一種直接泵控式電液升沉補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直接泵控式電液升沉補償裝置。伺服電機帶動雙向液壓泵轉(zhuǎn)動，其兩輸出端分別與單出桿液壓缸的有桿腔和無桿腔連接，在兩輸出端間還并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥；蓄能器與單出桿液壓缸有桿腔側、快插接頭連接和第一壓力傳感器連接，雙向液壓泵的兩輸出端分別接有第二壓力、第三壓力傳感器，伺服電機上接有轉(zhuǎn)速傳感器，所有傳感器和伺服電機驅(qū)動器分別與控制計算機連接；動滑輪連接于單出桿液壓缸的活塞桿上，靜滑輪連接于單出桿液壓缸的底部，內(nèi)置式位移傳感器安裝在單出桿液壓缸內(nèi)。本實用新型通過直接泵控差動缸閉式回路構成自治裝置，集成伺服電機與液壓元件，傳感器，由控制計算機進行閉環(huán)控制，無節(jié)流損失。
【專利說明】
一種直接泵控式電液升沉補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及起重機升沉補償控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種直接栗控式電液升沉補償裝置。
【背景技術】
[0002]21世紀以來，全世界對能源的需求日益增加，海洋成為各國新世紀能源戰(zhàn)略的重點，世界各國紛紛加大了對海洋開發(fā)的力度。隨著海洋石油的大量開發(fā)，大型海上工程也蓬勃發(fā)展，在這些工程中海上起重機則是關鍵設備之一。
[0003]由于海浪運動造成的船體升沉運動與擺動，極大的限制了海上起重機的作業(yè)能力，不僅會降低吊裝的就位精度，增加作業(yè)的危險性，還會在結構上產(chǎn)生附加動載荷，嚴重時會導致設備的損壞和人員的傷亡。消除海浪運動對起重機作業(yè)的影響成為海上起重機與地面起重機最大的技術區(qū)別。
[0004]現(xiàn)有用于消除海浪運動影響的發(fā)展較成熟的單元技術，如恒張力技術及升沉補償技術，主要是針對船載設備進行研發(fā)的，且其控制目標是通過連續(xù)的補償保持負載在水中位置恒定，而海洋平臺起重機的控制目標應是在海浪運動的條件下，不受船體升沉運動的影響，平穩(wěn)的將負載提升離開且能夠平穩(wěn)下放至補給船甲板，一旦貨物提升離開甲板或放置在甲板上后，就無需再進行補償。
[0005]主動式升沉補償技術是基于安裝于船體的傳感器對船體運動的檢測實現(xiàn)的，而對于海洋平臺起重機而言，起重機作業(yè)船只不可能是同一條船，且起重機距離船只垂直距離近百米，對于船體位置信息的檢測通過在補給船上安裝傳感器實現(xiàn)是不現(xiàn)實的，應采用非接觸式測量裝置。
[0006]目前國際及國內(nèi)制造商的海洋平臺起重機，解決海浪運動的措施仍是配置恒張力功能，升沉補償技術由于在海洋平臺起重機條件下船體運動檢測不便，沒有大規(guī)模使用，但事實上對于海洋平臺起重機而言，無論是恒張力技術還是現(xiàn)有的升沉補償技術，只能使海洋平臺起重機的起吊過程不受船體升沉影響，而下落過程依然受到船體運動的影響，起重機的完整操作包含提升與下放兩個過程，因此現(xiàn)有技術只能解決問題的一半。
[0007]綜上所述，因此現(xiàn)有單元技術直接移用到海洋平臺起重機上是不合適的。針對海洋平臺起重機特殊的操作要求與控制要求，研發(fā)適合于海洋平臺起重機的運動控制系統(tǒng)，保證在海浪運動的條件下，不受船體升沉運動的影響，平穩(wěn)的將負載提升離開且能夠平穩(wěn)下放至補給船甲板，不但具有實用性，且在國際上也屬前沿，能夠大幅提升我國海洋平臺起重機在關鍵技術上的不足，提升國際市場競爭力。
[0008]基于以上原因，作者提出了利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統(tǒng)及方法，而直接栗控式電液升沉補償裝置作為利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統(tǒng)及方法的執(zhí)行機構，起到關鍵作用。
[0009]現(xiàn)有的升沉補償裝置分為被動式升沉補償與主動式升沉補償兩類，其中被動式升沉補償是借助氣體的彈性，被動的對船只升沉運動進行補償;主動式升沉補償裝置通過檢測船只運動，由控制器進行控制，對船只的升沉運動進行主動的補償。主動式升沉補償又分為以液壓缸作為執(zhí)行元件的線性補償、以液壓馬達作為執(zhí)行元件的回轉(zhuǎn)補償兩類。所述的直接栗控式電液升沉補償裝置屬于主動式升沉補償中線性補償技術的一種。
[0010]現(xiàn)有的主動式線性補償技術，其液壓系統(tǒng)均采用閥控開式回路，需要配備液壓油源、液壓閥組才能工作，不但體積龐大，管路連接復雜，元件多，且由于節(jié)流損失，整個系統(tǒng)效率很低。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]綜合現(xiàn)有各類型的升沉補償技術的優(yōu)點，克服其缺點，本實用新型的目的在于提供一種直接栗控式電液升沉補償裝置，作為利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構，能夠進行起重機提升與下放全過程的智能升沉運動補償、使起重機能夠平穩(wěn)的將負載提升離開且能夠平穩(wěn)下放至補給船甲板。
[0012]為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0013]本實用新型包括伺服電機驅(qū)動器、伺服電機、雙向液壓栗、蓄能器、快插接頭、兩個溢流閥、單出桿液壓缸、動滑輪、靜滑輪、三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和內(nèi)置式位移傳感器；由伺服電機驅(qū)動器驅(qū)動的伺服電機帶動雙向液壓栗轉(zhuǎn)動，雙向液壓栗的兩輸出端分別與單出桿液壓缸的有桿腔和無桿腔連接，在雙向液壓栗的兩輸出端間并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥；蓄能器分三路，第一路與單出桿液壓缸有桿腔側連接，第二路與快插接頭連接，第三路與第一壓力傳感器連接，雙向液壓栗的兩輸出端分別接有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，伺服電機上接有轉(zhuǎn)速傳感器，三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、內(nèi)置式位移傳感器和伺服電機驅(qū)動器分別與控制計算機連接;動滑輪連接于單出桿液壓缸的活塞桿上，靜滑輪連接于單出桿液壓缸的底部，內(nèi)置式位移傳感器安裝在單出桿液壓缸內(nèi)。
[0014]所述伺服電機、雙向液壓栗、單出桿液壓缸、蓄能器、兩個溢流閥、快插接頭、三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和內(nèi)置式位移傳感器均集成構成自治裝置。
[0015]所述動滑輪、單出桿液壓缸的活塞桿和靜滑輪位于同一條軸線上。
[0016]所述蓄能器第一路與兩個反向安裝的液控單向閥的一端連接后，兩個反向安裝的液控單向閥的另一端并聯(lián)在雙向液壓栗的兩輸出端間。
[0017]本實用新型具有的有益效果是:
[0018]本實用新型通過所述的直接栗控差動缸閉式回路構成自治裝置，集成伺服電機與液壓元件、傳感器，由控制計算機進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)機電液一體化設計，大大減少元件數(shù)量與裝置體積，無節(jié)流損失，且能進行能量回收，顯著提高能效，其結構緊湊，系統(tǒng)簡單，使用、維護方便，具有廣泛的實用性與先進性。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的實施例1的結構示意圖。
[0020]圖2是本實用新型的實施例2的結構示意圖。
[0021]圖中:1、控制計算機，2、伺服電機驅(qū)動器，3、伺服電機，4、雙向液壓栗，5、蓄能器，
6、快插接頭，7、溢流閥，8、單出桿液壓缸，9、動滑輪，1、靜滑輪，11、壓力傳感器，12、轉(zhuǎn)速傳感器，13、內(nèi)置式位移傳感器，14、液壓管路，15、電氣連接，16、液控單向閥。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0023]如圖1所示，本實用新型包括控制計算機1、伺服電機驅(qū)動器2、伺服電機3、雙向液壓栗4、蓄能器5、快插接頭6、兩個溢流閥7、單出桿液壓缸8、動滑輪9、靜滑輪10、三個壓力傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12和內(nèi)置式位移傳感器13。
[0024]由伺服電機驅(qū)動器2驅(qū)動的伺服電機3帶動雙向液壓栗4轉(zhuǎn)動，雙向液壓栗4的兩輸出端分別經(jīng)液壓管路14與單出桿液壓缸8的有桿腔和無桿腔連接，在雙向液壓栗4的兩輸出端間并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥7;蓄能器5分三路，第一路與單出桿液壓缸8有桿腔側連接，第二路與快插接頭6連接，第三路與第一壓力傳感器11連接，雙向液壓栗4的兩輸出端分別接有第二壓力傳感器11和第三壓力傳感器11，伺服電機3上接有轉(zhuǎn)速傳感器12，三個壓力傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12、內(nèi)置式位移傳感器13和伺服電機驅(qū)動器2分別經(jīng)電氣連接15與控制計算機I連接;動滑輪9連接于單出桿液壓缸8的活塞桿上，靜滑輪10連接于單出桿液壓缸8的底部，內(nèi)置式位移傳感器13安裝在單出桿液壓缸8內(nèi)。
[0025]所述伺服電機3、雙向液壓栗4、單出桿液壓缸8、蓄能器5、溢流閥7、快插接頭6、三個壓力傳感器U、轉(zhuǎn)速傳感器12、內(nèi)置式位移傳感器13和兩個液控單向閥16均集成構成自治裝置。無需液壓油源，大大減少了元件數(shù)量與裝置體積，進行電氣連接后，由控制計算機給出指令信號即可工作。
[0026]所述動滑輪9、單出桿液壓缸8的活塞桿和靜滑輪10位于同一條軸線上。
[0027]如圖1、圖2所示，所述蓄能器5第一路與兩個反向安裝的液控單向閥12的一端連接后，兩個反向安裝的液控單向閥12的另一端并聯(lián)在雙向液壓栗4的兩輸出端間。
[0028]雙向液壓栗4由伺服電機3驅(qū)動，通過控制計算機1、伺服電機驅(qū)動器2、轉(zhuǎn)速傳感器12，對伺服電機進行閉環(huán)控制。單出桿液壓缸8通過直接栗控差動缸閉式回路由雙向液壓栗4直接驅(qū)動。通過調(diào)節(jié)伺服電機3的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，分別控制雙向液壓栗4的流量大小與方向，進而驅(qū)動單出桿液壓缸8活塞桿伸出或縮回。
[0029]蓄能器5用于補償單出桿液壓缸8活塞兩側面積不相等造成的流量差異，同時可進行能量的回收?？觳褰宇^6用于在檢修時對蓄能器進行注油，補充油液損失及更換廢油。兩個溢流閥7用于防止系統(tǒng)超壓。
[0030]轉(zhuǎn)速傳感器12、三個壓力傳感器11和內(nèi)置式位移傳感器13用于采集直接栗控式電液升沉補償裝置的運行參數(shù)，并反饋至控制計算機I，用于直接栗控式電液升沉補償裝置的閉環(huán)運動控制。
[0031]單出桿液壓缸8固定于海洋平臺起重機的基座上。動滑輪9連接于單出桿液壓缸8的活塞桿上。靜滑輪10連接于單出桿液壓缸8的底部，并與動滑輪9在同一條軸線上。動滑輪9和靜滑輪10與起重機提升鋼絲繩連接。
[0032]如圖2所示，是本實用新型實施例2的直接栗控式電液升沉補償裝置，包括控制計算機1、伺服電機驅(qū)動器2、伺服電機3、雙向液壓栗4、蓄能器5、快插接頭6、兩個溢流閥7、單出桿液壓缸8、動滑輪9、靜滑輪10、三個壓力傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12、內(nèi)置式位移傳感器13、液壓管路14、電氣連接15和兩個液控單向閥16。其基本原理與如圖1所示實施例1相同，通過兩個液控單向閥16使直接栗控式電液升沉補償裝置可承受負向負載。
【主權項】
1.一種直接栗控式電液升沉補償裝置，其特征在于:包括伺服電機驅(qū)動器(2)、伺服電機(3)、雙向液壓栗(4)、蓄能器(5)、快插接頭(6)、兩個溢流閥、單出桿液壓缸(8)、動滑輪(9)、靜滑輪(10)、三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器(12)和內(nèi)置式位移傳感器(13); 由伺服電機驅(qū)動器(2)驅(qū)動的伺服電機(3)帶動雙向液壓栗(4)轉(zhuǎn)動，雙向液壓栗(4)的兩輸出端分別與單出桿液壓缸(8)的有桿腔和無桿腔連接，在雙向液壓栗(4)的兩輸出端間并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥(7);蓄能器(5)分三路，第一路與單出桿液壓缸(8)有桿腔側連接，第二路與快插接頭(6)連接，第三路與第一壓力傳感器連接，雙向液壓栗(4)的兩輸出端分別接有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，伺服電機(3)上接有轉(zhuǎn)速傳感器(12)，三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器(12)、內(nèi)置式位移傳感器(13)和伺服電機驅(qū)動器(2)分別與控制計算機(I)連接;動滑輪(9)連接于單出桿液壓缸(8)的活塞桿上，靜滑輪(10)連接于單出桿液壓缸(8)的底部，內(nèi)置式位移傳感器(13)安裝在單出桿液壓缸(8)內(nèi)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種直接栗控式電液升沉補償裝置，其特征在于:所述伺服電機(3)、雙向液壓栗(4)、單出桿液壓缸(8)、蓄能器(5)、兩個溢流閥、快插接頭(6)、三個壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器(12)和內(nèi)置式位移傳感器(13)均集成構成自治裝置。3.根據(jù)權利要求1所述的一種直接栗控式電液升沉補償裝置，其特征在于:所述動滑輪(9)、單出桿液壓缸(8)的活塞桿和靜滑輪(10)位于同一條軸線上。4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種直接栗控式電液升沉補償裝置，其特征在于:所述蓄能器(5)第一路與兩個反向安裝的液控單向閥(12)的一端連接后，兩個反向安裝的液控單向閥(12)的另一端并聯(lián)在雙向液壓栗(4)的兩輸出端間。
【文檔編號】F15B1/02GK205419559SQ201521076227
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月22日
【發(fā)明人】龔國芳, 張亞坤, 王鶴, 汪慧, 楊華勇
【申請人】浙江大學