一种直接泵控式电液升沉补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直接泵控式电液升沉补偿装置。伺服电机带动双向液压泵转动，其两输出端分别与单出杆液压缸的有杆腔和无杆腔连接，在两输出端间还并联两个反向安装的溢流阀；蓄能器与单出杆液压缸有杆腔侧、快插接头连接和第一压力传感器连接，双向液压泵的两输出端分别接有第二压力、第三压力传感器，伺服电机上接有转速传感器，所有传感器和伺服电机驱动器分别与控制计算机连接；动滑轮连接于单出杆液压缸的活塞杆上，静滑轮连接于单出杆液压缸的底部，内置式位移传感器安装在单出杆液压缸内。本实用新型通过直接泵控差动缸闭式回路构成自治装置，集成伺服电机与液压元件，传感器，由控制计算机进行闭环控制，无节流损失。
【专利说明】
一种直接泵控式电液升沉补偿装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及起重机升沉补偿控制系统，尤其是涉及一种直接栗控式电液升沉补偿装置。
【背景技术】
[0002]21世纪以来，全世界对能源的需求日益增加，海洋成为各国新世纪能源战略的重点，世界各国纷纷加大了对海洋开发的力度。随着海洋石油的大量开发，大型海上工程也蓬勃发展，在这些工程中海上起重机则是关键设备之一。
[0003]由于海浪运动造成的船体升沉运动与摆动，极大的限制了海上起重机的作业能力，不仅会降低吊装的就位精度，增加作业的危险性，还会在结构上产生附加动载荷，严重时会导致设备的损坏和人员的伤亡。消除海浪运动对起重机作业的影响成为海上起重机与地面起重机最大的技术区别。
[0004]现有用于消除海浪运动影响的发展较成熟的单元技术，如恒张力技术及升沉补偿技术，主要是针对船载设备进行研发的，且其控制目标是通过连续的补偿保持负载在水中位置恒定，而海洋平台起重机的控制目标应是在海浪运动的条件下，不受船体升沉运动的影响，平稳的将负载提升离开且能够平稳下放至补给船甲板，一旦货物提升离开甲板或放置在甲板上后，就无需再进行补偿。
[0005]主动式升沉补偿技术是基于安装于船体的传感器对船体运动的检测实现的，而对于海洋平台起重机而言，起重机作业船只不可能是同一条船，且起重机距离船只垂直距离近百米，对于船体位置信息的检测通过在补给船上安装传感器实现是不现实的，应采用非接触式测量装置。
[0006]目前国际及国内制造商的海洋平台起重机，解决海浪运动的措施仍是配置恒张力功能，升沉补偿技术由于在海洋平台起重机条件下船体运动检测不便，没有大规模使用，但事实上对于海洋平台起重机而言，无论是恒张力技术还是现有的升沉补偿技术，只能使海洋平台起重机的起吊过程不受船体升沉影响，而下落过程依然受到船体运动的影响，起重机的完整操作包含提升与下放两个过程，因此现有技术只能解决问题的一半。
[0007]综上所述，因此现有单元技术直接移用到海洋平台起重机上是不合适的。针对海洋平台起重机特殊的操作要求与控制要求，研发适合于海洋平台起重机的运动控制系统，保证在海浪运动的条件下，不受船体升沉运动的影响，平稳的将负载提升离开且能够平稳下放至补给船甲板，不但具有实用性，且在国际上也属前沿，能够大幅提升我国海洋平台起重机在关键技术上的不足，提升国际市场竞争力。
[0008]基于以上原因，作者提出了利用视频测距的海洋平台起重机升沉补偿运动控制系统及方法，而直接栗控式电液升沉补偿装置作为利用视频测距的海洋平台起重机升沉补偿运动控制系统及方法的执行机构，起到关键作用。
[0009]现有的升沉补偿装置分为被动式升沉补偿与主动式升沉补偿两类，其中被动式升沉补偿是借助气体的弹性，被动的对船只升沉运动进行补偿;主动式升沉补偿装置通过检测船只运动，由控制器进行控制，对船只的升沉运动进行主动的补偿。主动式升沉补偿又分为以液压缸作为执行元件的线性补偿、以液压马达作为执行元件的回转补偿两类。所述的直接栗控式电液升沉补偿装置属于主动式升沉补偿中线性补偿技术的一种。
[0010]现有的主动式线性补偿技术，其液压系统均采用阀控开式回路，需要配备液压油源、液压阀组才能工作，不但体积庞大，管路连接复杂，元件多，且由于节流损失，整个系统效率很低。
【实用新型内容】
[0011]综合现有各类型的升沉补偿技术的优点，克服其缺点，本实用新型的目的在于提供一种直接栗控式电液升沉补偿装置，作为利用视频测距的海洋平台起重机升沉补偿运动控制系统的执行机构，能够进行起重机提升与下放全过程的智能升沉运动补偿、使起重机能够平稳的将负载提升离开且能够平稳下放至补给船甲板。
[0012]为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0013]本实用新型包括伺服电机驱动器、伺服电机、双向液压栗、蓄能器、快插接头、两个溢流阀、单出杆液压缸、动滑轮、静滑轮、三个压力传感器、转速传感器和内置式位移传感器；由伺服电机驱动器驱动的伺服电机带动双向液压栗转动，双向液压栗的两输出端分别与单出杆液压缸的有杆腔和无杆腔连接，在双向液压栗的两输出端间并联两个反向安装的溢流阀；蓄能器分三路，第一路与单出杆液压缸有杆腔侧连接，第二路与快插接头连接，第三路与第一压力传感器连接，双向液压栗的两输出端分别接有第二压力传感器和第三压力传感器，伺服电机上接有转速传感器，三个压力传感器、转速传感器、内置式位移传感器和伺服电机驱动器分别与控制计算机连接;动滑轮连接于单出杆液压缸的活塞杆上，静滑轮连接于单出杆液压缸的底部，内置式位移传感器安装在单出杆液压缸内。
[0014]所述伺服电机、双向液压栗、单出杆液压缸、蓄能器、两个溢流阀、快插接头、三个压力传感器、转速传感器和内置式位移传感器均集成构成自治装置。
[0015]所述动滑轮、单出杆液压缸的活塞杆和静滑轮位于同一条轴线上。
[0016]所述蓄能器第一路与两个反向安装的液控单向阀的一端连接后，两个反向安装的液控单向阀的另一端并联在双向液压栗的两输出端间。
[0017]本实用新型具有的有益效果是:
[0018]本实用新型通过所述的直接栗控差动缸闭式回路构成自治装置，集成伺服电机与液压元件、传感器，由控制计算机进行闭环控制，实现机电液一体化设计，大大减少元件数量与装置体积，无节流损失，且能进行能量回收，显著提高能效，其结构紧凑，系统简单，使用、维护方便，具有广泛的实用性与先进性。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的实施例1的结构示意图。
[0020]图2是本实用新型的实施例2的结构示意图。
[0021]图中:1、控制计算机，2、伺服电机驱动器，3、伺服电机，4、双向液压栗，5、蓄能器，
6、快插接头，7、溢流阀，8、单出杆液压缸，9、动滑轮，1、静滑轮，11、压力传感器，12、转速传感器，13、内置式位移传感器，14、液压管路，15、电气连接，16、液控单向阀。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0023]如图1所示，本实用新型包括控制计算机1、伺服电机驱动器2、伺服电机3、双向液压栗4、蓄能器5、快插接头6、两个溢流阀7、单出杆液压缸8、动滑轮9、静滑轮10、三个压力传感器11、转速传感器12和内置式位移传感器13。
[0024]由伺服电机驱动器2驱动的伺服电机3带动双向液压栗4转动，双向液压栗4的两输出端分别经液压管路14与单出杆液压缸8的有杆腔和无杆腔连接，在双向液压栗4的两输出端间并联两个反向安装的溢流阀7;蓄能器5分三路，第一路与单出杆液压缸8有杆腔侧连接，第二路与快插接头6连接，第三路与第一压力传感器11连接，双向液压栗4的两输出端分别接有第二压力传感器11和第三压力传感器11，伺服电机3上接有转速传感器12，三个压力传感器11、转速传感器12、内置式位移传感器13和伺服电机驱动器2分别经电气连接15与控制计算机I连接;动滑轮9连接于单出杆液压缸8的活塞杆上，静滑轮10连接于单出杆液压缸8的底部，内置式位移传感器13安装在单出杆液压缸8内。
[0025]所述伺服电机3、双向液压栗4、单出杆液压缸8、蓄能器5、溢流阀7、快插接头6、三个压力传感器U、转速传感器12、内置式位移传感器13和两个液控单向阀16均集成构成自治装置。无需液压油源，大大减少了元件数量与装置体积，进行电气连接后，由控制计算机给出指令信号即可工作。
[0026]所述动滑轮9、单出杆液压缸8的活塞杆和静滑轮10位于同一条轴线上。
[0027]如图1、图2所示，所述蓄能器5第一路与两个反向安装的液控单向阀12的一端连接后，两个反向安装的液控单向阀12的另一端并联在双向液压栗4的两输出端间。
[0028]双向液压栗4由伺服电机3驱动，通过控制计算机1、伺服电机驱动器2、转速传感器12，对伺服电机进行闭环控制。单出杆液压缸8通过直接栗控差动缸闭式回路由双向液压栗4直接驱动。通过调节伺服电机3的转速与转向，分别控制双向液压栗4的流量大小与方向，进而驱动单出杆液压缸8活塞杆伸出或缩回。
[0029]蓄能器5用于补偿单出杆液压缸8活塞两侧面积不相等造成的流量差异，同时可进行能量的回收。快插接头6用于在检修时对蓄能器进行注油，补充油液损失及更换废油。两个溢流阀7用于防止系统超压。
[0030]转速传感器12、三个压力传感器11和内置式位移传感器13用于采集直接栗控式电液升沉补偿装置的运行参数，并反馈至控制计算机I，用于直接栗控式电液升沉补偿装置的闭环运动控制。
[0031]单出杆液压缸8固定于海洋平台起重机的基座上。动滑轮9连接于单出杆液压缸8的活塞杆上。静滑轮10连接于单出杆液压缸8的底部，并与动滑轮9在同一条轴线上。动滑轮9和静滑轮10与起重机提升钢丝绳连接。
[0032]如图2所示，是本实用新型实施例2的直接栗控式电液升沉补偿装置，包括控制计算机1、伺服电机驱动器2、伺服电机3、双向液压栗4、蓄能器5、快插接头6、两个溢流阀7、单出杆液压缸8、动滑轮9、静滑轮10、三个压力传感器11、转速传感器12、内置式位移传感器13、液压管路14、电气连接15和两个液控单向阀16。其基本原理与如图1所示实施例1相同，通过两个液控单向阀16使直接栗控式电液升沉补偿装置可承受负向负载。
【主权项】
1.一种直接栗控式电液升沉补偿装置，其特征在于:包括伺服电机驱动器(2)、伺服电机(3)、双向液压栗(4)、蓄能器(5)、快插接头(6)、两个溢流阀、单出杆液压缸(8)、动滑轮(9)、静滑轮(10)、三个压力传感器、转速传感器(12)和内置式位移传感器(13); 由伺服电机驱动器(2)驱动的伺服电机(3)带动双向液压栗(4)转动，双向液压栗(4)的两输出端分别与单出杆液压缸(8)的有杆腔和无杆腔连接，在双向液压栗(4)的两输出端间并联两个反向安装的溢流阀(7);蓄能器(5)分三路，第一路与单出杆液压缸(8)有杆腔侧连接，第二路与快插接头(6)连接，第三路与第一压力传感器连接，双向液压栗(4)的两输出端分别接有第二压力传感器和第三压力传感器，伺服电机(3)上接有转速传感器(12)，三个压力传感器、转速传感器(12)、内置式位移传感器(13)和伺服电机驱动器(2)分别与控制计算机(I)连接;动滑轮(9)连接于单出杆液压缸(8)的活塞杆上，静滑轮(10)连接于单出杆液压缸(8)的底部，内置式位移传感器(13)安装在单出杆液压缸(8)内。2.根据权利要求1所述的一种直接栗控式电液升沉补偿装置，其特征在于:所述伺服电机(3)、双向液压栗(4)、单出杆液压缸(8)、蓄能器(5)、两个溢流阀、快插接头(6)、三个压力传感器、转速传感器(12)和内置式位移传感器(13)均集成构成自治装置。3.根据权利要求1所述的一种直接栗控式电液升沉补偿装置，其特征在于:所述动滑轮(9)、单出杆液压缸(8)的活塞杆和静滑轮(10)位于同一条轴线上。4.根据权利要求1或2或3所述的一种直接栗控式电液升沉补偿装置，其特征在于:所述蓄能器(5)第一路与两个反向安装的液控单向阀(12)的一端连接后，两个反向安装的液控单向阀(12)的另一端并联在双向液压栗(4)的两输出端间。
【文档编号】F15B1/02GK205419559SQ201521076227
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月22日
【发明人】龚国芳, 张亚坤, 王鹤, 汪慧, 杨华勇
【申请人】浙江大学