海洋平台升降系统转矩传感器标定方法.pdf

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1、第46卷第1期船海工程Vo1．46No．12017年2月SHIP＆OCEANENGINEERINGFeb．2017DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2017．01．029海洋平台升降系统转矩传感器标定方法朱正都，程文池，陈佳俊(武汉船用机械有限责任公司，武汉430084)摘要：介绍自升式海洋平台的升降系统及转矩监测系统，针对大吨位爬升小齿轮中传感器批量标定装置复杂昂贵的问题，设计出一种新的标定方法，利用ABS船级社型式试验工装进行标定，介绍新型标定方法的原理，并应用于电动齿轮齿条升降系统项目。关键词：升降系统；传感器；海洋平台；电动齿轮齿条中图分类号：U

2、674．38文献标志码：A为满足海洋油气开发需求，石油公司需要装备相当数量的自升式钻井平台，而这一领域任为国外所垄断。为满足国内平台配套需求，国内许多企业纷纷进行研发，力图开发出具有自主知识产权的齿轮齿条升降及锁紧系统，而钻井平台核心技术为电动齿轮齿条式升降系统。钻井平台核心技术是电动齿轮齿条式升降系统，其输出爬升a)升降系统b)升降系统单弦局部小齿轮的承载能力直接关系到整个平台的升降能图1升降系统仿真图力，其转矩的实时监控成为平台的必要保障。为此，围绕自升式钻井平台齿轮齿条式升降安装架箱体是传动箱的结构支撑部件，3个系统，针对升降系统的特殊结构，结合正在调试的传动单元都安装在

3、箱体上，3个传动单元在箱体电动齿轮齿条升降系统对爬升小齿轮的转矩标定上均匀布置，传动单元的2个输出齿轮(与齿条进行设计分析，每一批爬升齿轮箱都会整体有一啮合齿轮)对称布置，分别与安装架箱体通过法个型式试验，其载荷为预压载的1．5倍，只要测量兰螺栓连接。整个升降系统最终的载荷集中在爬出爬升齿轮箱的效率，就可以间接标定爬升小齿升小齿轮和齿条上，爬升小齿轮上安装转矩传感轮。本标定方法的一个最大好处就是标定的时候器可以准确实时的监测出整个升降系统的载荷分可以借用齿轮箱厂家型式试验的标定试验台架，布情况J。转矩传感器的精度直接决定着整个避免单独进行转矩试验台架的设计制造。升降系统的安全性

4、和可靠性，由此可见，大转矩大吨位转矩传感器的标定的重要性。1升降系统及载荷监测简介由于齿轮箱的结构型式决定了转矩传感器必目前使用较多的自升式平台的升降系统可以须安装到齿轮箱爬升小齿轮内的中心孔内才能进分为齿轮齿条式和液压插销式。由于齿轮齿条式行标定，若用行内常规标定方法，需将齿轮轴拆卸升降系统具有升降速度快、故障率小、易对井位和出来，制作大吨位试验台(目前国内没有超过120操作简单等优点，普遍得到新造海洋平台的应用。万N·m的)和专业工装方可进行标定，成本及工时耗费难以满足工程项目需求。因此，提出一种新型标定方法。收稿日期：2016—07—14修回日期：2016—09—182转

5、矩传感器标定方法基金项目：工业和信息化部项目(工信部联装[2014]508号)如图2所示，试验中通过转矩杠杆提供爬升第一作者：朱正都(1986一)，男，硕士，工程师小齿轮主动力，整个标定过程为静态标定，齿轮箱研究方向：海洋平台升降系统无需转动。1192第0171期拄朱正都，等：海洋平台升降系统转矩传感器标定方法船海工程第46卷速比。实际项目布置(见图4)，在转矩传感器后端用了传动比为10的小齿轮箱，以便加载和固定。惰轮效率n三E／'77加载时采用砝码加载达到需求值附近(见图5)，尘堕丝lJI齿轮箱2U转矩传感I通小型转矩传感器读出数值。7ll器M2I图2转矩标定组件1设定惰轮效

6、率为77。，齿轮箱效率为叼：。通过输入转矩杠杆某一转矩值，转矩传感器M1上显示的数值为，此时测量出转矩传感顺M2上的数值为。此时，有：叼1=T1／r2(1)式中：叼及叼为未知数。采用迭代计算效率，此时假定叼：0．98，则广一图4转矩标定组件有叼z√。，显然根据受力分析，小齿轮1上的转矩r,j、齿轮l=Tlxix叼2，小齿轮2上的转矩T,j、齿轮2="L2×i。式中：为齿轮箱传动比。将计算出来的小齿轮及、齿轮：对2个齿轮箱的小齿轮进行转矩标定j。此时小齿轮1和小齿轮2有转矩显示。标定完以后，变换输入转矩杠杆位置如图3所示，同样大小的转矩通过转矩杠杆输入，转图5转矩标定组件现场记录

7、矩传感器M1上读数为为，转矩传感器M2上的读数为，此时可以通过齿轮箱内部的转矩传如表1中记录试验数值显示，通过项目进行试验验证，转矩传感器的批量精度可以保证在感器读出小齿轮1上的转矩，小齿轮2上的转3％以内，满足海洋平台升降系统使用要求。矩71M：。此时可以计算出叩=，至此完成了叼4结论从初始值0．98至的一次迭代。一般迭代3次1)本标定方法对同一批次或者相同结构的内便可使误差小于0．005。齿轮箱标定时，可用迭代得出的效率进行批量标定，并且所得出试验数据表明转矩可达到工程应用3％的要求。厶