海洋石油钻井平台液压称重系统（1）-液压原理
海洋石油钻井平台单体自重常常达到数千吨甚至数万吨。它们的理论重量与实际重量往往存在较大差异，由于海上运输、安装等施工作业，需要知道平台精确自重和精确重心位置，因此必须在设备竣工后对实物进行称量，并求出实际重心位置。理论上实地称量并不难，只要用大吨位称重传感器托起重物就可以称出总重并计算出重心，但是实地称量石油钻井平台时如果只用三点托起重物，往往会使局部应力过大，造成损坏。根据石油钻井平台结构的不同，有时需要6点、8点甚至几十点同时均衡托起平台，然后进行称量并计算重心位置，于是就有一个如何使几十个称量点均衡承载并保持平台正确姿态的问题。
一种新型模块化液压装置，采用伺服控制的多点液压系统，使用带内置压力传感器和位移传感器的超高压油缸，对钻井平台实施现场称重。称重结果通过工控网络，以无线或有线方式传送至检测中心。
图1所示为多点托起石油钻井平台称重的情景，由于称重时，不单要控制被称钻井平台托起的高度和姿态，还要控制各称量点之间的荷重分配，因此必须采取液压闭环控制，包括位置闭环和力闭环。可是平台很重，常规液压伺服系统，体积大，设备重，不适合现场流动测试，采取超高压系统，体积小、重量轻，比较实用，可就是高压下的比例伺服控制元件比较难选，为此采用变频调速电机控制的超高压泵作比例控制元件，依靠成熟的变频技术，克服了缺少超高压闭环伺服控制元件的难题，液压原理见图2；阀配流的超高压泵P在变频调速电机的驱动下变成一个伺服变量泵，依靠超高压电磁阀DF换向，控制油缸的升与降；平衡阀LH保护油缸不致因重载而自由滑落，同时也使重载的举升和落放都变成进油调速，都受变频调速泵的控制。
与伺服变量泵站配套的是带内置压力传感器和位移传感器的测量油缸(见图3)。将压力传感器和位移传感器内置，可提高设备的一体化水平，大大改进系统的可靠性，也便于测量油缸的标定和校验。伺服变量泵站与这样的油缸配套，组成了模块化的称重单元，实现力闭环控制或位置闭环控制如图4所示。
当一个油缸的顶升力不够时，可并联不带检测元件的扩展油缸，由于最后称量时油液不再流动，无沿程损失，因此并联扩展油缸不会增加测量误差。
由于是模块化的液压单元设计，称重单元的多少和称重油缸的数量，可根据被称平台的需要任意组合。
各称重单元通过工控总线连接在一起。在工控总线上，每个称重单元都是一个子站，只有工控机为主站，各子站通过有线或无线的工控网络，与主站连接，组成一个称重控制系统，统一接收工控机操纵指令，统一采集测量数据，在工控机上记录和显示称重结果(图5)。
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