深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法技术方案

技术编号:17084177 阅读:20 留言:0更新日期:2018-01-20 22:08
本发明专利技术公开了一种深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法。系统包括绞车、吊装液压回路、补偿液压回路、行星齿轮组件和控制检测模块;所述吊装液压回路包括第一定量泵、电液比例阀、第一蓄能器和第一液压马达,所述补偿液压回路包括第二定量泵、定差减压阀、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达,所述行星齿轮组件包括太阳轮、内齿圈、多个行星轮和行星架,所述控制检测模块包括控制器、用于检测所述绞车转速的第一传感器和用于检测所述绞车的缆绳张力的第二传感器。实现提高深水吊装升沉补偿液压系统的补偿能力和补偿精度,并降低能耗。

Hydraulic system of hoisting and sinking compensation in deep water and its control method

The invention discloses a deep water lifting and sinking compensation hydraulic system and a control method. The system includes hoisting winch, hydraulic circuit and hydraulic compensation circuit, a planetary gear assembly and control detection module; the hoisting hydraulic circuit includes a certain amount of pump, electro-hydraulic proportional valve, the first accumulator and the first hydraulic motor, the hydraulic circuit compensation includes second quantitative pump, differential pressure relief valve, the two solenoid valve, electro-hydraulic servo valve and second hydraulic motor, the planetary gear assembly includes a sun gear, a ring gear, a planetary gear and a planetary frame, wherein the control detection module comprises a controller, for the first sensor detects the speed of the winch and a second sensor cable tension detection of the winch. The compensation capability and the compensation precision of the hydraulic system for deepwater hoisting and sinking compensation are improved, and the energy consumption is reduced.

【技术实现步骤摘要】
深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法
本专利技术涉及液压
,尤其涉及一种深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法。
技术介绍
随着世界海洋油气开发不断向深海发展,对深海工程装备的需求量日益增大,而我国深海海洋工程装备制造业与世界先进水平的差距较大。在深海环境中进行吊放作业时,整个作业系统(包括安装载体、缆绳以及吊放装备)会受到海上风浪流的联合作用,安装载体运动中的升沉、横摇和纵摇的三个自由度的运动,使吊放装备在吊放作业过程中在垂直方向上产生波动,甚至远远超过船舶的升沉运动,严重影响吊放装备的吊放安全和海底吊装的准确性。为了解决此类问题,在深水吊装系统中加入升沉补偿系统,消除或者减小吊装装备的升沉运动,保证水下装备吊放的安全性。中国专利号2015100958513公开了一种超深浮式钻井多功能节能型升沉补偿绞车,其中,采用液压补偿回路采用蓄能器组6来存储或释放压力实现液压补偿,其中,两个液压马达3相互联动驱动绞车运行,补偿能力有限并且补偿精度较低。如何设计一种补偿能力强、精度高且能耗低的升沉补偿技术是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法,实现提高深水吊装升沉补偿液压系统的补偿能力和补偿精度,并降低能耗。本专利技术提供的技术方案是:一种深水吊装升沉补偿液压系统,包括绞车,还包括吊装液压回路、补偿液压回路、行星齿轮组件和控制检测模块;所述吊装液压回路包括第一定量泵、电液比例阀、第一蓄能器和第一液压马达,所述第一定量泵通过所述电液比例阀与所述第一液压马达连接,所述第一定量泵的两端口分别连接有第一单向阀,两个所述第一单向阀的进口连接所述第一蓄能器;所述补偿液压回路包括第二定量泵、定差减压阀、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达,所述第二定量泵通过所述二位电磁换向阀连接所述定差减压阀,所述定差减压阀通过所述电液伺服阀与所述第二液压马达连接;所述行星齿轮组件包括太阳轮、内齿圈、多个行星轮和行星架,多个所述行星轮安装在所述行星架上,所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈啮合,所述第一液压马达的输出轴与所述太阳轮连接,所述第二液压马达的输出轴与所述内齿圈连接,所述绞车安装在所述行星架上;所述控制检测模块包括控制器、用于检测所述绞车转速的第一传感器和用于检测所述绞车的缆绳张力的第二传感器,所述第一传感器、第二传感器、第一定量泵、电液比例阀、第一液压马达、第二定量泵、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达分别与所述控制器连接。进一步的,所述第二定量泵和所述二位电磁换向阀之间设置有两个串联的第二单向阀,所述补偿液压回路还包括第二蓄能器,所述第二蓄能器与两个所述第二单向阀之间的管路连接。进一步的,所述吊装液压回路还包括补油泵、所述补油泵连接两个所述第一单向阀的进口。进一步的,所述吊装液压回路和所述补偿液压回路分别设置有用于制动所述绞车转动的制动油缸。本专利技术还提供一种上述深水吊装升沉补偿液压系统的控制方法,包括被动升沉补偿模式和主动升沉补充模式;所述被动升沉补偿模式,吊装液压回路单独运行,第一定量泵和所述第一蓄能器协同给第一液压马达供油;所述主动升沉补偿模式,吊装液压回路和补偿液压回路同时运行,第一定量泵和所述第一蓄能器协同给第一液压马达供油,控制器根据第一传感器和第二传感器检测的信号动态控制第二定量泵和二位电磁换向阀运行,第二定量泵和所述第二蓄能器协同给第二液压马达。进一步的,所述被动升沉补偿模式具体为:利用第一蓄能器的液气弹簧特性,当吊装载体随波浪上升运动时,第一蓄能器吸油,存储能量;当吊装载体随波浪下降运动时,第一蓄能器排油,释放能量。进一步的,所述主动升沉补偿模式具体为:控制器将发出的控制信号与第一传感器和第二传感器检测的转速信号和张力信号相比较,根据所获得的偏差信号来控制第二液压马达运行。与现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果是:本专利技术提供的深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法,通过采用吊装液压回路和补偿液压回路驱动绞车运转,吊装液压回路和补偿液压回路独立供油,防止一回路的流量发生变化时影响另一回路,以提高使用可靠性,而采用行星齿轮组件将吊装液压回路和补偿液压回路的动力传递给绞车转动,两个液压回路中各自液压马达的转动叠加驱动绞车转动,行星齿轮组件不仅起到减速器的作用,还可以利用差动式行星轮系的调速特性来实现速度补偿,从而在补偿液压回路运行时可以消耗较低的能耗达到补偿的效果;吊装液压回路设置第一蓄能器,吊装液压回路自身具有被动补偿的功能,当风浪较小时,补偿液压回路,利用第一蓄能器的液气弹簧特性,实现被动升沉补偿功能,从而可以有效的降低能耗;而当风浪较大时,控制器采集吊装载体升沉速度信号和缆绳的张力信号,通过控制运算控制补偿液压回路运行,并利用行星齿轮组件传动绞车进行吊装和补偿的分开处理与复合控制,实现主动升沉补偿,提高补偿能力和精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术深水吊装升沉补偿液压系统的结构原理图;图2为本专利技术深水吊装升沉补偿液压系统中行星齿轮组件的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。如图1-图2所示,本实施例深水吊装升沉补偿液压系统,包括绞车1,还包括吊装液压回路2、补偿液压回路3、行星齿轮组件4和控制检测模块(未图示);所述吊装液压回路2包括第一定量泵21、电液比例阀22、第一蓄能器23和第一液压马达24,所述第一定量泵21通过所述电液比例阀22与所述第一液压马达24连接,所述第一定量泵21的两端口分别连接有第一单向阀25,两个所述第一单向阀25的进口连接所述第一蓄能器23;所述补偿液压回路3包括第二定量泵31、定差减压阀32、二位电磁换向阀33、电液伺服阀34和第二液压马达35,所述第二定量泵31通过所述二位电磁换向阀33连接所述定差减压阀32,所述定差减压阀32通过所述电液伺服阀34与所述第二液压马达35连接;所述行星齿轮组件4包括太阳轮41、内齿圈42、多个行星轮43和行星架44,多个所述行星轮43安装在所述行星架44上,所述行星轮43分别与所述太阳轮41和所述内齿圈42啮合,所述第一液压马达24的输出轴与所述太阳轮41连接,所述第二液压马达35的输出轴与所述内齿圈42连接,所述绞车1安装在所述行星架44上;所述控制检测模块包括控制器、用于检测所述绞车转速的第一传感器和用于检测所述绞车1的缆绳张力的第二传感器,所述第一传感器、第二传感器、第一定量泵21、电液比例阀22、第一液压马达24、第二定量泵31、二位电磁换向阀33、电液伺服阀34和第二液压马达35分别与所述控制器连接。具体而言,本实施例深水本文档来自技高网...
深水吊装升沉补偿液压系统及其控制方法

【技术保护点】
一种深水吊装升沉补偿液压系统,包括绞车,其特征在于,还包括吊装液压回路、补偿液压回路、行星齿轮组件和控制检测模块;所述吊装液压回路包括第一定量泵、电液比例阀、第一蓄能器和第一液压马达,所述第一定量泵通过所述电液比例阀与所述第一液压马达连接,所述第一定量泵的两端口分别连接有第一单向阀,两个所述第一单向阀的进口连接所述第一蓄能器;所述补偿液压回路包括第二定量泵、定差减压阀、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达,所述第二定量泵通过所述二位电磁换向阀连接所述定差减压阀,所述定差减压阀通过所述电液伺服阀与所述第二液压马达连接;所述行星齿轮组件包括太阳轮、内齿圈、多个行星轮和行星架,多个所述行星轮安装在所述行星架上,所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈啮合,所述第一液压马达的输出轴与所述太阳轮连接,所述第二液压马达的输出轴与所述内齿圈连接,所述绞车安装在所述行星架上;所述控制检测模块包括控制器、用于检测所述绞车转速的第一传感器和用于检测所述绞车的缆绳张力的第二传感器,所述第一传感器、第二传感器、第一定量泵、电液比例阀、第一液压马达、第二定量泵、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达分别与所述控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种深水吊装升沉补偿液压系统,包括绞车,其特征在于,还包括吊装液压回路、补偿液压回路、行星齿轮组件和控制检测模块;所述吊装液压回路包括第一定量泵、电液比例阀、第一蓄能器和第一液压马达,所述第一定量泵通过所述电液比例阀与所述第一液压马达连接,所述第一定量泵的两端口分别连接有第一单向阀,两个所述第一单向阀的进口连接所述第一蓄能器;所述补偿液压回路包括第二定量泵、定差减压阀、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达,所述第二定量泵通过所述二位电磁换向阀连接所述定差减压阀,所述定差减压阀通过所述电液伺服阀与所述第二液压马达连接;所述行星齿轮组件包括太阳轮、内齿圈、多个行星轮和行星架,多个所述行星轮安装在所述行星架上,所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈啮合,所述第一液压马达的输出轴与所述太阳轮连接,所述第二液压马达的输出轴与所述内齿圈连接,所述绞车安装在所述行星架上;所述控制检测模块包括控制器、用于检测所述绞车转速的第一传感器和用于检测所述绞车的缆绳张力的第二传感器,所述第一传感器、第二传感器、第一定量泵、电液比例阀、第一液压马达、第二定量泵、二位电磁换向阀、电液伺服阀和第二液压马达分别与所述控制器连接。2.根据权利要求1所述的深水吊装升沉补偿液压系统,其特征在于,所述第二定量泵和所述二位电磁换向阀之间设置有两个串联的第二单向阀,所述补偿液压回路还包括第二蓄能器,所述第二蓄能器与两个所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员:武云霞陆建辉黄素真
申请(专利权)人:青岛农业大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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