一種直接泵控式電液升沉補(bǔ)償裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直接泵控式電液升沉補(bǔ)償裝置。伺服電機(jī)帶動(dòng)雙向液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)，其兩輸出端分別與單出桿液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔連接，在兩輸出端間還并聯(lián)兩個(gè)反向安裝的溢流閥；蓄能器與單出桿液壓缸有桿腔側(cè)、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(jī)上接有轉(zhuǎn)速傳感器，所有傳感器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與控制計(jì)算機(jī)連接；動(dòng)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(shí)用新型通過(guò)直接泵控差動(dòng)缸閉式回路構(gòu)成自治裝置，集成伺服電機(jī)與液壓元件，傳感器，由控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，無(wú)節(jié)流損失。
【專利說(shuō)明】
一種直接泵控式電液升沉補(bǔ)償裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來(lái)，全世界對(duì)能源的需求日益增加，海洋成為各國(guó)新世紀(jì)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，世界各國(guó)紛紛加大了對(duì)海洋開(kāi)發(fā)的力度。隨著海洋石油的大量開(kāi)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(jī)則是關(guān)鍵設(shè)備之一。
[0003]由于海浪運(yùn)動(dòng)造成的船體升沉運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)，極大的限制了海上起重機(jī)的作業(yè)能力，不僅會(huì)降低吊裝的就位精度，增加作業(yè)的危險(xiǎn)性，還會(huì)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞和人員的傷亡。消除海浪運(yùn)動(dòng)對(duì)起重機(jī)作業(yè)的影響成為海上起重機(jī)與地面起重機(jī)最大的技術(shù)區(qū)別。
[0004]現(xiàn)有用于消除海浪運(yùn)動(dòng)影響的發(fā)展較成熟的單元技術(shù)，如恒張力技術(shù)及升沉補(bǔ)償技術(shù)，主要是針對(duì)船載設(shè)備進(jìn)行研發(fā)的，且其控制目標(biāo)是通過(guò)連續(xù)的補(bǔ)償保持負(fù)載在水中位置恒定，而海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制目標(biāo)應(yīng)是在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，一旦貨物提升離開(kāi)甲板或放置在甲板上后，就無(wú)需再進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005]主動(dòng)式升沉補(bǔ)償技術(shù)是基于安裝于船體的傳感器對(duì)船體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于海洋平臺(tái)起重機(jī)而言，起重機(jī)作業(yè)船只不可能是同一條船，且起重機(jī)距離船只垂直距離近百米，對(duì)于船體位置信息的檢測(cè)通過(guò)在補(bǔ)給船上安裝傳感器實(shí)現(xiàn)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)采用非接觸式測(cè)量裝置。
[0006]目前國(guó)際及國(guó)內(nèi)制造商的海洋平臺(tái)起重機(jī)，解決海浪運(yùn)動(dòng)的措施仍是配置恒張力功能，升沉補(bǔ)償技術(shù)由于在海洋平臺(tái)起重機(jī)條件下船體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)不便，沒(méi)有大規(guī)模使用，但事實(shí)上對(duì)于海洋平臺(tái)起重機(jī)而言，無(wú)論是恒張力技術(shù)還是現(xiàn)有的升沉補(bǔ)償技術(shù)，只能使海洋平臺(tái)起重機(jī)的起吊過(guò)程不受船體升沉影響，而下落過(guò)程依然受到船體運(yùn)動(dòng)的影響，起重機(jī)的完整操作包含提升與下放兩個(gè)過(guò)程，因此現(xiàn)有技術(shù)只能解決問(wèn)題的一半。
[0007]綜上所述，因此現(xiàn)有單元技術(shù)直接移用到海洋平臺(tái)起重機(jī)上是不合適的。針對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)特殊的操作要求與控制要求，研發(fā)適合于海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，保證在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，不但具有實(shí)用性，且在國(guó)際上也屬前沿，能夠大幅提升我國(guó)海洋平臺(tái)起重機(jī)在關(guān)鍵技術(shù)上的不足，提升國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0008]基于以上原因，作者提出了利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，而直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置作為利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，起到關(guān)鍵作用。
[0009]現(xiàn)有的升沉補(bǔ)償裝置分為被動(dòng)式升沉補(bǔ)償與主動(dòng)式升沉補(bǔ)償兩類，其中被動(dòng)式升沉補(bǔ)償是借助氣體的彈性，被動(dòng)的對(duì)船只升沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償;主動(dòng)式升沉補(bǔ)償裝置通過(guò)檢測(cè)船只運(yùn)動(dòng)，由控制器進(jìn)行控制，對(duì)船只的升沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)的補(bǔ)償。主動(dòng)式升沉補(bǔ)償又分為以液壓缸作為執(zhí)行元件的線性補(bǔ)償、以液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件的回轉(zhuǎn)補(bǔ)償兩類。所述的直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置屬于主動(dòng)式升沉補(bǔ)償中線性補(bǔ)償技術(shù)的一種。
[0010]現(xiàn)有的主動(dòng)式線性補(bǔ)償技術(shù)，其液壓系統(tǒng)均采用閥控開(kāi)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(fù)雜，元件多，且由于節(jié)流損失，整個(gè)系統(tǒng)效率很低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]綜合現(xiàn)有各類型的升沉補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，作為利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠進(jìn)行起重機(jī)提升與下放全過(guò)程的智能升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、使起重機(jī)能夠平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板。
[0012]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0013]本實(shí)用新型包括伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、雙向液壓栗、蓄能器、快插接頭、兩個(gè)溢流閥、單出桿液壓缸、動(dòng)滑輪、靜滑輪、三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)帶動(dòng)雙向液壓栗轉(zhuǎn)動(dòng)，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(wú)桿腔連接，在雙向液壓栗的兩輸出端間并聯(lián)兩個(gè)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(cè)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(jī)上接有轉(zhuǎn)速傳感器，三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與控制計(jì)算機(jī)連接;動(dòng)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(jī)、雙向液壓栗、單出桿液壓缸、蓄能器、兩個(gè)溢流閥、快插接頭、三個(gè)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(gòu)成自治裝置。
[0015]所述動(dòng)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(gè)反向安裝的液控單向閥的一端連接后，兩個(gè)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(shí)用新型具有的有益效果是:
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)所述的直接栗控差動(dòng)缸閉式回路構(gòu)成自治裝置，集成伺服電機(jī)與液壓元件、傳感器，由控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)，大大減少元件數(shù)量與裝置體積，無(wú)節(jié)流損失，且能進(jìn)行能量回收，顯著提高能效，其結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便，具有廣泛的實(shí)用性與先進(jìn)性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、控制計(jì)算機(jī)，2、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，3、伺服電機(jī)，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(dòng)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(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型包括控制計(jì)算機(jī)1、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、伺服電機(jī)3、雙向液壓栗4、蓄能器5、快插接頭6、兩個(gè)溢流閥7、單出桿液壓缸8、動(dòng)滑輪9、靜滑輪10、三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)3帶動(dòng)雙向液壓栗4轉(zhuǎn)動(dòng)，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(wú)桿腔連接，在雙向液壓栗4的兩輸出端間并聯(lián)兩個(gè)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(cè)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(jī)3上接有轉(zhuǎn)速傳感器12，三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器2分別經(jīng)電氣連接15與控制計(jì)算機(jī)I連接;動(dòng)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(jī)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(gè)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(gè)液控單向閥16均集成構(gòu)成自治裝置。無(wú)需液壓油源，大大減少了元件數(shù)量與裝置體積，進(jìn)行電氣連接后，由控制計(jì)算機(jī)給出指令信號(hào)即可工作。
[0026]所述動(dòng)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(gè)反向安裝的液控單向閥12的一端連接后，兩個(gè)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(jī)3驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)1、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、轉(zhuǎn)速傳感器12，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。單出桿液壓缸8通過(guò)直接栗控差動(dòng)缸閉式回路由雙向液壓栗4直接驅(qū)動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)伺服電機(jī)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(jìn)而驅(qū)動(dòng)單出桿液壓缸8活塞桿伸出或縮回。
[0029]蓄能器5用于補(bǔ)償單出桿液壓缸8活塞兩側(cè)面積不相等造成的流量差異，同時(shí)可進(jìn)行能量的回收?？觳褰宇^6用于在檢修時(shí)對(duì)蓄能器進(jìn)行注油，補(bǔ)充油液損失及更換廢油。兩個(gè)溢流閥7用于防止系統(tǒng)超壓。
[0030]轉(zhuǎn)速傳感器12、三個(gè)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(bǔ)償裝置的運(yùn)行參數(shù)，并反饋至控制計(jì)算機(jī)I，用于直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制。
[0031]單出桿液壓缸8固定于海洋平臺(tái)起重機(jī)的基座上。動(dòng)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(dòng)滑輪9在同一條軸線上。動(dòng)滑輪9和靜滑輪10與起重機(jī)提升鋼絲繩連接。
[0032]如圖2所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例2的直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，包括控制計(jì)算機(jī)1、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、伺服電機(jī)3、雙向液壓栗4、蓄能器5、快插接頭6、兩個(gè)溢流閥7、單出桿液壓缸8、動(dòng)滑輪9、靜滑輪10、三個(gè)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(gè)液控單向閥16。其基本原理與如圖1所示實(shí)施例1相同，通過(guò)兩個(gè)液控單向閥16使直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置可承受負(fù)向負(fù)載。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于:包括伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)、伺服電機(jī)(3)、雙向液壓栗(4)、蓄能器(5)、快插接頭(6)、兩個(gè)溢流閥、單出桿液壓缸(8)、動(dòng)滑輪(9)、靜滑輪(10)、三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)(3)帶動(dòng)雙向液壓栗(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(wú)桿腔連接，在雙向液壓栗(4)的兩輸出端間并聯(lián)兩個(gè)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(cè)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(jī)(3)上接有轉(zhuǎn)速傳感器(12)，三個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)分別與控制計(jì)算機(jī)(I)連接;動(dòng)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(quán)利要求1所述的一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述伺服電機(jī)(3)、雙向液壓栗(4)、單出桿液壓缸(8)、蓄能器(5)、兩個(gè)溢流閥、快插接頭(6)、三個(gè)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(gòu)成自治裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述動(dòng)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(quán)利要求1或2或3所述的一種直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述蓄能器(5)第一路與兩個(gè)反向安裝的液控單向閥(12)的一端連接后，兩個(gè)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(hào)】F15B1/02GK205419559SQ201521076227
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日
【發(fā)明人】龔國(guó)芳, 張亞坤, 王鶴, 汪慧, 楊華勇
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)