本發(fā)明涉及一種半主動(dòng)式升沉補(bǔ)償裝置液壓控制系統(tǒng)，屬于海洋能源開(kāi)采控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

浮船式式鉆井平臺(tái)是深海鉆井的主要設(shè)備，具有移動(dòng)靈活、適應(yīng)水深大、自持能力強(qiáng)、載重儲(chǔ)藏量大等優(yōu)點(diǎn)。鉆井平臺(tái)在波浪的作用下產(chǎn)生的上下升沉運(yùn)動(dòng)將引起井架及大鉤上懸吊著的整個(gè)鉆桿周期性上下運(yùn)動(dòng)，使得鉆頭與井底之間的鉆進(jìn)壓力變化，甚至當(dāng)鉆壓減小到一定程度，會(huì)使鉆頭脫離井底，無(wú)法繼續(xù)正常鉆進(jìn)，降低鉆頭和鉆桿的壽命，產(chǎn)生安全生產(chǎn)隱患，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須對(duì)浮船式鉆進(jìn)平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。游車大鉤補(bǔ)償不需要專門(mén)的井架，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，補(bǔ)償方便等優(yōu)點(diǎn)，在油氣勘探開(kāi)發(fā)中應(yīng)用較廣泛。但現(xiàn)有的被動(dòng)、主動(dòng)、半主動(dòng)補(bǔ)償裝置分別存在精度低、耗能大、液壓系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半主動(dòng)式升沉補(bǔ)償液壓控制系統(tǒng)，用于游車大鉤升沉補(bǔ)償裝置，解決現(xiàn)有補(bǔ)償技術(shù)中耗能大，補(bǔ)償精度低，液壓系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，提供一種半主動(dòng)式升沉補(bǔ)償裝置液壓控制系統(tǒng)，包括油箱、電機(jī)、變量泵、電磁溢流閥、背壓閥、單向閥、電液比例方向閥、補(bǔ)償液壓缸、大鉤，鋼絲繩，動(dòng)滑輪，分流集流閥、輔助液壓缸、主動(dòng)液壓缸、氣液蓄能器、工作氣瓶、放氣閥、二位二通比例閥、高壓氣瓶，其中，補(bǔ)償液壓缸的活塞桿通過(guò)動(dòng)滑輪組與大鉤相連，補(bǔ)償液壓缸的無(wú)桿腔通過(guò)分流集流閥與輔助液壓缸有桿腔連接，補(bǔ)償液壓缸有桿腔預(yù)裝一定油液與空氣相通，輔助液壓缸無(wú)桿腔與氣液蓄能器通過(guò)油管連接，氣液蓄能器氣囊口連接工作氣瓶，氣液蓄能器與高壓氣瓶管路上串聯(lián)二位二通比例閥，二位二通比例閥處于常閉狀態(tài)，氣液蓄能器與二位二通比例閥管路上并聯(lián)有放氣閥，輔助液壓缸的活塞桿與主動(dòng)液壓缸的活塞桿連接在一起，電液比例方向閥的A口與主動(dòng)液壓缸的有桿腔通過(guò)油管相連，電液比例方向閥的B口與主動(dòng)液壓缸的無(wú)桿腔通過(guò)油管相連，電液比例方向閥的P口與液壓泵通過(guò)油管相連，在電液比例方向閥與液壓泵的管路上串聯(lián)有單向閥，在電液比例方向閥與液壓泵的管路上并聯(lián)有電磁溢流閥，電磁溢流閥的另一端接回油箱，液壓泵由變頻電機(jī)帶動(dòng)，電液比例方向閥的T口接回油箱，電液比例方向閥與油箱的管路上串聯(lián)有背壓閥。

本發(fā)明的有益效果是采用了輔助液壓缸與囊式氣液蓄能器串聯(lián)的方式，取代了傳統(tǒng)補(bǔ)償裝置上的活塞式氣液蓄能器，解決了漏油、不能吸收脈動(dòng)和壓力沖擊問(wèn)題；分流集流閥的應(yīng)用保證了兩補(bǔ)償液壓缸的同步升降；變量泵能根據(jù)信號(hào)調(diào)節(jié)排量，起到節(jié)能作用；二位二通比例閥能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的變化對(duì)氣液蓄能器進(jìn)行增壓，保證在鉆井過(guò)程中不同井深升沉補(bǔ)償裝置的正常工作。

附圖說(shuō)明

圖1是依據(jù)本發(fā)明所提出的半主動(dòng)式升沉補(bǔ)償裝置液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-油箱，2-電機(jī)，3-變量泵，4-電磁溢流閥，5-背壓閥，6-單向閥，7-電液比例方向閥，8-補(bǔ)償液壓缸，9-大鉤，10-鋼絲繩，11-動(dòng)滑輪，12-分流集流閥，13-輔助液壓缸，14-主動(dòng)液壓缸，15-氣液蓄能器，16-工作氣瓶，17-放氣閥，18-二位二通比例閥，19-高壓氣瓶。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括油箱1、電機(jī)2、變量泵3、電磁溢流閥4、背壓閥5、單向閥6、電液比例方向閥7、補(bǔ)償液壓缸8、大鉤9，鋼絲繩10，動(dòng)滑輪11，分流集流閥12、輔助液壓缸13、主動(dòng)液壓缸14、氣液蓄能器15、工作氣瓶16、放氣閥17、二位二通比例閥18、高壓氣瓶19。其中，補(bǔ)償液壓缸8的活塞桿通過(guò)滑輪組與大鉤相連，補(bǔ)償液壓缸8的無(wú)桿腔通過(guò)分流集流閥12與輔助液壓缸13有桿腔連接，補(bǔ)償液壓缸8有桿腔預(yù)裝一定油液與空氣相通，輔助液壓缸13無(wú)桿腔與氣液蓄能器15通過(guò)油管連接，氣液蓄能器15氣囊口連接工作氣瓶16，氣液蓄能器15與高壓氣瓶19管路上串聯(lián)二位二通比例閥18，二位二通比例閥18處于常閉狀態(tài)，氣液蓄能器15與二位二通比例閥18管路上并聯(lián)有放氣閥17，輔助液壓缸13的活塞桿與主動(dòng)液壓缸14的活塞桿連接在一起，電液比例方向閥7的A口與主動(dòng)液壓缸14的有桿腔通過(guò)油管相連，電液比例方向閥7的B口與主動(dòng)液壓缸14的無(wú)桿腔通過(guò)油管相連，電液比例方向閥7的P口與變量泵3通過(guò)油管相連，在電液比例方向閥7與變量泵3的管路上串聯(lián)有單向閥6，在電液比例方向閥7與變量泵3的管路上并聯(lián)有電磁溢流閥4，電磁溢流閥4的另一端接回油箱1，變量泵3由電機(jī)2帶動(dòng)，電液比例方向閥7的T口接回油箱1，電液比例方向閥7與油箱1的管路上串聯(lián)有背壓閥5。

在上升補(bǔ)償中，鉆井船在海浪作用下上升，補(bǔ)償液壓缸8會(huì)隨著作業(yè)船一起上升，大鉤載荷增加，補(bǔ)償液壓缸8無(wú)桿油腔壓力增大，與增大的大鉤載荷相平衡，氣液蓄能器15中氣體被壓縮，補(bǔ)償液壓缸8無(wú)桿腔的油液推動(dòng)輔助液壓缸13活塞，將油液壓入氣液蓄能器15中，補(bǔ)償一部分升沉位移，同時(shí)位移信號(hào)轉(zhuǎn)換給控制器，控制器根據(jù)一定的控制策略通過(guò)比例放大器輸出電信號(hào)，在電信號(hào)的作用下，電液比例方向閥7工作，給主動(dòng)液壓缸14無(wú)桿腔供油，主動(dòng)液壓缸14活塞桿帶著輔助液壓缸13活塞桿往上運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償液壓缸8體積增大，壓力減小，在大鉤載荷作用下補(bǔ)償液壓缸8活塞相對(duì)缸筒向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

在下沉補(bǔ)償中，鉆井船在海浪作用下下降，補(bǔ)償液壓缸8會(huì)隨著作業(yè)船一起下降，大鉤載荷減小，補(bǔ)償液壓缸8無(wú)桿腔壓力減小，與減小的大鉤載荷相平衡，氣液蓄能器15中氣體膨脹，將油壓入輔助液壓缸13無(wú)桿腔中，輔助液壓缸13活塞下降，油液進(jìn)入補(bǔ)償液壓缸8無(wú)桿腔，補(bǔ)償一部分升沉位移，同時(shí)位移信號(hào)轉(zhuǎn)換給控制器，控制器根據(jù)一定的控制策略通過(guò)比例放大器給電液比例方向閥7輸出電信號(hào)，在電信號(hào)的作用下，電磁比例方向閥7工作，給主動(dòng)液壓缸14有桿腔供油，主動(dòng)液壓缸14活塞桿帶著輔助液壓缸13活塞桿往下運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償液壓缸8體積減小，壓力增大，推動(dòng)補(bǔ)償液壓缸8活塞相對(duì)缸筒向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償液壓缸8無(wú)桿腔的壓力發(fā)生變化，壓力信號(hào)通過(guò)控制器控制二位二通比例閥18對(duì)氣液蓄能器進(jìn)行增壓，利用放氣閥17進(jìn)行減壓，維持活塞桿的受力平衡。

本發(fā)明將被動(dòng)、主動(dòng)兩種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的同時(shí)簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)，并保證其既具有較高的補(bǔ)償效率又具有較低的能耗，具有補(bǔ)償能力較好，能量消耗和滯后性小，穩(wěn)定性好，儲(chǔ)氣罐的體積較小，節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。