專利名稱：鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法及測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油工程設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋪管絞車鋼絲繩的測(cè)量方
法，本發(fā)明還涉及該方法所使用的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著海洋石油勘探開發(fā)不斷向更深的水域發(fā)展，海底管道工程在海洋油氣 開發(fā)當(dāng)中的地位更加突出，海洋石油天然氣輸送管道大多采用鋪管船鋪設(shè)，鋪管絞車是鋪 管船的重要設(shè)備之一，一般布置在鋪管作業(yè)線的最后端，鋪管絞車引導(dǎo)牽引管道的鋼絲繩 沿著設(shè)定的方向和目標(biāo)延伸到海底，并且鋪管絞車上的測(cè)量裝置將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送給鋪管 絞車的控制系統(tǒng)，其作業(yè)環(huán)境對(duì)鋪管船及鋪管設(shè)備提出了愈來(lái)愈高的要求， 一是要求鋪管 船作業(yè)專用設(shè)備自動(dòng)化水平愈來(lái)愈高，二是要求鋪管船作業(yè)線上的設(shè)備安全系數(shù)越來(lái)越 高，三是要求甲板設(shè)備布局更加緊湊合理。 現(xiàn)有的鋪管絞車在鋼絲繩下放或回收管道時(shí)一般為恒張力或恒速運(yùn)行，以保證水 下管道的安全，鋪管絞車根據(jù)自身參數(shù)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行監(jiān)控，但是現(xiàn)有測(cè)量裝置設(shè)置在絞車 盤上，數(shù)據(jù)采集經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)后，其精度明顯下降，絞車響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不能保證絞車在可控 的安全范圍內(nèi)運(yùn)行。另外現(xiàn)有的鋪管絞車與鋪管船作業(yè)線布局不合理，占用了甲板的大量 空間，影響了其他設(shè)備的安裝使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋼絲繩參 數(shù)測(cè)量精度低、絞車響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；設(shè)備布局不合理的問題。 本發(fā)明的另一 目的是提供一種上述鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法所用的測(cè)量裝置。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法，該方法使用一種測(cè) 量裝置，測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)是， 包括在殼體的內(nèi)部空腔中固定安裝有心軸，殼體的內(nèi)部側(cè)壁固定安裝有長(zhǎng)度傳感 器和測(cè)速傳感器，心軸上套裝有滑輪，滑輪的一側(cè)端面設(shè)置有齒圈和輪輻，輪輻與長(zhǎng)度傳感 器對(duì)應(yīng)安裝，齒圈與測(cè)速傳感器上的測(cè)速齒輪嚙合，心軸的軸心孔中設(shè)置有拉力傳感器，長(zhǎng) 度傳感器、測(cè)速傳感器和拉力傳感器均與鋪管絞車控制裝置連接，鋪管絞車控制裝置為雙 冗余系統(tǒng)， 該方法按照以下步驟實(shí)施 鋼絲繩由鋪管絞車排出或收回，將鋼絲繩通過滑輪的安裝槽進(jìn)行轉(zhuǎn)向，鋼絲繩的 走動(dòng)使滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)速傳感器通過對(duì)齒圈的感知，得到測(cè)速傳感器的輸出信號(hào)；長(zhǎng)度傳感器 通過對(duì)輪輻的感知，使長(zhǎng)度傳感器產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)；心軸受到滑輪上鋼絲繩的變向壓 力產(chǎn)生變形，通過拉力傳感器得到拉力輸出信號(hào)，最后通過鋪管絞車控制裝置，計(jì)算得到鋼 絲繩實(shí)際的排出或收回速度、長(zhǎng)度及拉力值，實(shí)時(shí)控制鋪管絞車及時(shí)修正鋼絲繩的排出或 收回。
本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量裝置，包括在殼體的 內(nèi)部空腔中固定安裝有心軸、長(zhǎng)度傳感器和測(cè)速傳感器，心軸上通過軸承套裝有滑輪，滑輪 的側(cè)面設(shè)置有齒圈和輪輻，長(zhǎng)度傳感器與輪輻對(duì)應(yīng)安裝，用于采集輪輻的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，測(cè)速傳 感器上的測(cè)速齒輪與齒圈嚙合，用于采集齒圈的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，心軸的軸心孔中設(shè)置有拉力傳 感器，長(zhǎng)度傳感器、測(cè)速傳感器和拉力傳感器均與鋪管絞車控制裝置連接，鋪管絞車控制裝 置為雙冗余系統(tǒng)。
本發(fā)明的測(cè)量裝置，其特征還在于 所述的長(zhǎng)度傳感器選用電感式接近傳感器、光電式傳感器、霍爾傳感器或超聲波 傳感器。
所述的測(cè)速傳感器選用電磁式轉(zhuǎn)速傳感器。
所述的拉力傳感器選用應(yīng)變式傳感器。 所述的軸承選用兩個(gè)圓錐滾子軸承或是一個(gè)雙列圓錐滾子軸承。 本發(fā)明的測(cè)量方法及裝置采用機(jī)械與電子組合的結(jié)構(gòu)形式，S卩"滑輪+傳感器"形
式，將鋪管絞車排出的鋼絲繩按照設(shè)定的方向?qū)颍行Ы鉀Q鋪管絞車?yán)?、鋼絲繩長(zhǎng)度及
速度參數(shù)的測(cè)量精度與響應(yīng)時(shí)間，并且使絞車控制系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)更加直接、精度更高，提
高了絞車運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性。絞車位置不在鋪管作業(yè)線中心線上，各種設(shè)備更易于布
置，有效利用空間。


圖1是本發(fā)明的鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是現(xiàn)有測(cè)量方法的鋪管作業(yè)線與鋪管絞車的平面布局示意圖； 圖4是本發(fā)明測(cè)量方法及裝置位置及鋪管作業(yè)線與鋪管絞車的平面布局示意圖。 圖中，l.滑輪，2.心軸，3.軸承，4.齒圈，5.殼體，6.聯(lián)接座，7.長(zhǎng)度傳感器，8.測(cè)
速傳感器，9.拉力傳感器，IO.輪輻，ll.鋪管絞車，12.鋼絲繩，13.測(cè)量裝置。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 如圖1、圖2，本發(fā)明的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)是，包括在殼體5的內(nèi)部空腔中固定安裝有
心軸2、長(zhǎng)度傳感器7和測(cè)速傳感器8，心軸2上通過軸承3套裝有滑輪l，滑輪1的側(cè)面設(shè)
置有齒圈4和輪輻IO，長(zhǎng)度傳感器7與輪輻10對(duì)應(yīng)安裝，用于采集輪輻10的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，測(cè)
速傳感器8上的測(cè)速齒輪與齒圈4嚙合，用于采集齒圈4的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，心軸2的軸心孔中設(shè)
置有拉力傳感器9，殼體5與聯(lián)接座6連接，長(zhǎng)度傳感器7、測(cè)速傳感器8和拉力傳感器9均
與鋪管絞車控制裝置連接，鋪管絞車控制裝置為雙冗余系統(tǒng)。 軸承3可以選用兩個(gè)圓錐滾子軸承或是一個(gè)雙列圓錐滾子軸承。 滑輪1用來(lái)導(dǎo)向鋼絲繩，鋼絲繩的線性運(yùn)動(dòng)使滑輪1產(chǎn)生圓周周期性運(yùn)動(dòng)，二者為
線性關(guān)系，由長(zhǎng)度傳感器7接受線性運(yùn)動(dòng)信號(hào)并輸出。 滑輪1通過心軸2支撐在殼體中，鋼絲繩通過滑輪1的安裝槽轉(zhuǎn)向時(shí)在鋼絲繩拉 力下使心軸2受到彎矩產(chǎn)生變形，設(shè)置于心軸內(nèi)部的拉力傳感器9即可檢測(cè)心軸變形的大
4小并輸出脈沖電流，通過控制系統(tǒng)計(jì)算得出鋼絲繩的拉力，該拉力傳感器9需要標(biāo)定。
長(zhǎng)度傳感器7可采用光電式傳感器、霍爾傳感器或超聲波傳感器等形式采集數(shù) 據(jù)；測(cè)速傳感器8不需要電源，利用永磁體自感應(yīng)產(chǎn)生電壓及脈沖電流；拉力傳感器9則為 應(yīng)變式傳感器。 圖3是現(xiàn)有測(cè)量方法的鋪管作業(yè)線與鋪管絞車的平面布局示意圖。這種方法各種 設(shè)備占用的直線距離長(zhǎng)，占用空間大，影響了其他設(shè)備的布局，不利于甲板上同時(shí)開展其他 作業(yè)。圖4實(shí)施例給出的是測(cè)量裝置的水平安裝方式，根據(jù)鋪管船作業(yè)線布置，測(cè)量裝置也 可以是立式安裝方式，即滑輪1垂直于甲板安裝，占用空間更少，甲板上其他設(shè)備更易于布 置，能夠有效利用空間。 參照?qǐng)D4，本發(fā)明的鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法是，按照以下步驟實(shí)施
鋼絲繩由絞車排出或收回，將鋼絲繩通過滑輪1的安裝槽進(jìn)行轉(zhuǎn)向，鋼絲繩的走 動(dòng)使滑輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)速傳感器8通過對(duì)齒圈4的感知，得到測(cè)速傳感器8的輸出電壓信號(hào)； 長(zhǎng)度傳感器7通過對(duì)輪輻10的感知，使長(zhǎng)度傳感器7產(chǎn)生周期性脈沖電流；心軸2受到滑 輪1上鋼絲繩的變向壓力產(chǎn)生變形，通過拉力傳感器9得到拉力輸出信號(hào)，最后通過鋪管絞 車的控制裝置，計(jì)算得到鋼絲繩實(shí)際的排出或收回速度、長(zhǎng)度及拉力值，控制鋪管絞車及時(shí) 修正鋼絲繩的排出或收回。預(yù)設(shè)絞車下放鋼絲繩時(shí)速度為正，長(zhǎng)度遞增；反之絞車收回鋼絲 繩時(shí)速度為負(fù)，長(zhǎng)度遞減。 本發(fā)明的測(cè)量裝置采用機(jī)械與電子組合的結(jié)構(gòu)形式，即"滑輪+傳感器"形式，把 鋪管絞車排出的鋼絲繩按照設(shè)定的方向?qū)?，有效解決鋪管絞車?yán)?、鋼絲繩長(zhǎng)度及速度 參數(shù)的測(cè)量精度與響應(yīng)時(shí)間，并且使絞車控制系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)更加直接、精度更高，提高了 絞車運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性。同時(shí)將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送給鋪管絞車的控制系統(tǒng)，鋪管絞車根據(jù) 收到的數(shù)據(jù)對(duì)絞車收放進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人機(jī)界面顯示的數(shù)字信號(hào)。本 發(fā)明將鋪管絞車控制裝置升級(jí)為雙冗余系統(tǒng)，使鋪管絞車無(wú)論在任何工況下都能有兩套運(yùn) 行參數(shù)反饋，使鋪管絞車的安全性大大提高；具有易于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單、信號(hào)輸出安全不受 干擾等特點(diǎn)。 本發(fā)明的方法，滿足了大負(fù)荷鋼絲繩導(dǎo)向的要求，而且能夠給鋪管絞車傳送各種 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使絞車進(jìn)行自動(dòng)化控制及安全控制，同時(shí)把鋪管絞車與測(cè)量裝置分離，絞車位置 不在鋪管作業(yè)線中心線上，甲板設(shè)備更易于布置，有效利用空間，能夠適應(yīng)各種單雙滾筒鋪 管絞車的鋪管船鋪管作業(yè)線使用要求，具有廣泛的適應(yīng)性。
權(quán)利要求
一種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法，其特征在于該方法使用一種測(cè)量裝置，測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)是，包括在殼體(5)的內(nèi)部空腔中固定安裝有心軸(2)，殼體(5)的內(nèi)部側(cè)壁安裝有長(zhǎng)度傳感器(7)和測(cè)速傳感器(8)，心軸(2)上套裝有滑輪(1)，滑輪(1)的一側(cè)端面設(shè)置有齒圈(4)和輪輻(10)，輪輻(10)與長(zhǎng)度傳感器(7)對(duì)應(yīng)安裝，齒圈(4)與測(cè)速傳感器(8)上的測(cè)速齒輪嚙合，心軸(2)的軸心孔中設(shè)置有拉力傳感器(9)，長(zhǎng)度傳感器(7)、測(cè)速傳感器(8)和拉力傳感器(9)均與鋪管絞車控制裝置連接，鋪管絞車控制裝置為雙冗余系統(tǒng)，該方法按照以下步驟實(shí)施鋼絲繩由鋪管絞車排出或收回，將鋼絲繩通過滑輪(1)的安裝槽進(jìn)行轉(zhuǎn)向，鋼絲繩的走動(dòng)使滑輪(1)轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)速傳感器(8)通過對(duì)齒圈(4)的感知，得到測(cè)速傳感器(8)的輸出信號(hào)；長(zhǎng)度傳感器(7)通過對(duì)輪輻(10)的感知，使長(zhǎng)度傳感器(7)產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)；心軸(2)受到滑輪(1)上鋼絲繩的變向壓力產(chǎn)生變形，通過拉力傳感器(9)得到拉力輸出信號(hào)，最后通過鋪管絞車控制裝置，計(jì)算得到鋼絲繩實(shí)際的排出或收回速度、長(zhǎng)度及拉力值，實(shí)時(shí)控制鋪管絞車及時(shí)修正鋼絲繩的排出或收回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于所述的滑輪(1)可以采用水平或立 式安裝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于所述的長(zhǎng)度傳感器(7)選用電感式 接近傳感器、光電式傳感器、霍爾傳感器或超聲波傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于所述的測(cè)速傳感器(8)選用電磁式 轉(zhuǎn)速傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于所述的拉力傳感器(9)選用應(yīng)變式傳感器。
6. —種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量裝置，其特征在于包括在殼體(5)的內(nèi)部空腔中固定安裝有心軸(2)、長(zhǎng)度傳感器(7)和測(cè)速傳感器(8)，心軸(2)上通過軸承(3)套裝有滑輪(1)， 滑輪(1)的側(cè)面設(shè)置有齒圈(4)和輪輻(IO)，長(zhǎng)度傳感器(7)與輪輻(10)對(duì)應(yīng)安裝，用于 采集輪輻(10)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，測(cè)速傳感器(8)上的測(cè)速齒輪與齒圈(4)嚙合，用于采集齒圈 (4)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，心軸(2)的軸心孔中設(shè)置有拉力傳感器(9)，長(zhǎng)度傳感器(7)、測(cè)速傳感器 (8)和拉力傳感器(9)均與鋪管絞車控制裝置連接，鋪管絞車控制裝置為雙冗余系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的長(zhǎng)度傳感器(7)選用電感式 接近傳感器、光電式傳感器、霍爾傳感器或超聲波傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的測(cè)速傳感器(8)選用電磁式 轉(zhuǎn)速傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的拉力傳感器(9)選用應(yīng)變式 傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的軸承(3)選用兩個(gè)圓錐滾子 軸承或是一個(gè)雙列圓錐滾子軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋪管絞車鋼絲繩測(cè)量方法，其步驟是，鋼絲繩由絞車排出或收回，將鋼絲繩穿過測(cè)量裝置的滑輪后轉(zhuǎn)向，鋼絲繩帶動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒圈與測(cè)速傳感器的對(duì)應(yīng)設(shè)置，得到測(cè)速傳感器的輸出電壓信號(hào)；通過輪輻與長(zhǎng)度傳感器的對(duì)應(yīng)設(shè)置，使長(zhǎng)度傳感器產(chǎn)生周期性脈沖電流；通過心軸上的拉力傳感器得到拉力輸出信號(hào)，最后通過鋪管絞車控制裝置，計(jì)算得到鋼絲繩排出或收回的速度、長(zhǎng)度及拉力值，實(shí)時(shí)控制鋪管絞車及時(shí)修正鋼絲繩的排出或收回。本發(fā)明還公開了上述方法所用的測(cè)量裝置，將鋪管絞車排出的鋼絲繩按照設(shè)定的方向?qū)?，提高鋪管鋼絲繩參數(shù)的測(cè)量精度與響應(yīng)時(shí)間；絞車位置不在鋪管作業(yè)線中心線上，有效利用空間。
文檔編號(hào)G01P3/42GK101723273SQ20091021885
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者吳建民, 李鵬, 楊海剛, 王定亞, 蔡娟 申請(qǐng)人:寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司