第二节　升降系统

自升式钻井平台主要是由平台船体、桩腿、钻井系统和升降系统等部分构成，其中升降系统是自升式钻井平台的关键部分，同时亦是平台设计制造的难点。升降系统安装在自升式钻井平台的桩腿和平台主体的交接处，通过升降装置驱动平台主体作上下运动，满足海上平台作业需要。目前升降系统的驱动形式最常用的有顶升液压缸式和齿轮齿条式两种。

（1）顶升液压缸式升降系统。顶升液压式升降系统装置主要技术特点在于销子、销孔、活动圈梁和顶升液压缸等。顶升液压式升降原理是：在每一桩腿处设两组液压驱动的插销和一组顶升液压缸，当装在圈梁上的一组圈梁销插入到桩腿的销孔中时，由一组顶升液压缸同步动作即可使圈梁及销子带动桩腿（或平台主体）升降一个节距。然后进行换手，即将固定销推入到桩腿的销孔中，退出圈梁销，液压缸和圈梁复位，开始下一个工作循环。

顶升液压式升降系统（见图3-2）的升降动作完全通过液压系统驱动和控制，所以这种驱动方式具有能吸收振动、工作平稳、安全可靠等优点。同时采用销子和销孔配合，升降时销子和销孔之间不存在相对运动和摩擦力的问题，所以对桩腿的制造工艺要求较低。但顶升液压式升降系统由于工作时是通过间断步进式升降的方式来实现的，所以升降速度比较慢，操作比较烦琐，工作效率低。

（2）齿轮齿条式升降系统。所谓齿轮齿条式升降系统就是在平台的每根齿条上设置几个与之啮合的小齿轮，齿条及其对应小齿轮数量根据平台所要求的举升能力和平台总体要求确定。通过桩边电动机或液压马达驱动齿轮减速箱，将动力传递给与齿条啮合的小齿轮，带动平台升降。

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图3-2　顶升液压式升降系统

1—圈梁；2—平台主甲板；3—顶升油缸；4—平台主体底板；5—锁紧销（带油缸）；6—销孔；7—升降室顶板。

齿轮齿条升降系统从动力驱动上又可分为液压马达驱动和电机驱动两种方式。虽然两种升降驱动方式在设计上均能达到平台在各种工况下所要求的基本技术指标，但液压驱动还具有电机驱动所没有的优点：①液压系统本身具有一定的弹性，再通过在系统中附加蓄能器，使系统在启动和停止时具有一定的减震性能，无须增加其他减震设施；②易于调节速度，通过设置双速液压马达，可使升降系统针对不同的载荷采用不同的速度，最大限度地节省了平台升降的时间；③采用大扭矩、低转速的液压马达可减小减速箱的传动比，从而减小其尺寸和造价。

从操作方式及故障率来看，两种驱动升降方式均需设置集中控制台和桩边控制台，在集中控制台内设置可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）进行控制作业，可实现所有桩腿同时控制、手动单桩控制和紧急制动。由于液压驱动相对电机驱动故障率较高，因此液压驱动必须设置专家诊断系统。此外，液压驱动还需设置液压泵站。

综合液压驱动与电机驱动各自的优缺点，两种方式各有利弊。其中电动齿轮齿条式升降系统具有升降速度快、操作简单和易对中井位等诸多优点，同时考虑到海洋环境条件相对比较恶劣，平台升降所需时间长短对于平台安全性非常重要，同时平台升降时间也与平台就位费用密切相关，所以电动机驱动系统已成为目前自升式钻井平台升降系统的主流形式。