自升式钻井平台及其自动均载行星差动升降装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自升式钻井平台及其自动均载行星差动升降装置，所述自动均载行星差动升降装置包括多个升降单元，每一所述升降单元包括：电机，具有电机轴；主减速机，具有输入轴和输出轴，所述输入轴与所述电机轴连接；行星机构，包括行星减速机和内外齿圈，所述输出轴连接于所述行星减速机，所述内外齿圈与主减速机不相连；第一爬升齿轮，与所述行星减速机相连；惰轮，与所述内外齿圈啮合；从动齿轮，安装于一连接轴，所述从动齿轮与所述惰轮啮合；第二爬升齿轮，固定连接于所述连接轴，所述第二爬升齿轮与所述第一爬升齿轮转速大小相等，方向相反。本实用新型结构安全可靠性高，运转稳定性好，自动均载能力强。
【专利说明】自升式钻井平台及其自动均载行星差动升降装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自升式钻井平台【技术领域】，尤其涉及用于自升式钻井平台的的一种自动均载行星差动升降装置。
【背景技术】
[0002]随着全球市场对石油能源的需求日益增长和陆地石油能源的不断枯竭，世界各国已将石油开采地由传统陆地转向蕴含丰富油气资源的海洋。
[0003]自升式钻井平台因其具备定位能力强，寿命长，造价低廉和可靠性高的特性，一直是各国开采海上石油的主流装备。钻井平台中可实现平台上升或下降的升降装置是整个平台的关键部件之一。一直以来，研发更加安全可靠的升降装置正逐渐成为海洋装备制造业的聚焦点。
[0004]传统升降装置结构如图1所示，传统的升降装置，包括电机91、92、减速机93、94、固装架95、爬升齿轮96、97等，其中，电机91、92分别连接减速机93、94，然后，减速机93、94的输出再连接固装架95内的减速机构和传动机构，以分别驱动爬升齿轮96、97。由于两爬升齿轮96、97由各自的驱动系统进行驱动，因此存在造价成本高昂，均载能力和运转稳定性差的问题，缩短了升降装置的寿命。
[0005]综上，传统升降装置由于设计上存在的不足致使其本身存在造价成本高昂且寿命短，均载能力和运转稳定性差，安装制造检修麻烦以及设备运转可靠性低，特别是平台升降过程中升降装置均载能力不足将导致设备自身容易发生损毁。
[0006]因此保证平台升降过程中升降装置的自动均载尤为重要。如前所述，鉴于传统升降装置存在的不足，研发更加安全可靠的升降装置已势在必行。
实用新型内容
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种自动均载行星差动升降装置。
[0008]本实用新型的另一目的在于提供一种具有本实用新型自动均载行星差动升降装置的自升式钻井平台。
[0009]本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0010]一种自动均载行星差动升降装置，用于自升式钻井平台，所述行星差动升降装置包括多个升降单元，每一所述升降单元包括:
[0011]电机，具有电机轴；
[0012]主减速机，具有输入轴和输出轴，所述输入轴与所述电机轴连接；
[0013]行星机构，包括行星减速机和内外齿圈，所述输出轴连接于所述行星减速机，所述内外齿圈与主减速机不相连；
[0014]第一爬升齿轮，与所述行星减速机相连；
[0015]惰轮，与所述内外齿圈啮合；
[0016]从动齿轮，安装于一连接轴，所述从动齿轮与所述惰轮啮合；
[0017]第二爬升齿轮，固定连接于所述连接轴，所述第二爬升齿轮与所述第一爬升齿轮转速大小相等，方向相反。
[0018]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述行星差动升降装置还包括用于监测所述第一爬升齿轮与所述第二爬升齿轮运转时所述升降单元载荷的扭矩传感器。
[0019]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述升降装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统接收各所述扭矩传感器的监测结果，通过调节各升降单元的电机的转速，直至各升降单元受载均匀。
[0020]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述行星减速机的转速不等于所述内外齿圈的转速。
[0021]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述电机为内置有制动装置的电机。
[0022]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述行星减速机、所述惰轮、所述连接轴和所述从动齿轮均安装于固装架内。
[0023]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述固装架与所述主减速机外壳之间固定连接有扭矩平衡块。
[0024]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述扭矩平衡块包括相互卡接的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件固定在所述固装架面向所述主减速机的一侧表面上，所述第二连接件固定在所述主减速机的面向所述固装架的一侧表面上。
[0025]本实用新型的自动均载行星差动升降装置，优选的，所述扭矩传感器设置在所述连接轴内，所述连接轴为所述第二爬升齿轮的齿轮轴，所述齿轮轴内腔设置有细长杆；当所述第二爬升齿轮与齿条啮合时，产生的扭矩使得所述细长杆发生扭转，通过测定所述细长杆的扭转角实现对所述扭矩的测定。
[0026]本实用新型的自升式钻井平台，具有本实用新型的自动均载行星差动升降装置。
[0027]本实用新型的有益效果在于，本实用新型的自动均载行星差动升降装置，相比传统的自升式钻井平台升降装置，本实用新型结构安全靠性高，运转稳定性好；自动均载能力强，传动效率高；结构紧凑，重量轻；便于安装维护和检修。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为现有技术的用于自升式钻井平台中升降装置的示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例的自动均载行星差动升降装置中升降单元示意图；
[0030]图3为本实用新型实施例的升降单元安装后的示意图。
【具体实施方式】
[0031]体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同实施例上具有各种变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
[0032]本实用新型实施例的自动均载行星差动升降装置能够用在本实用新型实施例的自升式钻井平台中，本实用新型实施例的自升式钻井平台，具有本实用新型实施例的自动均载行星差动升降装置。
[0033]以下具体介绍本实用新型实施例的自动均载行星差动升降装置。
[0034]参见图2和图3所示，本实施例的一种用于自升式钻井平台的自动均载行星差动升降装置，包括多个升降单元，可根据工况需要升降自升式钻井平台。本实用新型实施例的自升式钻井平台配有三个桩腿，每个桩腿上有三个齿条，齿条通过弦管焊接在桩腿上。而每个齿条通过与固装架内的3个升降单元相连接，电机运转时实现平台的升降。
[0035]本实施例的自动均载行星差动升降装置，其每一升降单元包括有电机1、主减速机
2、扭矩平衡块3、行星减速机4、内外齿圈5、爬升齿轮6、惰轮7、从动齿轮8、爬升齿轮9和扭矩传感器10以及电气控制系统(图中未示出)等。
[0036]其中，电机I与主减速机2相连接，即电机I的电机轴与主减速机2的输入轴直接相连实现主减速机2的传动。电机I优选的是内置有制动装置的电机，制动装置通过与电机I 一体连接，通过电气控制系统可实现电机I运转与制动实时控制，从而减少电机运转与制动响应时间。
[0037]本实施例中，行星减速机4和内外齿圈5组成一个行星机构，也就是这里所说的行星减速机，是包括行星机构中除去内外齿圈5之外的其余部件。同时，行星减速机4通过主减速机2的输出轴21实现与主减速机2的直接连接，而内外齿圈5与主减速机2不相连，这样尽可能的减小了传动件间的关联度，减少传动件的数量，从而使得本实用新型实施例的升降装置，不但能提高设备运转的可靠性，也可降低设备的故障率，提高传动效率。行星减速机的转速不等于所述内外齿圈的转速，行星机构也可以称为行星差动减速机。
[0038]爬升齿轮6与行星减速机4相连。而内外齿圈5通过惰轮7实现与从动齿轮8连接，从动齿轮8也可称为从动大齿轮。从动齿轮8套设在爬升齿轮9的齿轮轴13上，因此，爬升齿轮9和从动齿轮8同步转动。但本实用新型并不以此为限，从动齿轮8与爬升齿轮9也可以是套设在同一连接轴上。
[0039]扭矩传感器10安装在爬升齿轮9的齿轮轴13内；当电机I运转时，载荷通过主减速机2传递至行星减速机4和爬升齿轮6，此时行星减速机4与爬升齿轮6同步运转；行星减速机4与内外齿圈5的转速不同；通过惰轮7将内外齿圈5上的载荷传递至从动齿轮8上；从动齿轮8套设在爬升齿轮9的齿轮轴13上，实现从动齿轮8与爬升齿轮9同步运转；由此可实现爬升齿轮6与爬升齿轮9转速大小相等，方向相反；爬升齿轮6与爬升齿轮9分别与桩腿上的齿条啮合，从而实现自升式钻井平台的升降。
[0040]扭矩传感器10通过检测齿轮轴13所受扭矩，实时监测两个爬升齿轮6、9运转时升降单元的载荷情况。当爬升齿轮9与齿条啮合时，产生的扭矩使得设置在齿轮轴13内腔的细长杆发生扭转，通过测定所述细长杆的扭转角实现对所述扭矩的测定。
[0041]当钻井平台升降过程中，整个升降装置出现受载不均匀时，也即各个升降单元通过有线或无线的方式反馈至电气控制系统的载荷数据不同时，电气控制系统会通过调节相关升降单元的电机I的输出，来使各个升降装置受载均匀。
[0042]其中，行星机构、惰轮7、齿轮轴13和从动齿轮8安装于固装架12，惰轮7安装在轴14上，间接安装在固装架12上。并且，齿轮轴13、轴14和输出轴21三者平行，且优选的呈三角形布置。
[0043]而扭矩平衡块3固定于固装架12与主减速机2的外壳20之间，如图2所示，扭矩平衡块3包括相互卡接的连接件31和连接件32，连接件31固定在固装架12面向主减速机2的一侧表面上，连接件32固定在主减速机2的面向固装架12的一侧表面上。
[0044]主减速机2的箱体20的扭矩平衡块3与固装架12相连后，可以抵消主减速机2传递载荷时主减速机2的箱体20产生的扭转，提高主减速机2的传动精度。
[0045]本实施例的升降装置，每一升降单元均具有主减速机2和行星减速机4减速，在本实施例的自动均载行星差动升降装置运转过程中，可实现转速逐级递减，扭矩逐级递增，采用较小的结构即可满足自升式钻井平台升降装置要求的运转低速度和传递大扭矩的使用工况。
[0046]本实用新型实施例的升降装置，采用了上述方案后，具有以下优点:
[0047]1、每个升降单元仅通过一个电机I输入即可自动实现两个爬升齿轮6、9的均载。通过实现均载和减少电机的数量提高设备运转的稳定性。由于整个升降装置具有众多的升降单元(例如27个)，因此，节省了电机的数量，节省了成本。
[0048]2、制动装置通过与电机I 一体连接，通过电气控制系统可实现电机运转与制动实时控制，从而减少电机I运转与制动响应时间。
[0049]3、升降装置只采用一个电机I驱动，通过电气控制系统较为容易的实现与其它升降单元驱动电机的联动控制的协同性。
[0050]4、扭矩传感器10实时监测平台升降时桩腿上各个升降单元的受载情况，当出现受载不均匀时将信号反馈至控制系统自动调节升降单元载荷，直至各个升降装置受载均勻，提闻了升降的稳定性。
[0051]5、内外齿圈5与主减速机2不相连，该方案既能减小传动件间的关联度，又能减少传动件的数量。因此该方案不但可提高设备运转的可靠性，也可降低设备的机械故障率，提高传动效率；
[0052]6、主减速机2的箱体20上的扭矩平衡块3与固装架12连接后，可有效抵消主减速机2运转时对主减速机2的箱体20产生的扭矩，提高主减速机2的传动精度。
[0053]7、与现有技术相比，本实用新型实施例的升降装置，结构紧凑，体积和重量得以显著减小。
[0054]8、主减速机2与行星减速机4设计成相互独立的单元，该方案便于升降装置安装维护和检修。
[0055]综上所述，相比传统的自升式钻井平台升降装置，本实用新型结构安全靠性高，运转稳定性好；自动均载能力强，传动效率高；结构紧凑，重量轻；便于安装维护和检修。
[0056]本实用新型的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自动均载行星差动升降装置，用于自升式钻井平台，所述行星差动升降装置包括多个升降单元，其特征在于，每一所述升降单元包括: 电机，具有电机轴； 主减速机，具有输入轴和输出轴，所述输入轴与所述电机轴连接； 行星机构，包括行星减速机和内外齿圈，所述输出轴连接于所述行星减速机，所述内外齿圈与主减速机不相连； 第一爬升齿轮，与所述行星减速机相连； 惰轮，与所述内外齿圈啮合； 从动齿轮，安装于一连接轴，所述从动齿轮与所述惰轮啮合； 第二爬升齿轮，固定连接于所述连接轴，所述第二爬升齿轮与所述第一爬升齿轮转速大小相等，方向相反。
2.如权利要求1所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述行星差动升降装置还包括用于监测所述第一爬升齿轮与所述第二爬升齿轮运转时所述升降单元载荷的扭矩传感器。
3.如权利要求2所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统接收各所述扭矩传感器的监测结果，通过调节各升降单元的电机的转速，直至各升降单元受载均匀。
4.如权利要求3所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述行星减速机的转速不等于所述内外齿圈的转速。
5.如权利要求2所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述电机为内置有制动装置的电机。
6.如权利要求5所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述行星减速机、所述惰轮、所述连接轴和所述从动齿轮均安装于固装架内。
7.如权利要求6所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述固装架与所述主减速机外壳之间固定连接有扭矩平衡块。
8.如权利要求7所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述扭矩平衡块包括相互卡接的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件固定在所述固装架面向所述主减速机的一侧表面上，所述第二连接件固定在所述主减速机的面向所述固装架的一侧表面上。
9.如权利要求3所述的自动均载行星差动升降装置，其特征在于，所述扭矩传感器设置在所述连接轴内，所述连接轴为所述第二爬升齿轮的齿轮轴，所述齿轮轴内腔设置有细长杆；当所述第二爬升齿轮与齿条啮合时，产生的扭矩使得所述细长杆发生扭转，通过测定所述细长杆的扭转角实现对所述扭矩的测定。
10.一种自升式钻井平台，其特征在于，所述自升式钻井平台具有权利要求1-9任一所述的自动均载行星差动升降装置。
【文档编号】E02B17/08GK203947459SQ201420382501
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】刘炎, 李宏天, 王壮荣, 陈秀花, 魏斌涛 申请人:太原重工股份有限公司