专利名称：负压式沉贯控制方法
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方法。
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方法，该控制方法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方法，包括以下步骤1)检测桶形基础的状态，得到检测信号；2)判断所述检测信号是否达到预存的控制目标，若是，转向步骤3)，否则，转向步骤1)；
3)根据预定的控制策略改变相应的执行装置的工作状态。优选地，步骤1)包括11)检测所述桶形基础的倾斜角度，得到倾角信号；步骤2)包括12)判断所述倾斜角度是否达到预定倾角，若是，转向步骤13)，否则，转向步骤11)；步骤3)包括13)根据预定的控制策略调整相应的阀门的开度。优选地，步骤1)还包括21)检测所述桶形基础在竖直方向的位移量，得到位移信号；步骤幻还包括2 判断所述位移量是否落入预定位移量范围内，若是，转向步骤 23)，否则，转向步骤21)；步骤幻还包括2；3)根据预定的控制策略关闭离心泵或者真空泵。优选地，步骤1)还包括31)检测所述桶形基础移动的时间，得到时间信号，并根据所述位移信号和所述时间信号得到速度信号；步骤幻还包括3 判断所述桶形基础移动的速度是否达到预定运动速度，若是， 转向步骤33)，否则，转向步骤31)；步骤幻还包括3；3)根据预定的控制策略调整离心泵或者真空泵的泵送量。优选地，步骤1)还包括41)检测所述桶形基础及其管道系统内的压力，得到压力信号；步骤2)还包括42)判断所述压力是否达到最大压强值，若是，转向步骤23)，否则，转向步骤41)。优选地，步骤1)还包括51)检测所述桶形基础内的水位高度，得到水位信号；步骤2)还包括52)判断所述水位是否达到预定位置，若是，转向步骤53)，否则转向步骤51)；步骤3)还包括53)关闭所述真空泵，开启所述离心泵。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方法，首先检测桶形基础的状态，得到检测信号；然后将检测信号与预存的控制目标进行比较，判断检测信号是否达到预存的控制目标，若是，则根据预定的控制策略改变相应的执行装置的工作状态，进而调整桶形基础的状态；否则，再继续检测，以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方法，由于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与预存的控制目标进行比较，并根据控制策略得出精确度较高的控制动作指令，进而通过改变相应的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方法的流程图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方法的流程图；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方法流程图；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方法流程图；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方法流程图；图7为本发明第六种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制方法流程图。
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方法，该控制方法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方法的流程图；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方法，包括以下步骤步骤Sl 检测桶形基础的状态，得到检测信号；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)，负压式沉贯控制方法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，可以通过检测装置实现对桶形基础状态的检测。步骤S2:判断所述检测信号是否达到预存的控制目标，若是，转向步骤S3，否则， 转向步骤Sl ；判断步骤可以通过控制装置实现，但同样也可以通过其他方式实现，比如将检测信号通过显示器显示于工作人员，由工作人员进行判断，但是设置有控制装置时，桶形基础的运动控制过程的自动化程度较高，在此，以设置有控制装置为例进行说明。检测装置得到桶形基础的状态信号以后，将其传递至控制装置，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，判断所述检测信号是否达到预存的控制目标，当检测信号达到上述控制目标的范围内时，转向步骤S3，否则，转向步骤 Si，继续检测桶形基础的状态，以实现时刻对桶形基础状态的检测。步骤S3 根据预定的控制策略改变相应的执行装置的工作状态。当检测信号达到上述控制目标的范围内时，控制装置根据预定的控制策略得出执行装置的动作指令，并向相对应的执行装置发出动作指令，使执行装置改变工作状态，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。具体地，为了更清楚地了解桶形基础的状态，检测装置的数目可以为多个，以分别检测桶形基础的不同状态指标，相应地，预存的控制目标也应该为多个，从而对桶形基础的
5各个指标进行控制；执行装置具体地可以为桶形基础的阀门、用于抽取空气的真空泵和用于抽取水的离心泵，控制装置根据检测信号和预存的控制策略，控制相应的执行装置改变状态，实现对桶形基础的状态的调整。可以看出，本发明所提供的负压式沉贯控制方法，由于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与预存的控制目标进行比较， 并根据控制策略得出精确度较高的控制动作指令，进而通过改变相应的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。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方法的结构框图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的负压式沉贯控制方法的步骤具体可以为步骤Sll 检测所述桶形基础的倾斜角度，得到倾角信号。由于桶形基础在沉贯和上拔的过程中比较容易出现各桶腔室11的运动速度不一致的情况，从而导致桶形基础的发生倾斜，增大沉贯和上拔的阻力，甚至出现无法下沉到位或者无法拔出的问题，因此，本发明所提供的负压式沉贯控制方法时刻检测桶形基础的倾斜角度，从而可以时刻了解桶形基础的倾斜状况，对其进行控制。为了检测桶形基础的倾斜角度，具体可以通过在桶形基础上设置水平倾角传感器实现。步骤S12 判断倾斜角度是否达到预定倾角，若是，转向步骤S13，否则，转向步骤 S11。水平倾角传感器检测到桶形基础的倾斜角度以后，将倾角信号传递至控制装置， 控制装置将接收到的倾斜角度和预存的倾角进行比较，判断倾斜角度是够达到了预存的角度，当达到时，转向步骤S13，否则，转向步骤S11，继续对桶形基础的倾斜度进行检测。步骤S13 根据预定的控制策略调整相应的阀门的开度。当倾斜角度是够达到了预存的角度时，控制装置根据桶形基础的具体倾斜方向等信息，以及预存的控制策略得出动作指令，向相应的桶腔室11的比例阀12发出动作指令， 控制比例阀12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方法可以时刻检测桶形基础的倾斜角度， 并将检测的倾斜角度和预定的角度进行比较，当倾斜角度超过预定角度时，控制相应的执行装置M改变状态，保证了桶形基础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方法的结构框图。如图中所示，本发明所提供的负压式沉贯控制方法还可以在上述实施方式的基础上增加控制步骤，具体还可以包括以下步骤步骤S21 检测所述桶形基础在竖直方向的位移量，得到位移信号。为了清楚地了解桶形基础的沉贯位移量，判断桶形基础是否沉贯到位，本发明所提供的沉贯控制方法还可以检测桶形基础在竖直方向的位移量，具体可以通过在桶形基础上设置位移传感器实现，位移传感器检测桶形基础在竖直方向的位移量，得到位移信号。步骤S22:判断位移量是否落入预存的位移量范围内，若是，转向步骤S23，否则， 转向步骤S21。位移传感器将得到的位移信号传递至控制装置，控制装置将接收到的位移量与预存的位移量范围进行比较，判断桶形基础的位移量是否落到了上述范围内，当桶形基础的竖直位移量落到上述预定位移量范围内时，转向步骤S23，否则，转向步骤S21，继续对桶形基础的位移进行检测和控制。步骤S23 根据预定的控制策略关闭离心泵或者真空泵。当桶形基础的竖直位移量落到上述预定位移量范围内时，则表明桶形基础的沉贯量已经能够满足桶形基础的稳定性的要求，控制装置向离心泵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。对桶形基础的位移量的检测，可以保证时刻了解桶形基础沉贯或者上拔的深度， 保证了施工质量。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方法流程图。进一步地，由于如果桶形基础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，影响桶形基础的稳定性，因此，本发明所提供的负压式沉贯控制方法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方法还可以包括以下步骤步骤S31 检测所述桶形基础移动的时间，得到时间信号，并根据位移信号和时间信号得到速度信号；步骤S32 判断桶形基础移动的速度是否达到预存的运动速度，若是，转向步骤 S33，否则，转向步骤S33 ；步骤S33 根据预定的控制策略调整离心泵或者真空泵的泵送量。可以利用计时器检测桶形基础的移动时间，并将上述时间信号传递至控制装置， 控制装置根据位移信号和时间信号得到速度信号，并与控制装置内的桶形基础的预定运动速度比较，判断桶形基础移动的速度是否达到预存的运动速度，当桶形基础的运动速度达到上述预定运动速度时，控制装置向离心泵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方法的流程图。特别地，由于桶形基础的运动位移和桶形基础内的压力都可以作为判断桶形基础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，因此，本发明所提供的负压式沉贯控制方法还可以包括以下步骤步骤S41 检测桶形基础及其管道系统内的压力，得到压力信号；步骤S42 判断压力是否达到最大压强值，若是，转向步骤23)，否则，转向步骤 S41。可以通过压力传感器实现对桶形基础及其管道系统内的压力的检测，压力传感器将检测得到的压力信号传递至控制装置，控制装置将检测压力值与预存的最大压强值进行比较，判断压力是否达到最大压强值，当上述压力值达到最大压强值时，说明桶形基础能够满足支撑需要，从而控制装置控制离心泵13或者真空泵14停止工作，以防由于压力过大而造成安全隐患。请参考图7，图7为本发明第六种具体实施方式
所提供的负压式沉贯控制方法流程图。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方法还可以包括以下步骤步骤S51 检测所述桶形基础内的水位高度，得到水位信号；步骤S52 判断所述水位是否达到预定位置，若是，转向步骤S53，否则转向步骤 S51 ；步骤S53 关闭所述真空泵，开启所述离心泵。为了检测桶形基础内的水位高度，可以在桶形基础或者其管道系统内设置水位传感器，水位传感器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，水位传感器便向控制装置发出水位信号，控制装置接收到水位信号后即可判断水位已经到达预定高度，便控制真空泵14切换之离心泵13进行工作。另一方面，上述不同实施方式中所增加的步骤可以根据需要单独设置，或者在一种实施方式中选择地设置几组，并不限于本文各具体实施方式
中的组合方式，同时在桶形基础的上拔和沉贯的过程中，上述各组步骤并列进行，并没有绝对的先后顺序，当然，也可以选择采用其中的一种先后顺序。以上对本发明所提供的负压式沉贯控制方法进行了详细介绍。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方法，包括以下步骤1)检测桶形基础的状态，得到检测信号；2)判断所述检测信号是否达到预存的控制目标，若是，转向步骤3)，否则，转向步骤1)；3)根据预定的控制策略改变相应的执行装置的工作状态。
2.根据权利要求1所述的负压式沉贯控制方法，其特征在于， 步骤1)包括11)检测所述桶形基础的倾斜角度，得到倾角信号；步骤2)包括12)判断所述倾斜角度是否达到预定倾角，若是，转向步骤13)，否则，转向步骤11)；步骤幻包括1；3)根据预定的控制策略调整相应的阀门的开度。
3.根据权利要求2所述的负压式沉贯控制方法，其特征在于，步骤1)还包括21)检测所述桶形基础在竖直方向的位移量，得到位移信号； 步骤幻还包括2 判断所述位移量是否落入预定位移量范围内，若是，转向步骤23)， 否则，转向步骤21)；步骤幻还包括2；3)根据预定的控制策略关闭离心泵或者真空泵。
4.根据权利要求3所述的负压式沉贯控制方法，其特征在于，步骤1)还包括31)检测所述桶形基础移动的时间，得到时间信号，并根据所述位移信号和所述时间信号得到速度信号；步骤幻还包括3 判断所述桶形基础移动的速度是否达到预定运动速度，若是，转向步骤33)，否则，转向步骤31)；步骤幻还包括3；3)根据预定的控制策略调整离心泵或者真空泵的泵送量。
5.根据权利要求4所述的负压式沉贯控制方法，其特征在于，步骤1)还包括41)检测所述桶形基础及其管道系统内的压力，得到压力信号； 步骤2)还包括42)判断所述压力是否达到最大压强值，若是，转向步骤23)，否则，转向步骤41)。
6.根据权利要求5所述的负压式沉贯控制方法，其特征在于，步骤1)还包括51)检测所述桶形基础内的水位高度，得到水位信号； 步骤2)还包括52)判断所述水位是否达到预定位置，若是，转向步骤53)，否则转向步骤 51)；步骤3)还包括53)关闭所述真空泵，开启所述离心泵。
全文摘要
本发明公开了一种负压式沉贯控制方法，包括以下步骤1)检测桶形基础的状态，得到检测信号；2)判断所述检测信号是否达到预存的控制目标，若是，转向步骤3)，否则，转向步骤1)；3)根据预定的控制策略改变相应的执行装置的工作状态。本发明所提供的负压式沉贯控制方法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E02B17/00GK102561285SQ20101059641
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
发明者王西昌, 胡兰, 顾延宾 申请人:三一电气有限责任公司