专利名称：负压式沉贯控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及海上施工平台基础建设技术领域，特别是涉及一种负压式沉贯控制系统。
背景技术：
桶形基础是一种顶端封闭、底端开口的桶形结构，最早应用于海上石油平台，并在浅海地域为采油平台提供承载力和海底固定，近年来，随着海上风电技术的发展，桶形基础还应用在风机安装领域，因此，桶形基础的固定技术也越来越受到本领域技术人员的关注。为了实现桶形基础的沉贯和拔出，设置了一套沉贯系统，主要包括阀门、管道系统、真空泵、离心泵、过滤器和控制装置。在沉贯过程中，通过控制装置控制真空泵抽取桶内的空气，以及通过控制离心泵抽取桶内的海水，使桶形基础的内部和外部之间形成压力差，使外部压力大于内部压力，从而，在外部压力的作用下使桶形基础向下沉入地下；在上拔的过程中，通过控制装置控制离心泵向桶形基础的内部充水，使内部压力大于外部压力，从而，在内部压力的作用下使桶形基础向上运动，达到一定的位移后，使桶形基础拔出地面。然而由于桶形基础在沉贯和上拔的过程中，很难保证其内部的不同腔室的压力相同，从而会造成不同腔室内的压力差不均衡，进而使得不同腔室的上升或者下降的速度不一致，从而导致桶形基础发生倾斜，桶形基础在一定倾斜度状态下会增加沉贯和上拔的阻力，严重时还可能会造成桶形基础无法下沉到设定的下沉位置或者无法将桶形基础从下面上拔出来的问题。目前，桶形基础的沉贯控制主要是采用手动或者半自动控制的，操作人员在控制沉贯或者上拔的过程中，通过肉眼观察桶形基础的倾斜情况，如果发现倾斜，则人为作用于桶形基础，推动桶形基础恢复水平，或者人为改变阀门或真空泵、离心泵的工作状态，进而调整桶形基础恢复水平；然而，上述控制方式的控制过程复杂，而且控制准确度很差，无法保证施工质量。因此，如何改善对桶形基础的沉贯和上拔过程的控制，提高桶形基础沉贯和上拔的施工质量，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种负压式沉贯控制系统，该控制系统能够时刻检测桶形基础的状态，并能够对桶形基础的状态进行控制，实现了全自动控制，保证了控制的准确性， 提高了施工的质量。为解决上述技术问题，本发明提供一种负压式沉贯控制系统，用于控制桶形基础的工作状态，包括检测装置，控制装置和执行装置；所述检测装置检测所述桶形基础的状态，得到检测信号；所述控制装置接收所述检测信号，并与预存的控制目标比较，当所述检测信号达到所述控制目标时，所述控制装置根据预定策略向相应的执行装置发出动作指令；所述执行装置根据所述动作指令改变工作状态。优选地，所述检测装置包括水平倾角传感器，所述水平倾角传感器检测所述桶形基础的倾斜角度，得到倾角信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定倾角。优选地，所述检测装置包括位移传感器，所述位移传感器检测所述桶形基础在竖直方向的位移量，得到位移信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定位移量范围。优选地，还包括计时器，所述计时器记录所述桶形基础移动的时间，所述控制装置根据所述位移信号和所述时间得到速度信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定运动速度。优选地，所述检测装置包括压力传感器，所述压力传感器检测所述桶形基础及其管道系统内的压力，得到压力信号；所述预定的控制目标包括最大压强值。优选地，所述检测装置包括水位传感器，所述水位传感器检测所述桶形基础内的水位是否到达预定位置，当所述水位到达预定位置时，所述检测装置向所述控制装置发出水位信号，所述控制装置接收所述水位信号并控制相应的执行装置改变工作状态。本发明所提供的用于控制桶形基础的工作状态的负压式沉贯控制系统，包括用于检测桶形基础的状态，并得到检测信号的检测装置；用于接收上述检测信号的控制装置，和用于调整桶形基础的状态的执行装置；检测装置将检测信号发送至控制装置，控制装置接收到上述检测信号后，将检测信号与预存的控制目标进行比较，当检测信号达到上述控制目标的范围内时，根据预定策略向相对应的执行装置发出动作指令，使执行装置根据动作指令改变工作状态，进而调整桶形基础的状态，保证桶形基础以较好的状态实现沉贯和上拔。这样，本发明所提供的负压式沉贯控制系统，由于设置了检测装置可以时刻检测桶形基础运动过程中的状态，检测的精确度较高，同时将上述检测信号传递至控制装置，通过控制装置的控制策略的处理以后，得出精确度较高的控制动作指令，进而通过改变执行装置的工作状态，实现对桶形基础的状态的改变，整个控制过程的精确度较高，并且能够实时地掌握桶形基础的施工流程，防止了桶形基础在沉贯和上拔的过程中出现倾斜等现象，并且可以了解桶形基础沉入泥中的深度，保证了施工质量和桶形基础的稳定性。
图1为本发明第一种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图；图2为现有技术中一种桶形基础的沉贯系统的结构示意图；图3本发明第二种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图；图4为本发明第三种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图；图5为本发明第四种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图；图6为本发明第五种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种负压式沉贯控制系统，该控制系统能够时刻检测桶形基础的状态，并能够对桶形基础的状态进行控制，实现了全自动控制，保证了控制的准确性，提高了施工的质量。为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图1和图2，图1为本发明第一种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图；图2为现有技术中一种桶形基础的沉贯系统的结构示意图。在一种具体实施方式
中，如图1所示，本发明所提供的用于控制桶形基础的工作状态的负压式沉贯控制系统，包括用于检测桶形基础21的状态，得到检测信号的检测装置 22 ；用于接收上述检测信号的控制装置23，和用于调整桶形基础21的状态的执行装置24。如图2所示，现有技术中的桶形基础的沉贯系统主要包括分别与桶形基础的三个沿圆周方向均勻分布的桶腔室11连通的三条管路，各管路中分别连接有比例阀12，三条管路均可以根据需要选择与真空泵14所在的回路连通，或者与离心泵13所在的回路连通，桶形基础还包括由三个桶腔室11支撑的平台(图中未示出)，负压式沉贯控制系统主要通过控制三个桶腔室11的状态，实现对平台的状态的控制。工作过程中，检测装置22时刻检测桶形基础21的状态，主要检测桶形基础21的平台的状态，并将检测的检测信号发送至控制装置23，控制装置23接收到上述检测信号后，将检测信号与预存的控制目标进行比较，当检测信号达到上述控制目标的范围内时，根据预定策略向相对应的执行装置M发出动作指令，使执行装置M根据动作指令改变工作状态，进而调整桶形基础21的状态，保证桶形基础21以较好的状态实现沉贯和上拔。具体地，由于检测装置22可以有多个，分别检测桶形基础21的不同状态指标，以更清楚地反应桶形基础21的状态，因此，本文所述的预存的控制目标也相对应地为多个， 从而对桶形基础21的各个指标进行控制；执行装置M具体地可以为桶形基础21的阀门、 用于抽取空气的真空泵和用于抽取水的离心泵，控制装置23根据检测信号和预存的控制策略，控制相应的执行装置M改变状态，实现对桶形基础21的状态的调整。可以看出，本发明所提供的负压式沉贯控制系统，由于设置了检测装置22可以时刻检测桶形基础21运动过程中的状态，检测的精确度较高，同时将上述检测信号传递至控制装置23，通过控制装置23的控制策略的处理以后，得出精确度较高的控制动作指令，进而通过改变执行装置M的工作状态，实现对桶形基础21的状态的改变，整个控制过程的精确度较高，并且能够实时地掌握桶形基础21的施工流程，防止了桶形基础21在沉贯和上拔的过程中出现倾斜等现象，并且可以了解桶形基础21沉入泥中的深度，保证了施工质量和桶形基础21的稳定性。请参考图3，图3本发明第二种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的负压式沉贯控制系统的检测装置具体可以包括水平倾角传感器221，水平倾角传感器221检测桶形基础21的倾斜角度，即桶形基础21的平台的倾斜角度，得到倾角信号，控制装置23接收上述倾角信号，并将其与预存的桶形基础21的预定倾角比较，当桶形基础21的平台的倾斜角度大于上述预定倾角时，控制装置23向相应的桶腔室11的比例阀12发出动作指令，比例阀12根据上述动作指令改变开度，从而改变该比例阀12所对应的桶腔室11内的空气或者海水的流出或流入的速度，调整该桶腔室11沉贯或者上拔的速度，从而调整桶形基础21的平台的倾斜度，防止桶形基础的倾斜角度过大。这样，本发明所提供的负压式沉贯控制系统的水平倾角传感器221可以时刻检测桶形基础21的倾斜角度，并将倾角信号传递至控制装置23，控制装置23将检测的倾斜角度和预定角度进行比较，当倾斜角度超过预定角度时，控制装置23控制相应的执行装置M改变状态，保证了桶形基础21在沉贯或者上拔的过程中基本保持水平，防止了由于桶形基础 21的倾斜而造成的沉贯或者上拔阻力的增大，保证顺利地完成桶形基础21的沉贯和上拔。请参考图4，图4为本发明第三种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图。如图4所示，本发明所提供的负压式沉贯控制系统的检测装置22还可以包括位移传感器222，位移传感器222检测桶形基础21在竖直方向的位移量，得到位移信号，并将上述位移信号传递至控制装置23，控制装置将上述位移信号与预定的桶形基础21的预定位移量范围进行比较，如果桶形基础21的竖直位移量落到上述预定位移量范围内时，控制装置23向离心泵13或者真空泵14发送动作指令，离心泵13或者真空泵14根据上述动作指令停止工作，从而完成桶形基础21的沉贯或者上拔。位移传感器222的设置，保证了可以时刻了解桶形基础21沉贯或者上拔的深度， 能够清楚地了解桶形基础21沉入到泥中的深度，保证了沉贯质量和施工质量。进一步地，由于如果桶形基础21的运动速度过高可能会将桶腔室11内的泥土通过离心泵13或者真空泵14抽到外界，从而使得桶形基础内的泥土量减小，影响桶形基础21 的稳定性，因此，本发明所提供的负压式沉贯控制系统不仅需要控制桶形基础的沉贯或者上拔深度，还需要控制器沉贯或者上拔的速度，根据速度的计算方法可知，在已有沉贯位移的基础上，只要能够得到时间，就可以得到速度，为此，本发明所提供的负压式沉贯控制系统还包括计时器，计时器记录桶形基础21移动的时间，并将上述间信号传递至控制装置 23，控制装置23根据位移信号和时间信号得到速度信号，并与控制装置23内的桶形基础的预定运动速度比较，当桶形基础21的运动速度达到上述预定运动速度时，控制装置23向离心泵13或者真空泵14发出动作指令，控制离心泵13或者真空泵14降低排量，以降低桶形基础21的运动速度，避免将桶腔室11内的泥土抽出支腿以外，影响支腿的稳定性。请参考图5，图5为本发明第四种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图。特别地，本发明所提供的负压式沉贯控制系统的检测装置还可以包括压力传感器 223，压力传感器223检测桶形基础21及其管道系统内的压力，得到压力信号，控制装置23 接收上述压力信号并与预定的最大压强值比较，当上述压力值达到最大压强值时，说明桶形基础21能够满足支撑需要，从而控制装置23控制离心泵13或者真空泵14停止工作。桶形基础21的运动位移和桶形基础21内的压力都可以作为判断桶形基础21是否沉降到位的判断依据，只要其中一者满足需要都是可以的。请参考图6，图6为本发明第五种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制系统的结构框图。由于在沉贯过程中，真空泵14首先由桶腔室11内向外抽取空气，当空气抽取完成以后，再切换到离心泵13抽取桶腔室11内的水分，为了避免在空气抽取完成，通过真空泵 14抽取水分，对真空泵14造成损坏，本发明所提供的负压式沉贯控制系统的检测装置还可
6以包括水位传感器224，水位传感器2M检测桶形基础内的水位是否到达预定位置，当水位到达预定位置时，水位传感器2M便向控制装置23发出水位信号，控制装置23接收到水位信号后控制相应的执行装置M改变工作状态，即控制真空泵14切换之离心泵13进行工作。另一方面，由于上述水平倾角传感器221、位移传感器222、压力传感器223和水位传感器2M分别可以独立地完成相应信号地检测，并独立地完成控制工作，因此，上述各传感器的设置可以随意组合，并不限于本文所述的组合方式。以上对本发明所提供的负压式沉贯控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种负压式沉贯控制系统，用于控制桶形基础的工作状态，其特征在于，包括检测装置(22)，控制装置(23)和执行装置(24)；所述检测装置0 检测所述桶形基础的状态，得到检测信号；所述控制装置接收所述检测信号，并与预存的控制目标比较，当所述检测信号达到所述控制目标时，所述控制装置根据预定策略向相应的执行装置04)发出动作指令；所述执行装置04)根据所述动作指令改变工作状态。
2.根据权利要求1所述的负压式沉贯控制系统，其特征在于，所述检测装置02)包括水平倾角传感器021)，所述水平倾角传感器(221)检测所述桶形基础的倾斜角度，得到倾角信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定倾角。
3.根据权利要求2所述的负压式沉贯控制系统，其特征在于，所述检测装置02)还包括位移传感器022)，所述位移传感器(22 检测所述桶形基础在竖直方向的位移量， 得到位移信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定位移量范围。
4.根据权利要求3所述的负压式沉贯控制系统，其特征在于，还包括计时器，所述计时器记录所述桶形基础移动的时间，所述控制装置根据所述位移信号和所述时间得到速度信号；所述预定的控制目标包括所述桶形基础的预定运动速度。
5.根据权利要求4所述的负压式沉贯控制系统，其特征在于，所述检测装置02)还包括压力传感器023)，所述压力传感器(22 检测所述桶形基础及其管道系统内的压力，得到压力信号；所述预定的控制目标包括最大压强值。
6.根据权利要求5所述的负压沉贯控制系统，其特征在于，所述检测装置02)还包括水位传感器0 )，所述水位传感器(224)检测所述桶形基础内的水位是否到达预定位置，当所述水位到达预定位置时，所述检测装置0 向所述控制装置发出水位信号，所述控制装置接收所述水位信号并控制相应的执行装置04)改变工作状态。
全文摘要
本发明公开了一种负压式沉贯控制系统，用于控制桶形基础(21)的工作状态，包括检测装置(22)，控制装置(23)和执行装置(24)；检测装置(22)检测桶形基础(21)的状态，得到检测信号；控制装置(23)接收检测信号，并与预存的控制目标比较，当检测信号达到控制目标时，控制装置(23)向相应的执行装置(24)发出动作指令；执行装置(24)根据动作指令改变工作状态。本发明所提供的负压式沉贯控制系统能够时刻检测桶形基础的状态，并能够对桶形基础的状态进行控制，实现了全自动控制，保证了控制的准确性，提高了施工的质量。
文档编号E02B17/00GK102561286SQ20101059641
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者巩军民, 王西昌, 程会锋 申请人:三一电气有限责任公司