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摘要：目前，随着船厂起重能力提高及海工模块生产工艺开发的需要，海工模块性能、结构形式、设备布置越来越复杂，体积及重量也越来越大，海工模块往往存在刚度小，重量分布不均匀以及支承点跨距较大等特点，对海工模块建造施工提出了很高的要求，需要对重量、重心进行严格科学的控制。本文将探讨采用高精度的大型力传感器直接进行海工模块重量测量的方法，主要就其重原理、方法和程序进行研究与探讨。
关键词：海工；模块称重技术；国内外现状；对策
1国内外现状分析
国外利用液压千斤顶进行海工模块建造过程中的称重，工艺较成熟。目前，裕廊船厂、三星重工、川崎、TSC等知名制海工企业都广泛应用液压顶升器与传感器的测量方法。在设计重量测量系统的过程当中，首先采用有充足的项升能力的顶升器作承载器；其次采用有精度高的测重传感器来测量重力脉冲信号；然后将多个重力脉冲信号传入测量仪表转换成重量数据；最后利用计算机进行数据计算分析。但是引进一套满足最大3000t称重能力的整套系统，购买这样一套设备，需要约200多万人民币，而且引进设备后期维护费用非常高。
目前国内具备建造大型海工模块的单位有中海油的下属海工装备公司、博迈科海工工程公司、中石油海洋工程公司等，而具有超大型海工模块测重技术的仅有胜利油田油建公司和中海油海洋工程公司两家单位。中海油海洋工程公司对海工模块测重利用液压千斤顶将模块上举一定距离实现。并通过测量油压来计算手动操作千斤顶控制上升距离，计算机系统仅对数据采集。所以一种操作简单、安全、误差小、价格不高的海工模块称重技术研究是必不可少的。
2研究内容的研究过程及实施效果
2.1系统的主要性能指标
海工模块称重系统应具备的主要功能：①升降系统具有单点升降、手动功能；②海工模块能被平稳举升，即无前后的或左右的震荡及倾覆；③具备初始数据的设置。
主要技术指标：①系统顶升能力：3000t；②测量计算重量误差：小于1.6%FS；③测量计算重心误差：小于1_6%FS；④模块各点升降平衡误差：小于5mm。
2.2液压系统
称重系统的最终目的就是要测量海工模块重量和x＼Y平面重心位置。要实现这一目的，需要用支撑元件将模块顶升起来。该顶升元件必须能够升降自如，具有一定的行程范围且具有可控性。液压千斤顶的特性正好能够满足这一需要，所以在重量测中选择液压千斤顶作为顶升元件，液压千斤顶是称重试系统中重要设备，它的质量好坏，可靠性直接影响这个系统的安全运行。
2.3称重程序步骤
（1）按照计划做好模块侧重前的各项工作。①确定模块施工进度已达到称重条件，停止施工，称重前先把模块上的非称重部分减载，不能减载的部分记录下来；②工程师人员对称重设备进行前期组装、检查，最终调试好各个设备；③清除现场妨碍工作的物件，并做好电源供应及照明等准备工作；④完成支撑面加强处理；⑤准备好运输小车、汽车吊、插车等安装设备和材料。
（2）安装液压缸、液压源等液压顶升系统。
（3）安裝称重传感器等测量系统。
（4）调试液压顶升系统和测量系统。
（5）启动液压顶升系统和测量系统，待每个液压缸压力达到1MPa（8t）时停止液压顶升系统。
（6）待系统平稳后同时启动液压缸使模块脱离地面，停止液压顶升系统。
（7）检查确认每个支撑都与地面没有连接，如有连接，启动此支撑的液压系统，使模块与支撑地面脱离30mm，利用激光经纬仪进行水平测量。
（8）调整模块位置，使其处于水平状态，待系统平稳后，进行保压称重，采集数据。
3海工模块重量测试系统中需解决的关键问题
大型海工模块的升降控制是一个较为复杂的过程。首先，由于海工模块重量大，通常达千吨级，往往具有较大的偏心，导致各千斤顶承载压力很大，接近于极限载荷，因此在升降过程中必须严格控制各千斤顶的压力；其次，油田海工模块往往存在较严重的偏心问题，在重量测试过程中若不能很好地实现同步控制。由于模块是多点支撑，有可能出现几个千斤顶独立承受模块重量，而其它千斤顶与模块脱开，造成千斤顶压力超压，出现危险。因此，如何控制模块的平稳升降、如何保证各千斤顶的压力不超压以及如何提高系统的测量精度是大型海工模块重量测试系统设计中所需解决的关键问题。
4解决的对策
主要内容：①对称重模块进行精确建模，将所有重量包括管系、电气、舾装、设备均施加在模块上，将千斤顶顶升位置进行约束，计算出每个千斤顶准确受力，使用千斤顶时具备1.5倍安全系数；②顶升时注意控制每个千斤顶受力保证每个千斤顶均不超过其额定载荷，操作时注意观看压力表读数；③卸载时要求每个千斤顶操作人员同时操作，并观察压力表读数，使每个千斤顶均匀受力；④如有经济条件允许可以使用集成泵站和位移传感器进行控制，这样提供自动化程度，提高操作简单性、同步性，但成本较高。
5结束语
本系统称重能力通过调整千斤顶规格和数量进行扩展，原理相同，能满足3000t海工模块称重要求。此次称重研究对于提高模块吊装时安全性、准确性、降低有害因素、避免模块吊装上船超重情况的发生奠定基础，在国内极具推广价值。
关键词：海工；模块称重技术；国内外现状；对策
1国内外现状分析
国外利用液压千斤顶进行海工模块建造过程中的称重，工艺较成熟。目前，裕廊船厂、三星重工、川崎、TSC等知名制海工企业都广泛应用液压顶升器与传感器的测量方法。在设计重量测量系统的过程当中，首先采用有充足的项升能力的顶升器作承载器；其次采用有精度高的测重传感器来测量重力脉冲信号；然后将多个重力脉冲信号传入测量仪表转换成重量数据；最后利用计算机进行数据计算分析。但是引进一套满足最大3000t称重能力的整套系统，购买这样一套设备，需要约200多万人民币，而且引进设备后期维护费用非常高。
目前国内具备建造大型海工模块的单位有中海油的下属海工装备公司、博迈科海工工程公司、中石油海洋工程公司等，而具有超大型海工模块测重技术的仅有胜利油田油建公司和中海油海洋工程公司两家单位。中海油海洋工程公司对海工模块测重利用液压千斤顶将模块上举一定距离实现。并通过测量油压来计算手动操作千斤顶控制上升距离，计算机系统仅对数据采集。所以一种操作简单、安全、误差小、价格不高的海工模块称重技术研究是必不可少的。
2研究内容的研究过程及实施效果
2.1系统的主要性能指标
海工模块称重系统应具备的主要功能：①升降系统具有单点升降、手动功能；②海工模块能被平稳举升，即无前后的或左右的震荡及倾覆；③具备初始数据的设置。
主要技术指标：①系统顶升能力：3000t；②测量计算重量误差：小于1.6%FS；③测量计算重心误差：小于1_6%FS；④模块各点升降平衡误差：小于5mm。
2.2液压系统
称重系统的最终目的就是要测量海工模块重量和x＼Y平面重心位置。要实现这一目的，需要用支撑元件将模块顶升起来。该顶升元件必须能够升降自如，具有一定的行程范围且具有可控性。液压千斤顶的特性正好能够满足这一需要，所以在重量测中选择液压千斤顶作为顶升元件，液压千斤顶是称重试系统中重要设备，它的质量好坏，可靠性直接影响这个系统的安全运行。
2.3称重程序步骤
（1）按照计划做好模块侧重前的各项工作。①确定模块施工进度已达到称重条件，停止施工，称重前先把模块上的非称重部分减载，不能减载的部分记录下来；②工程师人员对称重设备进行前期组装、检查，最终调试好各个设备；③清除现场妨碍工作的物件，并做好电源供应及照明等准备工作；④完成支撑面加强处理；⑤准备好运输小车、汽车吊、插车等安装设备和材料。
（2）安装液压缸、液压源等液压顶升系统。
（3）安裝称重传感器等测量系统。
（4）调试液压顶升系统和测量系统。
（5）启动液压顶升系统和测量系统，待每个液压缸压力达到1MPa（8t）时停止液压顶升系统。
（6）待系统平稳后同时启动液压缸使模块脱离地面，停止液压顶升系统。
（7）检查确认每个支撑都与地面没有连接，如有连接，启动此支撑的液压系统，使模块与支撑地面脱离30mm，利用激光经纬仪进行水平测量。
（8）调整模块位置，使其处于水平状态，待系统平稳后，进行保压称重，采集数据。
3海工模块重量测试系统中需解决的关键问题
大型海工模块的升降控制是一个较为复杂的过程。首先，由于海工模块重量大，通常达千吨级，往往具有较大的偏心，导致各千斤顶承载压力很大，接近于极限载荷，因此在升降过程中必须严格控制各千斤顶的压力；其次，油田海工模块往往存在较严重的偏心问题，在重量测试过程中若不能很好地实现同步控制。由于模块是多点支撑，有可能出现几个千斤顶独立承受模块重量，而其它千斤顶与模块脱开，造成千斤顶压力超压，出现危险。因此，如何控制模块的平稳升降、如何保证各千斤顶的压力不超压以及如何提高系统的测量精度是大型海工模块重量测试系统设计中所需解决的关键问题。
4解决的对策
主要内容：①对称重模块进行精确建模，将所有重量包括管系、电气、舾装、设备均施加在模块上，将千斤顶顶升位置进行约束，计算出每个千斤顶准确受力，使用千斤顶时具备1.5倍安全系数；②顶升时注意控制每个千斤顶受力保证每个千斤顶均不超过其额定载荷，操作时注意观看压力表读数；③卸载时要求每个千斤顶操作人员同时操作，并观察压力表读数，使每个千斤顶均匀受力；④如有经济条件允许可以使用集成泵站和位移传感器进行控制，这样提供自动化程度，提高操作简单性、同步性，但成本较高。
5结束语
本系统称重能力通过调整千斤顶规格和数量进行扩展，原理相同，能满足3000t海工模块称重要求。此次称重研究对于提高模块吊装时安全性、准确性、降低有害因素、避免模块吊装上船超重情况的发生奠定基础，在国内极具推广价值。