一种插销式海洋升降平台的液压泵站及其控制方法与流程

本发明属于海洋工程技术领域，特别涉及插销式海洋升降平台液压泵站系统。

背景技术：

自升式平台是一种广泛应用于海洋工程中的具有升降功能的海洋结构物，平台升降通过升降机构实现。升降机构可分为齿轮齿条式和液压插销式。齿轮齿条式升降系统，升降速度较快，但是造价昂贵，机构复杂；插销式液压升降系统，升降速度可调，投资小、操作简单，特别是液压系统运行平稳，惯性小，反应快，易于自动化控制。

现有技术中常用的液压插销式升降平台采用多桩多缸控制，每个桩腿内由多个升降油缸实现平台和桩腿的升降，再由上下插销油缸的交叉插拔实现平台和桩腿的连续升降。现有技术的不足是；液压系统多是采用恒压变量控制，无论是平台升降还是桩腿升降，液压系统设置相同的系统压力。在平台下降或桩腿带载下降过程中，平台和桩腿依靠自身重量完全可以实现下降，如果此时系统压力过高，会将此压力叠加到平台或桩腿的自身重量中，会造成平衡平台和桩腿重量的压力升高，造成系统能量大量损耗，严重的会使平台的安全性能降低。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种高低压切换模式提供升降液压油的液压泵站，用远程压力控制轴向变量泵，降低泵站能量损耗，提高泵站的安全可靠性。

本发明的技术方案是：一种插销式海洋升降平台的液压泵站，包括升降油缸系统和插销油缸系统，其特征在于：所述升降油缸系统为五个升降泵组，分别是升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ、升降泵组ⅳ和升降泵组ⅴ，五个升降泵组的构成相同，包括升降电动机、远程压力控制轴向变量柱塞泵、升降发讯碟阀、升降电磁换向阀、叠加式双溢流阀、升降溢流阀、升降高压过滤器、升降压力表、升降出口单向阀和升降出口板式球阀，升降电动机、与远程压力控制轴向变量柱塞泵连接，远程压力控制轴向变量柱塞泵进油口与升降发讯碟阀出油口通过管路连接，升降发讯碟阀进油口与油箱通过管路连接，远程压力控制轴向变量柱塞泵高压出油口与升降电磁换向阀进油口p通过管路连接，升降电磁换向阀的回油口t通过管路与油箱连接，升降电磁换向阀的a口和b口分别通过管路与叠加式双溢流阀的两个溢流阀连接，升降溢流阀进油口与远程压力控制轴向变量柱塞泵的高压出油口通过管路连接，升降溢流阀出油口与油箱通过管路连接，升降高压过滤器的进油口与远程压力控制轴向变量柱塞泵的高压出油口通过管路连接，升降高压过滤器的出油口与升降出口单向阀的进油口通过管路相连，升降出口单向阀的出油口与升降出口板式球阀进油口通过管路连接，升降出口板式球阀出油口通过管路连接压力油接口p1，升降压力表连接在远程压力控制轴向变量柱塞泵的高压出油口管路上；所述升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ的出口板式球阀的出油口分别通过管路连接压力油接口p2、p3和p4，p1、p2、p3、p4分别与插销式海洋升降平台的升降阀站的进油管路连接；所述升降泵组ⅴ是备用泵组，升降泵组ⅴ的升降出口板式球阀的出油口并联四根管路，四根管路上各自连接一个升降管式球阀的进口端，四个升降管式球阀分别是升降管式球阀ⅰ、升降管式球阀ⅱ、升降管式球阀ⅲ和升降管式球阀ⅳ，升降管式球阀ⅰ的出口端通过管路与升降泵组ⅰ的出口板式球阀出油口连接，升降管式球阀ⅱ的出口端通过管路与升降泵组ⅱ的出口板式球阀出油口相连，升降管式球阀ⅲ的出口端通过管路与升降泵组ⅲ的出口板式球阀出油口相连，升降管式球阀ⅳ的出口端通过管路与升降泵组ⅳ的出口板式球阀出油口相连；所述插销油缸系统为二个插销泵组，二个插销泵组的构成相同，分别是插销泵组ⅰ和插销泵组ⅱ，每一个插销泵组包括轴向定量柱塞泵、插销蝶阀、插销电动机、插销高压溢流阀、插销电磁换向阀、插销低压溢流阀、插销高压过滤器、插销出口单向阀和插销压力表，插销电动机与轴向定量柱塞泵相连，轴向定量柱塞泵进油口与插销蝶阀出油口通过管路连接，插销蝶阀进油口通过管路与油箱连接，轴向定量柱塞泵高压出油口与插销高压溢流阀进油口通过管路连接，插销高压溢流阀的t油口通过管路与油箱连接，插销高压溢流阀的x油口通过管路与插销电磁换向阀的p油口连接，插销电磁换向阀的回油口t通过管路与油箱连接，插销电磁换向阀的a油口通过管路与插销低压溢流阀的进油口连接，插销电磁换向阀的b油口封堵，插销低压溢流阀的出油口通过管路与油箱连接，插销压力表连接在轴向定量柱塞泵高压出油口的管路上，插销高压过滤器进油口与轴向定量柱塞泵高压出油口通过管路连接，插销高压过滤器出油口通过管路与插销出口单向阀的进油口连接，插销出口单向阀的出油口通过管路连接压力油口p5，插销出口单向阀与压力油接口p5连接的管路上连接有插销出口板式球阀，插销出口板式球阀的进油口端与插销出口单向阀出口端连接，插销出口板式球阀的出油口与压力油接口p5连接，压力油接口p5与插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站的进油管路连接；所述插销泵组ⅱ是备用泵组，插销泵组ⅱ的插销出口单向阀的出油口连接有插销出口板式球阀，插销出口板式球阀的进油口端与插销出口单向阀的出油口相连，插销出口板式球阀的出油口与插销泵组ⅰ外的出口板式球阀的出油口连接。

本发明的一种插销式海洋升降平台的液压泵站的控制方法，包括升降油缸系统控制和插销油缸系统控制，其特征在于：所述升降油缸系统控制包括系统调设和高低压切换，所述系统调设包括升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ、升降泵组ⅳ和升降泵组ⅴ各自的分别调设，各组调设步骤相同，步骤如下；

1)打开升降发讯碟阀3.和升降出口板式球阀，启动升降电机，带动远程压力控制轴向变量柱塞泵工作；

2)调设升降溢流阀，使升降溢流阀的压力设定至高于系统最高使用的压力值1～3mpa；

3)调设升降电磁换向阀和叠加式双溢流阀，将升降电磁换向阀的a端电磁铁带电，远程压力控制轴向变量柱塞泵出油口的压力油经升降电磁换向阀的p→b通道向叠加式双溢流阀一侧的溢流阀流动，调节一侧的溢流阀至设定的高压值；将升降电磁换向阀的b端电磁铁带电，远程压力控制轴向变量柱塞泵出油口的压力油经升降电磁换向阀的p→a通道向叠加式双溢流阀另一侧的溢流阀流动，调节另一侧的溢流阀至设定的低压值；升降电磁换向阀的电磁铁失电时，远程压力控制轴向变量柱塞泵出油口的压力油经电磁换向阀的p→t通道向油箱，升降油缸系统工作压力为0mpa；

所述高低压切换包括升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ同时的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，或在升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ中有一组不能工作时，其他三组升降泵组与升降泵组ⅴ同时的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，所述高压工作模式切换是插销式海洋升降平台的平台上升时，升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ同时切换到升降电磁换向阀的p→b通道，叠加式双溢流阀一侧的溢流阀在设定的高压值工作的模式，或在升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ中有一组不能工作时，其他三组升降泵组与升降泵组ⅴ同时的高压工作模式切换；所述低压工作模式切换是插销式海洋升降平台的平台下降时，升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ同时切换到升降电磁换向阀的p→a通道，叠加式双溢流阀另一侧的溢流阀在设定的低压值工作的模式，或在升降泵组ⅰ、升降泵组ⅱ、升降泵组ⅲ和升降泵组ⅳ中有一组不能工作时，其他三组升降泵组与升降泵组ⅴ同时的低压工作模式切换；

所述插销油缸系统控制包括插销系统调设和插销系统高低压切换，所述插销系统调设包括插销泵组ⅰ和插销泵组ⅱ各自分别调设，各组调设步骤相同，步骤如下；

1)打开插销碟阀和插销板式球阀，启动插销电机，轴向定量柱塞泵工作；

2)调设插销电磁换向阀、插销高压溢流阀和插销低压溢流阀，将插销电磁换向阀的a端电磁铁带电，轴向定量柱塞泵出油口的压力油流经插销电磁换向阀的p→b通道，插销电磁换向阀的b口封闭，调节插销高压溢流阀至设定的高压值；将插销电磁换向阀的b端电磁铁带电，轴向定量柱塞泵出油口的压力油经插销电磁换向阀的p→a通道流向插销低压溢流阀，调节插销低压溢流阀至设定的低压值；插销电磁换向阀的电磁铁失电时，轴向定量柱塞泵出油口的压力油经插销电磁换向阀的的p→t通道流回油箱，升降油缸系统工作压力为0mpa；

所述高低压切换包括插销泵组ⅰ或插销泵组ⅱ的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，所述低压工作模式切换是插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站正常工作时，插销泵组ⅰ或插销泵组ⅱ切换到插销电磁换向阀的b端电磁铁带电，插销电磁换向阀的p→a通道开通，插销低压溢流阀在设定的低压值工作的模式；所述高压工作模式切换是插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站工作异常时，插销泵组ⅰ或插销泵组ⅱ的插销电磁换向阀切换到p→a通道开通，插销高压溢流阀在设定的高压值工作的模式，插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站在高压下工作，做插销插拔，若插销插拔正常，再切换到低压工作模式，若插销插拔还是异常，则插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站异常警报。

本发明的作用原理是：根据插销式海洋升降平台的升降油缸需要的液压油的压力高流量大，液压泵站选取远程压力控制轴向变量柱塞泵作泵油源，利用远程压力控制轴向变量柱塞泵能根据执行机构的运行速度自行调节输出流量的功能，来降低插销式海洋升降平台的液压升降系统的能量损耗。用升降电磁换向阀和叠加式双溢流阀构成的管路结构，实现插销式海洋升降平台的升降油缸升降动作的高低压切换，从而达到安全节能的操控。根据插销式海洋升降平台的插销油缸系统需要的液压油工作压力较低，流量较小，选取性价比更高的轴向定量柱塞泵，用插销电磁换向阀、插销高压溢流阀和插销低压溢流阀构成的管路结构，实现插销系统液压油的高低压切换。在插销系统正常工作过程中，液压系统以低压模式工作，当发现插销油缸系统伸缩位置异常时，切换到高压模式，尝试将插销油缸进行再次插拔，如果还是不能进行插销油缸的正常插拔，即进行异常警报，实现插销油缸的安全节能的操控。。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、升降油缸系统的执行机构行程长，流量大，选用远程压力控制轴向变量泵，降低液压油的能量损失。通过不同工况下，系统工作压力进行高低压切换，能很好的解决系统压力过高问题，降低系统能耗，增加系统安全可靠性能；

2、插销油缸系统采取高低压切换模式，降低了系统能量损耗；

附图说明

图1是插销式海洋升降平台液压泵站原理图

图2是图1中的升降油缸系统的升降泵组的局部放大示意图

图3是图1中的插销油缸系统的插销泵组的局部放大示意图

图中，1.1、升降电动机；2.1、远程压力控制轴向变量柱塞泵；3.1、升降发讯蝶阀；4.1、升降电磁换向阀；5.1、叠加式双溢流阀；6.1、升降溢流阀；7.1、升降高压过滤器；8.1、升降压力表；8.6、插销压力表；9.1、升降出口单向阀；10.1、升降板式球阀；11.1、升降管式球阀；12.1插销蝶阀；13.1、插销电动机；14.1、轴向定量柱塞泵；15.1、插销高压溢流阀；16.1、插销电磁换向阀；17.1、插销低压溢流阀；18.1、插销高压过滤器；19.1、插销出口单向阀；20.1、插销板式球阀；21、升降泵组ⅰ；22、升降泵组ⅱ；23、升降泵组ⅲ；24、升降泵组ⅳ；25、升降泵组ⅴ；26、插销泵组ⅰ；27、插销泵组ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种插销式海洋升降平台的液压泵站，包括升降油缸系统和插销油缸系统，升降油缸系统为五个升降泵组，分别是升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23、升降泵组ⅳ24和升降泵组ⅴ25，五个升降泵组的构成相同，包括升降电动机1.1、远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1、升降发讯碟阀3.1、升降电磁换向阀4.1、叠加式双溢流阀5.1、升降溢流阀6.1、升降高压过滤器7.1、升降压力表8.1、升降出口单向阀9.1和升降出口板式球阀10.1，升降电动机1.1、与远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1连接，远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1进油口与升降发讯碟阀3.1出油口通过管路连接，升降发讯碟阀3.1进油口与油箱通过管路连接，远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1高压出油口与升降电磁换向阀4.1进油口p通过管路连接，升降电磁换向阀4.1的回油口t通过管路与油箱连接，升降电磁换向阀4.1的a口和b口分别通过管路与叠加式双溢流阀5.1的两个溢流阀连接，升降溢流阀6.1进油口与远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1的高压出油口通过管路连接，升降溢流阀6.1出油口与油箱通过管路连接，升降高压过滤器7.1的进油口与远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1的高压出油口通过管路连接，升降高压过滤器7.1的出油口与升降出口单向阀9.1的进油口通过管路相连，升降出口单向阀9.1的出油口与升降出口板式球阀10.1进油口通过管路连接，升降出口板式球阀10.1出油口通过管路连接压力油接口p1，升降压力表8.1连接在远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1的高压出油口管路上；升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23和升降泵组ⅳ24的出口板式球阀的出油口分别通过管路连接压力油接口p2、p3和p4，p1、p2、p3、p4分别与插销式海洋升降平台的升降阀站的进油管路连接；升降泵组ⅴ25是备用泵组，升降泵组ⅴ25的升降出口板式球阀的出油口并联四根管路，四根管路上各自连接一个升降管式球阀的进口端，四个升降管式球阀分别是升降管式球阀ⅰ11.1、升降管式球阀ⅱ11.2、升降管式球阀ⅲ11.3和升降管式球阀ⅳ11.4，升降管式球阀ⅰ11.1的出口端通过管路与升降泵组ⅰ21的出口板式球阀10.1出油口连接，升降管式球阀ⅱ11.2的出口端通过管路与升降泵组ⅱ22的出口板式球阀出油口相连，升降管式球阀ⅲ11.3的出口端通过管路与升降泵组ⅲ23的出口板式球阀出油口相连，升降管式球阀ⅳ11.4的出口端通过管路与升降泵组ⅳ24的出口板式球阀出油口相连；插销油缸系统为二个插销泵组，二个插销泵组的构成相同，分别是插销泵组ⅰ26和插销泵组ⅱ27，每一个插销泵组包括轴向定量柱塞泵14.1、插销蝶阀12.1、插销电动机13.1、插销高压溢流阀15.1、插销电磁换向阀16.1、插销低压溢流阀17.1、插销高压过滤器18.1、插销出口单向阀19.1和插销压力表8.5，插销电动机13.1与轴向定量柱塞泵14.1相连，轴向定量柱塞泵14.1进油口与插销蝶阀12.1出油口通过管路连接，插销蝶阀12.1进油口通过管路与油箱连接，轴向定量柱塞泵14.1高压出油口与插销高压溢流阀15.1进油口通过管路连接，插销高压溢流阀15.1的t油口通过管路与油箱连接，插销高压溢流阀15.1的x油口通过管路与插销电磁换向阀16.1的p油口连接，插销电磁换向阀16.1的回油口t通过管路与油箱连接，插销电磁换向阀16.1的a油口通过管路与插销低压溢流阀17.1的进油口连接，插销电磁换向阀16.1的b油口封堵，插销低压溢流阀17.1的出油口通过管路与油箱连接，插销压力表8.6连接在轴向定量柱塞泵14.1高压出油口的管路上，插销高压过滤器18.1进油口与轴向定量柱塞泵14.1高压出油口通过管路连接，插销高压过滤器18.1出油口通过管路与插销出口单向阀19.1的进油口连接，插销出口单向阀19.1的出油口通过管路连接压力油口p5，插销出口单向阀19.1与压力油接口p5连接的管路上连接有插销出口板式球阀20.1，插销出口板式球阀20.1的进油口端与插销出口单向阀19.1出口端连接，插销出口板式球阀20.1的出油口与压力油接口p5连接，压力油接口p5与插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站的进油管路连接；插销泵组ⅱ27是备用泵组，插销泵组ⅱ27的插销出口单向阀的出油口连接有插销出口板式球阀20.2，插销出口板式球阀20.2的进油口端与插销出口单向阀的出油口相连，插销出口板式球阀20.2的出油口与插销泵组ⅰ26外的出口板式球阀20.1的出油口连接。

插销式海洋升降平台的液压泵站的控制方法，包括升降油缸系统控制和插销油缸系统控制，升降油缸系统控制包括系统调设和高低压切换，系统调设包括升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23、升降泵组ⅳ24和升降泵组ⅴ25各自的分别调设，各组调设步骤相同，步骤如下；

1)打开升降发讯碟阀3.1和升降出口板式球阀10.1，启动升降电机1.1，带动远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1工作；

2)调设升降溢流阀6.1，使升降溢流阀6.1的压力设定至略微高于系统最高使用的压力值21mpa,设定的压力值为23mpa；

3)调设升降电磁换向阀4.1和叠加式双溢流阀5.1，将升降电磁换向阀4.1的a端电磁铁带电，远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1出油口的压力油经升降电磁换向阀4.1的p→b通道向叠加式双溢流阀5.1一侧的溢流阀流动，调节一侧的溢流阀至设定的高压值，设定的高压值为21mpa；将升降电磁换向阀4.1的b端电磁铁带电，远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1出油口的压力油经升降电磁换向阀4.1的p→a通道向叠加式双溢流阀5.1另一侧的溢流阀流动，调节另一侧的溢流阀至设定的低压值，设定的低压值为5mpa；升降电磁换向阀4.1的电磁铁失电时，远程压力控制轴向变量柱塞泵2.1出油口的压力油经电磁换向阀4.1的p→t通道向油箱，升降油缸系统工作压力为0mpa；

高低压切换包括升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23和升降泵组ⅳ24的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，或在升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23和升降泵组ⅳ24中有一组不能工作时，其他三组升降泵组与升降泵组ⅴ25同时的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，高压工作模式切换是插销式海洋升降平台的平台上升时，升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23或升降泵组ⅳ24同时切换到升降电磁换向阀4.1的p→b通道开通，叠加式双溢流阀5.1一侧的溢流阀在设定的高压值工作的模式；低压工作模式切换是插销式海洋升降平台的平台下降时，升降泵组ⅰ21、升降泵组ⅱ22、升降泵组ⅲ23和升降泵组ⅳ24同时切换到升降电磁换向阀4.1的p→a通道开通，叠加式双溢流阀5.1另一侧的溢流阀在设定的低压值工作的模式。海洋平台的平台升降过程中，当动环梁上升或者下降时，由于动环梁本身重量较轻，液压系统切换到低压模式就可以实现动环梁的上升和下降动作；当桩腿上升时，液压系统切换到高压模式，利用系统高压将桩腿提升到指定位置；当桩腿下降时，液压系统切换到低压模式，桩腿利用自身重量就可以下降到指定位置。

插销油缸系统控制包括插销系统调设和插销系统高低压切换，插销系统调设包括插销泵组ⅰ26和插销泵组ⅱ27各自分别调设，各组调设步骤相同，步骤如下；

1)打开插销碟阀12.1.和插销板式球阀20.1，启动插销电机13.1，轴向定量柱塞泵14.1工作；

2)调设插销电磁换向阀16.1、插销高压溢流阀15.1和插销低压溢流阀17.1，将插销电磁换向阀16.1的a端电磁铁带电，轴向定量柱塞泵14.1出油口的压力油流经插销电磁换向阀16.1的p→b通道，插销电磁换向阀16.1的b口封闭，调节插销高压溢流阀15.1至设定的高压值；将插销电磁换向阀16.1的b端电磁铁带电，轴向定量柱塞泵14.1出油口的压力油经插销电磁换向阀16.1的p→a通道流向插销低压溢流阀17.1，调节插销低压溢流阀17.1至设定的低压值；插销电磁换向阀16.1的电磁铁失电时，轴向定量柱塞泵14.1出油口的压力油经插销电磁换向阀16.1的的p→t通道流回油箱，升降油缸系统工作压力为0mpa；

高低压切换包括插销泵组ⅰ26或插销泵组ⅱ27的高压工作模式切换和低压工作模式的切换，低压工作模式切换是插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站正常工作时，插销泵组ⅰ26或插销泵组ⅱ27切换到插销电磁换向阀16.1的b端电磁铁带电，插销电磁换向阀16.1的p→a通道开通，插销低压溢流阀17.1在设定的低压值工作的模式；高压工作模式切换是插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站工作异常时，插销泵组ⅰ26或插销泵组ⅱ27的插销电磁换向阀切换到p→a通道开通，插销高压溢流阀15.1在设定的高压值工作的模式，插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站在高压下工作，做插销插拔，若插销插拔正常，再切换到低压工作模式，若插销插拔还是异常，则插销式海洋升降平台的控制插销油缸伸缩的阀站异常警报。