二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，具有補(bǔ)償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強(qiáng)，補(bǔ)償精度高，穩(wěn)定性高可調(diào)節(jié)范圍大特點(diǎn)，適合多種噸位的和不同海況下作業(yè)的起重機(jī)波浪補(bǔ)償系統(tǒng)。其技術(shù)方案為：采用二次馬達(dá)進(jìn)行控制，通過(guò)擺動(dòng)二次馬達(dá)擺角進(jìn)行正反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，加大了響應(yīng)速度，二次馬達(dá)角速度傳感器輸出的角位移及伺服缸位移傳感器反饋的實(shí)際波浪位移所形成的閉環(huán)回路進(jìn)行閉環(huán)控制補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度。二次馬達(dá)伺服缸控制單元的蓄能器來(lái)確?？刂频姆€(wěn)定性。制動(dòng)單元采用雙電磁換向閥增加系統(tǒng)安全性。二次馬達(dá)主油口采用二通插裝閥來(lái)控制在保證安全的同時(shí)減小壓損。通過(guò)充氮?dú)饪刂茊卧{(diào)節(jié)氣瓶壓力來(lái)適應(yīng)多種海況作業(yè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電液控制技術(shù)為特征的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及采用二次馬達(dá)進(jìn)行控制的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]波浪補(bǔ)償是指因海面起伏引起作業(yè)裝備產(chǎn)生波動(dòng)而進(jìn)行的補(bǔ)償校正。主要應(yīng)用于海上補(bǔ)給、海洋鉆井、有纜海底機(jī)器人安裝作業(yè)、深海探測(cè)等方面。由于海浪起伏的影響，起重機(jī)負(fù)載隨著波浪產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，負(fù)載物資可能會(huì)引起碰撞或增加海上作業(yè)困難，從而不能有效安全作業(yè)。
[0003]具備波浪補(bǔ)償功能的起重裝備可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，更大程度拓寬各海況作業(yè)時(shí)間，增強(qiáng)海上作業(yè)的安全性、高效性和可靠性?，F(xiàn)有波浪補(bǔ)償系統(tǒng)主要有被動(dòng)補(bǔ)償和主動(dòng)補(bǔ)償兩種形式。被動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)通常采購(gòu)油缸連接蓄能器組成的類(lèi)彈簧裝置，這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，但穩(wěn)定性低可調(diào)節(jié)范圍小，海上自適應(yīng)性差，一般應(yīng)用在海況等級(jí)低，補(bǔ)償精度要求不高，起重噸位較小的起重機(jī)上。
[0004]主動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)通常根據(jù)波浪起伏提供正反方向的動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償船體直線位移的目的，這種方法可裝機(jī)噸位大，適應(yīng)海況能力較高，調(diào)節(jié)范圍大，可操作性強(qiáng)，但補(bǔ)償響應(yīng)慢，整機(jī)制造成本昂貴，系統(tǒng)能耗大，不適合較高精度作業(yè)使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決上述問(wèn)題，提供了一種二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，具有補(bǔ)償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強(qiáng)，補(bǔ)償精度高，穩(wěn)定性高可調(diào)節(jié)范圍大特點(diǎn)，適合多種噸位的和不同海況下作業(yè)的起重機(jī)波浪補(bǔ)償系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型揭示了一種二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，包括液壓動(dòng)力源、二次馬達(dá)制動(dòng)單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補(bǔ)償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動(dòng)力源分別連接二次馬達(dá)制動(dòng)單元和二次馬達(dá)伺服缸控制單
J L.ο
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，液壓動(dòng)力源給二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器充液儲(chǔ)備液壓能，二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器的出口并聯(lián)連接壓力繼電器、溢流閥和球閥，在二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器之后安裝減壓閥，減壓閥的出口連接二位四通換向閥，二位四通換向閥和單向截止閥并聯(lián)連接，單向截止閥的出口并聯(lián)連接壓力繼電器和二次馬達(dá)制動(dòng)器。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，在二次馬達(dá)伺服缸控制單元中，單向閥出口連接高壓過(guò)濾器，高壓過(guò)濾器的出口連接蓄能器組、二位四通換向閥以及伺服閥，伺服閥連接控制馬達(dá)伺服缸。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，在馬達(dá)上同時(shí)安裝角速度傳感器以及伺服缸位移傳感器。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，蓄能器補(bǔ)償單元采用活塞蓄能器與氮?dú)馄窟B接，同時(shí)安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補(bǔ)償單元中還設(shè)有充氮控制模塊。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元中的二位四通換向閥控制二通插裝閥的啟閉，二通插裝閥的出口安裝兩個(gè)單向閥給二次馬達(dá)低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)油，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)二次馬達(dá)高壓側(cè)壓力。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的一實(shí)施例，系統(tǒng)還配備冷卻補(bǔ)油單元。
[0014]本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實(shí)用新型采用二次馬達(dá)進(jìn)行控制，通過(guò)擺動(dòng)二次馬達(dá)擺角進(jìn)行正反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，加大了響應(yīng)速度，二次馬達(dá)角速度傳感器輸出的角位移及伺服缸位移傳感器反饋的實(shí)際波浪位移所形成的閉環(huán)回路進(jìn)行閉環(huán)控制補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度。二次馬達(dá)伺服缸控制單元的蓄能器來(lái)確?？刂频姆€(wěn)定性。制動(dòng)單元采用雙電磁換向閥增加系統(tǒng)安全性。二次馬達(dá)主油口采用二通插裝閥來(lái)控制在保證安全的同時(shí)減小壓損。通過(guò)充氮?dú)饪刂茊卧{(diào)節(jié)氣瓶壓力來(lái)適應(yīng)多種海況作業(yè)。相比傳統(tǒng)技術(shù)，本實(shí)用新型具有普通起重機(jī)功能外同時(shí)具備恒張力功能和波浪補(bǔ)償功能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1示出了本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的液壓原理圖。
[0016]圖2示出了本實(shí)用新型的二次馬達(dá)控制圖。
[0017]圖3A和3B示出了本實(shí)用新型的波浪補(bǔ)償系統(tǒng)吊機(jī)機(jī)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
[0019]如圖1所示，二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力源、二次馬達(dá)制動(dòng)單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補(bǔ)償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動(dòng)力源分別連接二次馬達(dá)制動(dòng)單元和二次馬達(dá)伺服缸控制單元。較佳的，系統(tǒng)還配備冷卻補(bǔ)油單元13。
[0020]液壓動(dòng)力源給二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器充液儲(chǔ)備液壓能，二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器111的出口并聯(lián)連接壓力繼電器91、溢流閥和球閥，在二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器112之后安裝減壓閥6，減壓閥6的出口連接二位四通換向閥21 (也稱(chēng)為二位四通電磁換向閥)，二位四通換向閥21和單向截止閥14并聯(lián)連接，單向截止閥14的出口并聯(lián)連接壓力繼電器91和二次馬達(dá)制動(dòng)器。
[0021]在二次馬達(dá)伺服缸控制單元中，單向閥出口連接高壓過(guò)濾器4，高壓過(guò)濾器4的出口連接蓄能器組、二位四通換向閥21以及伺服閥，伺服閥連接控制馬達(dá)伺服缸。在馬達(dá)上同時(shí)安裝角速度傳感器以及伺服缸位移傳感器。
[0022]蓄能器補(bǔ)償單元采用活塞蓄能器12與氮?dú)馄?連接，同時(shí)安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補(bǔ)償單元中還設(shè)有充氮控制模塊10。
[0023]二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元中的二位四通電磁換向閥21控制二通插裝閥161和162的啟閉，二通插裝閥161和162的出口安裝兩個(gè)單向閥給二次馬達(dá)17低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)油，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)二次馬達(dá)17高壓側(cè)壓力。
[0024]在二次馬達(dá)17控制油源進(jìn)口處安裝高壓過(guò)濾器4不僅可以保持控制油源的清潔度有利于增加控制元件的壽命，而且有利于保持波浪補(bǔ)償?shù)目刂凭群拖到y(tǒng)的靈敏性。蓄能器111除了蓄存液壓能外還可吸收波動(dòng)液動(dòng)力保證二次馬達(dá)比例閥22控制的平穩(wěn)性，用壓力繼電器91來(lái)檢測(cè)控制油源壓力是否滿(mǎn)足。二位四通電磁換向閥21作為二次馬達(dá)伺服缸控制的使能信號(hào)，通過(guò)減壓閥6可以得到適合制動(dòng)器18的壓力。蓄能器112安裝在減壓閥6進(jìn)口處最大限度增加蓄能器儲(chǔ)能容量。電磁換向閥151及152同時(shí)控制制動(dòng)器確保系統(tǒng)安全性。單向截止閥14來(lái)減緩制動(dòng)器關(guān)閉時(shí)間防止沖擊。壓力繼電器93自動(dòng)檢測(cè)制動(dòng)器啟閉狀態(tài)。用冷卻補(bǔ)油單元13對(duì)液壓二次馬達(dá)低壓端進(jìn)行補(bǔ)油及冷卻系統(tǒng)溫度，可通過(guò)計(jì)算不同噸位的起重機(jī)配置相應(yīng)氮?dú)馄?和二次馬達(dá)17的規(guī)格和數(shù)量。充氮控制模塊10則根據(jù)不同海況和補(bǔ)償精度給氮?dú)馄?充對(duì)應(yīng)壓力的氮?dú)?。氮?dú)馄?出口連接活塞蓄能器12，壓力傳感器84實(shí)時(shí)采集當(dāng)前氮?dú)鈮毫Χ鴫毫鞲衅?1則實(shí)時(shí)采集活塞蓄能器12儲(chǔ)存油液的壓力值。電磁換向閥153及154分別控制二通插裝閥161及162啟閉情況。二通插裝閥161出口連接壓力傳感器83及二通插裝閥162出口連接壓力傳感器82可以采集二次馬達(dá)高壓端及低壓端的壓力，根據(jù)二次馬達(dá)高低端的壓差可以準(zhǔn)確計(jì)算出二次馬達(dá)輸出扭矩，二次馬達(dá)前端安裝單向閥33和單向閥34對(duì)馬達(dá)低壓端進(jìn)行補(bǔ)油，有效防止馬達(dá)出現(xiàn)吸空現(xiàn)象。二次馬達(dá)速度傳感器19及二次馬達(dá)伺服缸位移傳感器20比較精確反饋二次馬達(dá)的控制及運(yùn)行狀態(tài)，其反饋控制框圖如圖2所示，當(dāng)非工作狀態(tài)系統(tǒng)需要維護(hù)時(shí)可操作球閥71，73及75放掉對(duì)應(yīng)蓄能器壓力確保安全情況下進(jìn)行維護(hù)。
[0025]作業(yè)前確認(rèn)各元件及電氣信號(hào)是否正常，并根據(jù)當(dāng)前的海況，通過(guò)充氮?dú)饽K10給氮?dú)馄拷M2充一定壓力值的氮?dú)?，并通過(guò)壓力傳感器84檢查氮?dú)馐欠褚呀?jīng)充到合適壓力。啟動(dòng)泵站動(dòng)力源1，泵站給系統(tǒng)預(yù)加載，通過(guò)壓力繼電器91常閉發(fā)訊可知控制油源蓄能器111加載完成，壓力繼電器92常閉發(fā)訊可知馬達(dá)制動(dòng)單元蓄能器112加載完成。壓力傳感器81實(shí)時(shí)采集活塞式蓄能器12的充液壓力情況。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，動(dòng)力源I處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)耗能較少。當(dāng)任何壓力繼電器常開(kāi)發(fā)訊時(shí)或壓力傳感器81采集到活塞蓄能器壓力過(guò)低時(shí)動(dòng)力源I恢復(fù)加載狀態(tài)，直到滿(mǎn)足所需壓力條件根據(jù)實(shí)際情況延時(shí)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。在設(shè)備作業(yè)時(shí)可以選擇起重機(jī)主起升“吊機(jī)普通模式”、“恒張力模式”、“波浪補(bǔ)償控制模式”這幾種主要模式:
[0026]當(dāng)司機(jī)按下“普通吊機(jī)模式”按鈕后，“普通吊機(jī)模式”被激活，綠色指示燈亮，同時(shí)壓力傳感器81采集壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)。電磁閥153，154及21得電，此時(shí)馬達(dá)處于可控狀態(tài)。接收司機(jī)操作手柄通過(guò)斜坡信號(hào)發(fā)出給比例閥22，同時(shí)電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊。制動(dòng)器18打開(kāi)，起重機(jī)隨著手柄輸出做速度控制。
[0027]當(dāng)司機(jī)按下“恒張力模式”按鈕后，“恒張力模式”被激活，綠色指示燈亮，同時(shí)壓力傳感器81采集壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電磁閥153，154及21得電。司機(jī)通過(guò)電位計(jì)旋鈕輸入到PLC，由PLC發(fā)出的扭矩命令控制信號(hào)，做絞車(chē)的扭矩閉環(huán)控制。同時(shí)電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊，制動(dòng)器18打開(kāi)。PLC采集吊機(jī)的重量傳感器的數(shù)值、鋼絲繩的圈數(shù)進(jìn)行實(shí)際的扭矩計(jì)算，根據(jù)PLC輸入的命令值和實(shí)際反饋值做二次馬達(dá)的擺角控制。
[0028]在吊機(jī)使用“波浪補(bǔ)償模式”前，需要先使用吊機(jī)的“普通模式”起吊貨物，調(diào)整好系統(tǒng)的氮?dú)馄績(jī)?nèi)的氮?dú)鈮毫χ档筋A(yù)定值，然后才可以啟動(dòng)“波浪補(bǔ)償模式”。在這種模式下檢測(cè)船姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制器MRU輸出的信號(hào)給PLC做速度控制，當(dāng)司機(jī)按下“波浪補(bǔ)償模式”按鈕后，“波浪補(bǔ)償模式”被激活，綠色指示燈亮。壓力傳感器81采集壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電磁閥153，154及21得電，同時(shí)電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊，制動(dòng)器18打開(kāi)，司機(jī)控制手柄通過(guò)PLC發(fā)出的速度命令控制信號(hào)，做起重機(jī)的速度控制閉環(huán)控制。當(dāng)運(yùn)動(dòng)控制器MRU檢查到船體隨著波浪下降時(shí)，馬達(dá)擺角增加，起重機(jī)做收繩動(dòng)作。當(dāng)運(yùn)動(dòng)控制器MRU檢查到船體隨著波浪上升時(shí)，馬達(dá)擺角較小，起重機(jī)做放繩子動(dòng)作。通過(guò)改變馬達(dá)擺角迅速補(bǔ)償波浪所造成物體上下波動(dòng)，從而達(dá)到在一定范圍內(nèi)保證重物的相對(duì)位置不變。
[0029]圖3A和3B示出了示出了本實(shí)用新型的波浪補(bǔ)償系統(tǒng)吊機(jī)機(jī)構(gòu)，這個(gè)吊機(jī)結(jié)構(gòu)包括了臂架la、回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)2a、起重機(jī)底座3a、起升機(jī)構(gòu)4a、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5a、主變幅油缸6a、起升纏繞系統(tǒng)7a、副變幅油缸8a、司機(jī)室9a和液壓站10a。
[0030]本實(shí)用新型波浪補(bǔ)償系統(tǒng)通過(guò)改變馬達(dá)的擺角度閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)重物的位移補(bǔ)償，不僅僅具有普通吊機(jī)的功能，而且能有效的實(shí)現(xiàn)恒張力控制和響應(yīng)快精度高的波浪補(bǔ)償控制。所采用的液壓系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，補(bǔ)償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強(qiáng)，補(bǔ)償精度高，穩(wěn)定性較好，能滿(mǎn)足多種海況下作業(yè)。
[0031]提供對(duì)本公開(kāi)的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本公開(kāi)。對(duì)本公開(kāi)的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是顯而易見(jiàn)的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會(huì)脫離本公開(kāi)的精神或范圍。由此，本公開(kāi)并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計(jì)，而是應(yīng)被授予與本文中所公開(kāi)的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓動(dòng)力源、二次馬達(dá)制動(dòng)單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補(bǔ)償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動(dòng)力源分別連接二次馬達(dá)制動(dòng)單元和二次馬達(dá)伺服缸控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，液壓動(dòng)力源給二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器充液儲(chǔ)備液壓能，二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器的出口并聯(lián)連接壓力繼電器、溢流閥和球閥，在二次馬達(dá)制動(dòng)單元的蓄能器之后安裝減壓閥，減壓閥的出口連接二位四通換向閥，二位四通換向閥和單向截止閥并聯(lián)連接，單向截止閥的出口并聯(lián)連接壓力繼電器和二次馬達(dá)制動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，在二次馬達(dá)伺服缸控制單元中，單向閥出口連接高壓過(guò)濾器，高壓過(guò)濾器的出口連接蓄能器組、二位四通換向閥以及伺服閥，伺服閥連接控制馬達(dá)伺服缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，在馬達(dá)上同時(shí)安裝角速度傳感器以及伺服缸位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，蓄能器補(bǔ)償單元采用活塞蓄能器與氮?dú)馄窟B接，同時(shí)安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補(bǔ)償單元中還設(shè)有充氮控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，二次馬達(dá)A/B口油路控制單元中的二位四通換向閥控制二通插裝閥的啟閉，二通插裝閥的出口安裝兩個(gè)單向閥給二次馬達(dá)低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)油，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)二次馬達(dá)高壓側(cè)壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還配備冷卻補(bǔ)油單元。
【文檔編號(hào)】B66C23/62GK204150975SQ201420599459
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】葉建華, 黨琪, 李達(dá)平 申請(qǐng)人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司