扬矿管升沉补偿系统技术方案

本实用新型专利技术目的是提供了一种操作简单的扬矿管升沉补偿系统及对扬矿管进行补偿的方法，用于深海采矿扬矿管升沉补偿。一种扬矿管升沉补偿系统，包含上横梁、下横梁、主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统；上横梁与采矿船相铰接，下横梁与扬矿管相铰接；主动型升沉补偿系统为起重部件，起重部件一端与下横梁连接，另一端与上横梁连接，起重部件带动上横梁相对下横梁上下移动；被动型升沉补偿系统包括被动补偿缸和被动蓄能器，被动补偿缸的缸体一端与上横梁连接，被动补偿缸的活塞杆一端与下横梁连接，被动补偿缸与被动蓄能器连接。

【技术实现步骤摘要】
扬矿管升沉补偿系统
本技术涉及一种补偿系统，具体涉及一种扬矿管升沉补偿系统及对扬矿管进行补偿的方法，属于深海采矿

技术介绍
深海采矿扬矿管在复杂海洋环境下承受巨大载荷，其中水面支持系统受到纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇和艏摇运动以及其耦合运动，对于附着于水面支持平台的水下扬矿管和海底集矿系统的可靠性产生重大影响，尤其是海洋波浪运动所引起的升沉方向运动对于深海采矿系统作业的安全性和稳定性影响显著。为了提升采矿作业的安全可靠性，降低开采风险，非常有必要设计一种适用于深海采矿扬矿管升沉补偿的专用的升沉补偿系统。
技术实现思路
本技术目的是提供了一种操作简单的扬矿管升沉补偿系统及对扬矿管进行补偿的方法，用于深海采矿扬矿管升沉补偿。本技术通过以下技术方案实现。一种扬矿管升沉补偿系统，包含上横梁、下横梁、主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统；上横梁与采矿船相铰接，下横梁与扬矿管相铰接；主动型升沉补偿系统为起重部件，起重部件一端与下横梁连接，另一端与上横梁连接，起重部件带动上横梁相对下横梁上下移动；被动型升沉补偿系统包括被动补偿缸和被动蓄能器，被动补偿缸的缸体一端与上横梁连接，被动补偿缸的活塞杆一端与下横梁连接，被动补偿缸与被动蓄能器连接。所述扬矿管升沉补偿系统优选方案，采矿船上设置有用于检测采矿船升沉速度的速度传感器，扬矿管上设置有用于检测扬矿管升沉位移的位移传感器。所述扬矿管升沉补偿系统优选方案，速度传感器和位移传感器经A/D转换器及导线连接工控机输入端，工控机输出端经D/A转换器及导线连接主动型升沉补偿系统。所述扬矿管升沉补偿系统优选方案，主动型升沉补偿系统为丝杠升降机。所述扬矿管升沉补偿系统优选方案，被动蓄能器为气液式蓄能器，气液式蓄能器经带有安全阀的管路连接到高压气瓶上。所述扬矿管升沉补偿系统优选方案，主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统为两套以上。一种利用所述扬矿管升沉补偿系统对扬矿管进行补偿的方法，速度传感器和位移传感器检测出来的信号经A/D转换器后送入到工控机中,在工控机里实现信号的处理，信号通过D/A转换器传输给丝杠升降机，丝杠升降机带动下横梁移动，实现主动补偿；采矿船静止时,扬矿系统处于平衡位置,被动补偿缸的活塞处于平衡状态扬矿系统的重量主要由被动型升沉补偿系统承担；当采矿船下沉时,被动型升沉补偿系统在被动补偿缸的密封摩擦力的作用下,被动补偿缸的活塞就会带着扬矿管随着采矿船下沉,被动补偿缸的缸筒与活塞就会有相对运动,从而导致被动补偿缸下油腔的体积增大,高压压缩空气膨胀,最终导致被动补偿缸的下油腔的压力减小,被动补偿缸产生的支承力就小于负载的重量,于是扬矿管会下沉；此时主动补偿系统工作，丝杆升降机带动扬矿管上升，抵消掉被动补偿系统的下沉效果。本技术的优点在于：通过主动补偿机构和被动补偿机构共同完成对于扬矿管的升沉补偿。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。图1为本技术的结构示意图；图中，1.1丝杆升降机、1.2丝杆升降机、2.1气液蓄能器、2.2气液蓄能器、3.1高压气瓶、3.2高压气瓶、4.1安全阀、4.2安全阀、5.1补偿液压缸、5.2补偿液压缸、6速度传感器、7.D/A转换器、8工控机、9A/D转换器、10上横梁、11下横梁、12位移传感器，13采矿船、14扬矿管。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。参考图1，一种扬矿管升沉补偿系统，包含上横梁10、下横梁11、主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统；上横梁10与采矿船13相铰接，下横梁11与扬矿管14相铰接；主动型升沉补偿系统为起重部件，起重部件一端与下横梁11连接，另一端与上横梁10连接，起重部件带动上横梁10相对下横梁11上下移动；被动型升沉补偿系统包括被动补偿缸和被动蓄能器，被动补偿缸的缸体一端与上横梁10连接，被动补偿缸的活塞杆一端与下横梁11连接，被动补偿缸与被动蓄能器连接。本实施例中，主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统为两套，以降低扬矿管14升沉补偿系统的大小和制造难度，主动型升沉补偿系统为丝杠升降机1.1和丝杠升降机1.2；被动蓄能器为气液式蓄能器2.1和气液式蓄能器2.2，气液式蓄能器2.1经带有安全阀4.1的管路连接到高压气瓶3.1上；气液式蓄能器2.2经带有安全阀4.2的管路连接到高压气瓶3.2上。本实施例中，采矿船13上设置有用于检测采矿船13升沉速度的速度传感器6，扬矿管14上设置有用于检测扬矿管14升沉位移的位移传感器12。速度传感器6和位移传感器12经A/D转换器9及导线连接工控机8输入端，工控机8输出端经D/A转换器7及导线连接主动型升沉补偿系统。速度传感器6、位移传感器12及工控机8选取及连接为本领域人员熟知的公知技术，在此不做详细描述。利用扬矿管14升沉补偿系统对扬矿管14进行补偿的方法如下：速度传感器6和位移传感器12检测出来的信号经A/D转换器9后送入到工控机8中,在工控机8里实现信号的处理，信号通过D/A转换器7传输给丝杠升降机1.1和丝杠升降机1.2，丝杠升降机1.1和丝杠升降机1.2带动下横梁11移动，实现主动补偿；采矿船13静止时,扬矿系统处于平衡位置,被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2的活塞处于平衡状态扬矿系统的重量主要由被动型升沉补偿系统承担；当采矿船13下沉时,被动型升沉补偿系统在被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2的密封摩擦力的作用下,被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2的活塞就会带着扬矿管14随着采矿船13下沉,被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2的缸筒与活塞就会有相对运动,从而导致被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2下油腔的体积增大,高压压缩空气膨胀,最终导致被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2的下油腔的压力减小,被动补偿缸5.1和被动补偿缸5.2产生的支承力就小于负载的重量,于是扬矿管14会下沉；此时主动补偿系统工作，丝杆升降机带动扬矿管14上升，抵消掉被动补偿系统的下沉效果。最后应说明的是：以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扬矿管升沉补偿系统，其特征在于：包含上横梁、下横梁、主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统；上横梁与采矿船相铰接，下横梁与扬矿管相铰接；主动型升沉补偿系统为起重部件，起重部件一端与下横梁连接，另一端与上横梁连接，起重部件带动上横梁相对下横梁上下移动；被动型升沉补偿系统包括被动补偿缸和被动蓄能器，被动补偿缸的缸体一端与上横梁连接，被动补偿缸的活塞杆一端与下横梁连接，被动补偿缸与被动蓄能器连接。

【技术特征摘要】
1.一种扬矿管升沉补偿系统，其特征在于：包含上横梁、下横梁、主动型升沉补偿系统和被动型升沉补偿系统；上横梁与采矿船相铰接，下横梁与扬矿管相铰接；主动型升沉补偿系统为起重部件，起重部件一端与下横梁连接，另一端与上横梁连接，起重部件带动上横梁相对下横梁上下移动；被动型升沉补偿系统包括被动补偿缸和被动蓄能器，被动补偿缸的缸体一端与上横梁连接，被动补偿缸的活塞杆一端与下横梁连接，被动补偿缸与被动蓄能器连接。2.根据权利要求1所述扬矿管升沉补偿系统，其特征在于：采矿船上设置有用于检测采矿船升沉速度的速度传感器，扬矿管上设置有用于检...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖林京，梁彬，张玉鲁，于志豪，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37