一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统及工作方法，属于海洋工程装备技术领域，装置系统是包括PLC控制器、单向阀、油箱、液压泵、联轴器、电动机、马达、气液蓄能器、溢流阀、电磁换向阀、液压管路的电液系统。电动机与第一马达、液压泵联轴转动，第一马达通过管路与第二马达相连，第一马达与第二马达之间的管路上设有两个电磁换向阀，电磁换向阀还连接至气液蓄能器和液压泵出口。本发明专利技术根据升沉补偿装置工作过程的6种工作模式，通过压力传感器、流量传感器的检测值，判断工作模式，并由PLC控制器控制电磁换向阀的线圈得电/失电，自动进行能量回收与释放，提高系统使用寿命，降低维修成本。

An electro-hydraulic system and working method for energy recovery and utilization of heave compensation device

The invention relates to an electro-hydraulic system and a working method for energy recovery and utilization of a lifting compensation device, belonging to the technical field of offshore engineering equipment. The device system comprises a PLC controller, a one-way valve, a fuel tank, a hydraulic pump, a coupling, a motor, a motor, a gas-liquid accumulator, a relief valve, an electromagnetic directional valve, and a hydraulic pipeline. The electro-hydraulic system. The first motor is connected with the second motor through a pipeline. The pipeline between the first motor and the second motor is provided with two electromagnetic directional valves. The electromagnetic directional valve is also connected to the gas-liquid accumulator and the outlet of the hydraulic pump. According to the six working modes of the working process of the heave compensation device, the working mode is judged by the detection value of the pressure sensor and the flow sensor, and the coil of the electromagnetic reversing valve is controlled by the PLC controller to obtain and lose electricity, and the energy is recovered and released automatically, so as to improve the service life of the system and reduce the maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统及工作方法
本专利技术涉及一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统及工作方法，属于海洋工程装备

技术介绍
水下拖曳系统及海上浮式系统在生产作业时，在海浪、海风、海流等因素的作用下，母船不可避免地产生摇荡和升沉，导致作业定位不准确、缆绳疲劳断裂、设备失稳等问题。目前采用均采用升沉补偿系统，以减小海浪对船舶运动状态的影响。由于升沉补偿系统的绞车装置需要根据实时海况进行频繁收/放动作，若采用大功率伺服电机将使使用成本剧增，且维护费用高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，能够自动将升沉补偿装置减速时产生的能量通过气液蓄能器储存起来，控制器根据液压泵的需求控制电磁换向阀释放液压能存储单元所存储的能量，驱动液压马达为卷扬机提供扭矩，以降低电动机的负载功率，使始终电动机工作在最佳工作点，且减少因频繁变速和换向导致的寿命减少问题。本专利技术还提供上述系统的工作方法。本专利技术的技术方案如下：一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，包括电动机和PLC控制器，电动机通过第一联轴器与第一马达相连，第一马达通过第二联轴器与液压泵相连，第一马达通过管路与第二马达相连，第二马达与作业机相连；第一马达包括两个油液口，分别为第一出口和第一入口，同理，液压泵上设有液压出口和液压入口，第二马达设有第二出口和第二入口；第一出口外连接的管路与液压出口外连接的管路均接入第一电磁换向阀一侧，第一电磁换向阀另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二入口；第一入口外连接管路和液压出口外连接的管路均接入第二电磁换向阀的一侧，第二电磁换向阀的另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二出口；液压入口处连接设有油箱，液压出口外的管路通过溢流阀连接至油箱；溢流阀起到维护油路压强稳定不至过高的作用。PLC控制器与电动机、第一马达、第二马达、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀相连，PLC控制器用于控制机器转动。根据本专利技术优选的，液压出口外的管路通过第一单向阀连接至第一入口外的管路上，液压出口外的管路通过第二单向阀连接至第一出口外的管路上。单向阀用以固定油液的单向流动。电动机驱动第一液马达旋转，液压流体由第一液马达出口侧，流经管路传递到第二马达入口侧，进而驱动卷扬机旋转，液压流体由第二马达流出后，经管路流向第一马达入口侧，形成循环的回路。当该回路中发生泄漏时，液压泵出口侧液压流体经第二单向阀流向第一液马达出口侧的管路或经第一单向阀流向第一马达入口侧的管路，起到补偿作用。由液压泵产生流量用于补偿系统泄漏，以避免因压力差造成的空化，从而提高该装置的寿命及可靠性。其余流量经溢流阀后流至油箱。根据本专利技术优选的，液压出口外的管路连接设有第一气液蓄能器。根据本专利技术优选的，第二出口外的管路上设有流量传感器和第二压力传感器，第二入口外的管路上设有第一压力传感器，第二气液蓄能器与第一电磁换向阀之间的管路上设有第三压力传感器，流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器均与PLC控制器相连。PLC控制器接收传感器的反馈信号，控制监控电液系统的运作。第一压力传感器、第二压力传感器、流量传感器所感测的信号反馈给PLC控制器后处理可得作业机所处的状态。根据本专利技术优选的，第二马达入口侧的管路上设有开关阀A，第二马达出口侧的管路上设有开关阀B，开关阀A与开关阀B均与PLC控制器相连。两个开关阀用于开通或关闭第二马达入口出口的油路。根据本专利技术优选的，液压泵为轴向柱塞变量泵，液压泵与PLC控制器相连。一种利用上述用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统的工作方法，包括步骤如下：电动机驱动第一液马达旋转，通过第二联轴器带动液压泵转动，第二马达连接作业机，驱动作业机进行作业；当作业机需要匀速转动时，PLC控制器令第一电磁换向阀失电，第二电磁换向阀失电，此时第一马达的出口侧的管路与第二马达的入口侧的管路连接，第二马达出口侧的管路与第一马达入口侧的管路接通，液压泵出口侧管路通过第一单向阀与第一马达入口侧管路连接，第二气液蓄能器既不进行蓄能，也不进行释放；当作业机需要静止时，PLC控制器令第一电磁换向阀得电，第二电磁换向阀失电，同时关闭开关阀A和开关阀B，第一马达出口侧的油液流入第二气液蓄能器中，第二气液蓄能器处于蓄能状态；当作业机处于正转状态且需要减速时，PLC控制器令第一电磁换向阀得电，第二电磁换向阀失电，第一马达出口侧的油液流入第二气液蓄能器中，第二气液蓄能器处于蓄能状态；当作业机处于反转状态且需要减速时，PLC控制器令第一电磁换向阀失电，第二电磁换向阀得电，此时液压流体由第一马达入口侧流入第二气液蓄能器,第二气液蓄能器处于蓄能状态；当作业机处于正转状态且需要加速时，PLC控制器控制第一电磁换向阀失电，第二电磁换向阀得电，此时第二气液蓄能器内的油液流入第一马达入口侧，第二气液蓄能器的能量被释放以驱动第一马达正转；当作业机处于反转状态且需要加速时，PLC控制器控制第一电磁换向阀得电，第二电磁换向阀失电，此时第二气液蓄能器内的油液流入第一马达出口侧，第二气液蓄能器的能量被释放以驱动第一马达反转。根据本专利技术优选的，当第三压力传感器的压力检测值大于预设值时，PLC控制器控制第一电磁换向阀失电，第二电磁换向阀失电。使系统处于作业机匀速转动的第一种情况的模式下。本专利技术的有益效果在于：(1)提供一种用于升沉补偿装置的能量回收与利用的电液系统，大幅减小电动机工作转速波动范围，提高系统使用寿命，降低维修成本。(2)提供一种用于升沉补偿装置的能量回收与利用的电液系统，自动回收与释放升降产生的多余能量，降低系统功率消耗。附图说明图1为本专利技术用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统的结构原理图；其中：1、PLC控制器，2、第一单向阀，3、油箱，4、液压泵，5、第二联轴器，6、电动机，7、第一联轴器，8、第一马达，9、第二单向阀，10、第一气液蓄能器，11、溢流阀，12、第一电磁换向阀，13、第二气液蓄能器，14、第三压力传感器，15、第一压力传感器，16、第一液压管路，17、卷扬机，18、第二马达，19、流量传感器，20、第二压力传感器，21、第二电磁换向阀，22、第二液压管路，23、开关阀A，24、开关阀B。图中a、b、c、d、e为管路连通处的节点。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例1：一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，包括电动机6和PLC控制器1，电动机通过第一联轴器7与第一马达8相连，第一马达通过第二联轴器5与液压泵4相连，第一马达8通过管路与第二马达18相连，第二马达18与作业机相连，本实施例中，作业机为卷扬机17，与第二马达刚性连接，用来卷扬重物。第二马达18为斜盘式柱塞泵。第一马达包括两个油液口，分别为第一出口和第一入口，如图1中上方为第一出口，下方为第一入口。同理，液压泵上方设有液压出口、下方设有液压入口，第二马达上方设有第二入口、下方设有第二出口；第一出口外连接的管路与液压出口外连接的管路均接入第一电磁换向阀12一侧，第一电磁换向阀12另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器13和第二入口。第一入口外连接管路和液压出口外连接的管路均接入第二电磁换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，包括电动机和PLC控制器，电动机通过第一联轴器与第一马达相连，第一马达通过第二联轴器与液压泵相连，第一马达通过管路与第二马达相连，第二马达与作业机相连；第一马达包括两个油液口，分别为第一出口和第一入口，液压泵上设有液压出口和液压入口，第二马达设有第二出口和第二入口；第一出口外连接的管路与液压出口外连接的管路均接入第一电磁换向阀一侧，第一电磁换向阀另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二入口；第一入口外连接管路和液压出口外连接的管路均接入第二电磁换向阀的一侧，第二电磁换向阀的另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二出口；液压入口处连接设有油箱，液压出口外的管路通过溢流阀连接至油箱。PLC控制器与电动机、第一马达、第二马达、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀相连，PLC控制器用于控制机器转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，包括电动机和PLC控制器，电动机通过第一联轴器与第一马达相连，第一马达通过第二联轴器与液压泵相连，第一马达通过管路与第二马达相连，第二马达与作业机相连；第一马达包括两个油液口，分别为第一出口和第一入口，液压泵上设有液压出口和液压入口，第二马达设有第二出口和第二入口；第一出口外连接的管路与液压出口外连接的管路均接入第一电磁换向阀一侧，第一电磁换向阀另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二入口；第一入口外连接管路和液压出口外连接的管路均接入第二电磁换向阀的一侧，第二电磁换向阀的另一侧通过管路分别连接第二气液蓄能器和第二出口；液压入口处连接设有油箱，液压出口外的管路通过溢流阀连接至油箱。PLC控制器与电动机、第一马达、第二马达、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀相连，PLC控制器用于控制机器转动。2.根据权利要求1所述的用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，液压出口外的管路通过第一单向阀连接至第一入口外的管路上，液压出口外的管路通过第二单向阀连接至第一出口外的管路上。3.根据权利要求2所述的用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，液压出口外的管路连接设有第一气液蓄能器。4.根据权利要求3所述的用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，第二出口外的管路上设有流量传感器和第二压力传感器，第二入口外的管路上设有第一压力传感器，第二气液蓄能器与第一电磁换向阀之间的管路上设有第三压力传感器，流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器均与PLC控制器相连。5.根据权利要求4所述的用于升沉补偿装置能量回收利用的电液系统，其特征在于，第二马达入口侧的管路上设有开关阀A，第二马达出口侧的管路上设有开关阀B，开关阀A与开关阀B均与PLC控制器相连。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世振，刘延俊，张增宝，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37