轻于重物重量的水；
S3：压载控制员通过触摸屏电脑将阀门的控制权转移至压载水遥控板；
S4:若处于半潜式平台的吊机从外界平台调入重物，则吊机的驾驶员在调起重物的同时通过压载水遥控板打开最远离吊机的压载舱的阀门；若处于半潜式平台的吊机从半潜式平台调出重物于外界平台，则吊机的驾驶员在放下重物于外界平台的同时通过压载水遥控板打开最接近吊机的压载舱的阀门。

优选的，压载水遥控板通过控制电缆连接于吊机滑环接线箱，吊机滑环接线箱通过控制电缆连接于PLC控制箱。

优选的，压载水遥控板和PLC控制箱内均设置有可控制所有阀门关闭的应急关阀。

优选的，补偿舱的高度高于压载舱。

优选的，将吊机设置于其中一个压载舱的放置处。

本技术的优点在于：
1.在吊机驾驶室内设置压载水遥控板，该遥控板可以显示压载系统准备状态、阀门开闭状态和系统正常或故障，并且可以打开/关闭指定阀门，在紧急情况下可以一键关闭吊机吊运压载水平衡补偿系统的所有阀门。

当压载系统准备完毕后，吊机驾驶员可以直接掌握现场吊运情况，自行择机打开指定阀门，释放立柱补偿舱内压载水，以实现补偿由于吊机吊运重物的迁移，力矩的突然变化导致平台发生的位移和倾斜的作用，使平台快速恢复平浮。

2.在中控室内设置带有触摸屏的吊机吊运压载水平衡补偿系统专用PLC控制箱，该PLC控制箱与综合自动化系统、液位遥测系统和阀门遥控系统都有接口，当压载控制人员在综合自动化系统中完成压载系统调载准备后，该PLC控制箱作为吊机吊运压载水平衡补偿控制系统主站，压载水控制人员使用触摸屏观测相关补偿舱和压载舱液位、设定阀门控制功能、转移控制权限，与吊机驾驶室内压载水遥控板直接联系。

如果压载水平衡补偿过程中出现异常，压载控制员也可以回收压载系统控制权，一键关闭吊机吊运压载水平衡补偿系统的所有阀门。

此外，PLC控制箱采用冗余电源和冗余CPU，安全可靠。

3.吊机吊运压载水平衡补偿控制系统是涉及到半潜式平台安全的关键系统，除了压载水遥控
板、PLC控制箱等硬件配置，正确完整的操控方法是该控制系统的重要组成部分。

本技术在系统硬件组成的基础上，提出了相应操控方法，形成了一套完整的半潜式平台吊机吊运压载水平衡补偿控制系统技术方案。

附图说明
图1是本技术系统中半潜式平台压载舱布置图；
图2是本技术系统中控制部分的连接示意图；
图3是本技术系统中压载水遥控板的面板示意图；
图4是本技术系统中PLC控制箱的面板示意图；
图5是本技术系统中PLC控制箱的内部结构示意图；
图6是本技术系统使用方法的在第一阶段的示意图；
图7是本技术系统使用方法在第二阶段连接图6底部A步骤的后续步骤示意图；
图8是本技术系统使用方法在第二阶段连接图6底部B步骤的后续步骤示意图。

图中，1、触摸屏电脑，2、空气开关，3、电源模块，4、PLC处理器，5、模拟量输入模块，6、数字量输入模块，7、数字量输出模块，8、串行通讯模块，9、接线端子。

具体实施方式
下面结合附图对本技术的具体实施方式作描述。

如图1所示，半潜式平台立柱内设置压载水补偿舱，浮体两端设置压载舱，每个舱内配置液位传感器，艏部立柱的补偿舱通过管路连接至艉部浮体的压载舱，而艉部立柱的补偿舱通过
管路连接至艏部浮体的压载舱，管路上分别设置控制压载水流动方向的阀门。

利用半潜式平台艏艉立柱补偿舱与浮体两段压载舱的高度差及水平距离，通过管路的连通及阀门的遥控控制，实现立柱补偿舱的压载水通过重力释放到浮体两端压载舱，以达到快速补偿由于吊机吊运重物的迁移，力矩的突然变化导致平台发生的位移和倾斜的作用，使平台快速恢复平浮。

如图2所示，半潜式平台吊机吊运压载水平衡补偿控制系统由压载水遥控板、24对线芯截面积1mm2控制电缆、吊机滑环接线箱、PLC控制箱、触摸屏电脑1组成。

压载水遥控板安装在吊机驾驶室内，通过控制电缆与吊机滑环接线箱连接，吊机滑环接线箱属于吊机配套设备，通常位于吊机基座内，其通过控制电缆与PLC控制箱连接，以实现压载水遥控板与位于中控室的PLC控制箱之间的控制信号传递。

压载水遥控板可以显示压载系统准备状态、阀门开闭状态和系统故障，并且可以打开/关闭指定阀门，在紧急情况下可以一键关闭吊机吊运压载水平衡补偿系统的所有阀门。

当压载系统准备完毕后，吊机驾驶员可以直接掌握现场吊运情况，自行择机使用压载水遥控板打开指定阀门，释放立柱补偿舱内压载水。

PLC控制箱与综合自动化系统、液位遥测系统和阀门遥控系统都有接口，可以获取压载系统状态、压载舱液位值、阀门开闭状态等信息，也可以将阀门开闭命令发送到阀门遥控系统，最终实现压载水遥控板对阀门的开闭功能。

触摸屏电脑1安装在PLC控制箱门板上，在吊机吊运压载水平衡补偿控制系统运行时，供压载控制员对整个压载系统的监控，以及与吊机驾驶室内压载水遥控板的控制联络。

如图3所示，吊机驾驶室内压载水遥控板由压载系统准备指示灯(绿色)、阀门开/闭控制开关、试灯按钮、故障指示灯(黄色)、应急关阀按钮(红色，带保护罩)、压载阀门开闭位置指示灯、压载系统正常指示灯(绿色)以及位于内部的接线端子(未画出)组成。

当压载系统已准备好，可以进行压载水平衡补偿操作时，PLC控制箱将相关阀门控制权限转交给压载水遥控板，压载系统准备指示灯点亮。

阀门开/闭控制开关用来遥控吊机吊运压载水平衡补偿系统8个阀门XV-01～08中被选定的压载阀门打开或关闭。

试灯按钮用来测试压载水遥控板上指示灯是否有故障，试灯按钮被按下后，压载水遥控板上所有指示灯被强制通电，点亮表示指示灯正常，不亮表示指示灯故障。

如果压载系统出现异常，例如液位异常、流量异常、阀门互锁失效等，故障指示灯点亮，警示吊机驾驶员不要进行压载水平衡补偿操作。

如果故障指示灯点亮，或者吊运过程出现异常情况，吊机驾驶员可以触发应急关阀按
钮，关闭所有已经打开的压载阀门。

压载阀门开闭位置指示灯用来指示吊机吊运压载水平衡补偿系统8个阀门XV-01～08的开闭状态，绿色表示阀门打开，红色表示阀门关闭。

如果压载水释放过程正常，压载系统正常指示灯将持续点亮，如果指示灯熄灭，则表示压载系统可能出现故障，需要及时排查。

接线端子将压载水遥控板面板上电气元件与来自吊机滑环接线箱的电缆对接起来。

如图4和图5所示，中控室内PLC控制箱由触摸屏电脑1、空气开关2、电源模块3、PLC处理器4(CPU)、模拟量输入模块5、数字量输入模块6、数字量输出模块7、串行通讯模块8、接线端子9、应急关阀按钮(红色，带保护罩)组成。

触摸屏电脑1供压载控制员对整个压载系统的监控，以及与吊机驾驶室内压载水遥控板的控制联络。

空气开关2控制外来双路AC220V 电源的通断。

电源模块3将AC220V电源转换成DC24V电源，供PLC和触摸屏电脑1使用。

由于采用冗余电源，空气开关2和电源模块3都是双套。

PLC CPU采用双套冗余配置，用来计算处理数据。

模拟量输入模块5用来接收来自综合自动化系统的四个补偿舱和四个压载舱液位信号。

数字量输入模块6用来接收来自阀门遥控系统的个阀门的开闭位置信号、来自压载水遥控板的阀门开/闭指令和应急关阀指令。

数字量输出模块7用来将8个阀门的开闭位置信号转发给压载水遥控板，并将来自综合自动化系统的压载系统准备信号和故障信号转发给压载水遥控板。

串行通讯模块8负责PLC与触摸屏电脑1之间建立数据通讯。

接线端子9将PLC与来自吊机滑环接线箱和其它系统的电缆对接起来。

如果吊运过程出现异常情况，压载控制人员可以触发应急关阀按钮，关闭所有已经打开的压载阀门。

吊机吊运压载水平衡补偿控制系统操控方法是一种手动控制与自动控制相结合的控制方法。

压载控制员在第一准备阶段选择货物的吊运方向和模式，并根据货物重量决定是否需要压载水平衡补偿。

如果确定使用吊运压载水平衡补偿功能，压载控制员在第二准备阶段计算补偿舱的注水量，检查可用舱容，对平台进行预压载，确认压载阀门都已关闭并锁定。

选择货物吊出半潜式平台模式后，在货物释放过程中的压载水平衡补偿需按照以下步骤操作：(1)压载控制员再次确认平台压载状态。

(2)压载控制员打开相关阀门并启动消防泵，向立柱内补偿舱和驳运管路注水。

(3)压载控制员检查补偿舱内注水量，如果压载水不足，按照步骤2继续操作。

(4)压载控制员与吊机驾驶员联系，确认吊机驾驶员准备好接收相关阀门的控制权，如果吊机驾驶员没准备好，则需等待。

(5)压载控制员向吊机驾驶员转移阀门控制权。

(6)吊机驾驶员释放压载水。

(7)压载控制员和吊机驾驶员监视压载水释放过程。

(8)如果压载水平衡补偿运行正常，PLC控制箱自动向压载水遥控板发出“正常”信号。

(9)如果阀门遥控系
统液压单元故障，或者压载系统出现异常，压载控制员向压载水遥控板发出“故障”信号。

(10)如果压载系统故障发生时，吊机吊运仍在进行中，压载控制员可以触发中控室内PLC控制箱上的应急关阀按钮，收回压载系统控制权，关闭所有压载阀门，通知吊机驾驶员中止吊运。

或者吊机驾驶员触发吊机驾驶室内压载水遥控板上应急关阀按钮，关闭所有压载阀门，中止吊运。

(11)货物吊运完成后，吊机驾驶员向压载控制员通报吊运结果。

(12)压载控制员检查补偿舱和压载舱液位，并从吊机驾驶员收回压载系统控制权。

(13)吊运压载水平衡补偿操作结束，关闭所有压载阀门。

如果选择货物吊入半潜式平台模式，在货物起吊过程中的压载水平衡补偿操作方法与上述步骤基本一致，仅是控制阀门的编号不同。

更具体的步骤如图6至图8所示。

以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术披露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。