[发明专利]一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋模块建造领域，特别是涉及了一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法。

背景技术

随着海洋石油发展的不断深入，其功能和复杂性不断提高，导致海洋大型钢结构体积越来越大、结构越来越复杂，海洋石油钻井平台单体自重常常达到数千吨甚至数万吨。

在海洋模块构件的建造过程中，由于种种原因，造成海洋模块构件的重心和重量分布不可控，而海洋模块构件的重量和重心分布是该构件在进行海上安装时的重要参数，其准确的重量和重心位置对选择浮吊和吊索起着决定性的作用。

因此，为提高海上吊装的安全性和科学性，在海洋模块构件预制完成后，对其重量和重心位置进行准确测量便变得十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海洋模块构件的质量重心检测装置及方法，其能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性。

本发明的技术方案是：

一种海洋模块构件的质量重心检测装置，用于针对海洋模块构件的各支点进行检测，该装置依次包括了顶升降落链模块、称重单元链模块、子控制电箱和主控制电箱，所述顶升降落链模块包括了与海洋模块构件的支点数目相同、并且与所述支点一一对应的多个液压泵站，在每个液压泵站的液压端还通过油管连接有至少一个液压油缸，同时连接于同一液压泵站的所述至少一个液压油缸均设于海洋模块构件的同一支点的下方，且所述液压泵站的驱动输入端与所述子控制电箱的驱动输出端连接；

所述称重单元链模块包括了多个设于海洋模块构件的支点下方的称重单元，并且其中在海洋模块构件的每个支点的下方均设有至少一个称重单元，同时所述称重单元的信号输出端通过电缆与所述子控制电箱的信号输入端连接；

所述子控制电箱和所述主控制电箱之间还通过有线通信模块或无线通信模块进行双向通信。

上述质量重心检测装置，其中所述液压泵站的驱动输入端为所述液压泵站中的电动机的输入端，所述称重单元采用液压式称重传感器、电容式称重传感器或者光电式称重传感器。

上述质量重心检测装置，其中所述称重单元的数目与所述液压油缸的数目相同，并且所述称重单元的位置与所述液压油缸的位置一一对应。

上述质量重心检测装置，其中所述液压油缸的放置方向和所述称重单元的放置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。

上述质量重心检测装置，其中位于所述海洋模块构件的同一支点下方的液压油缸和称重单元的数目与该支点处的理论吨位相匹配。

一种基于上述装置的海洋模块构件的质量重心检测方法，其包括以下步骤：

(1)安装称重单元、液压油缸及液压泵站：在海洋模块构件的各个支点的下方分别安置至少一个称重单元和至少一个液压油缸；

根据各支点所需提供的动力等级，配置相应的液压泵站，并通过油管将该液压泵站与对应支点处的液压油缸进行连接；

(2)分别配置子控制电箱和与子控制电箱进行双向通信的主控制电箱，并将称重单元的信号输出端通过电缆连接至子控制电箱的信号输入端，同时将子控制电箱的驱动输出端通过电缆连接至液压泵站的驱动输入端；

(3)进行置零调节，以获得对海洋模块构件进行同步顶升的基准；

(4)对海洋模块构件进行同步顶升，并使海洋模块构件完全离开地面并处于稳定状态；

(5)子控制电箱接收来自称重单元的数据，并将该数据进一步传送至主控制电箱进行处理和计算，进而最终获得海洋模块构件的各个支点的重量分布，并得出海洋模块构件的重心位置。

上述质量重心检测方法，其中在步骤(1)中，所述称重单元和液压油缸的安置方向均垂直于所述海洋模块构件的平面。

上述质量重心检测方法，其中在步骤(1)中，位于所述海洋模块构件各个支点下方的称重单元和液压油缸的数目均根据该支点处的理论吨位进行匹配设置。

上述质量重心检测方法，其中所述步骤(3)至步骤(5)在当海洋模块构件处于无风或者风力等级低的环境中时执行。

本发明的有益效果是：

1)通过综合采用上述结构，本发明能够高精度地对海洋模块构件的重量分布及重心位置进行测量，从而大大保证了海上吊装的安全性和科学性；

2)通过引入称重单元链模块，本发明消除了以往由于采用液压的方式而引起的重心飘移及重复精度差的问题；

3)本发明通过引入力均衡的概念和方式，取消了多点同步超静定的影响，从而能够满足大、小刚度构件升降的同步要求；