深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試裝置及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試裝置及試驗(yàn)方法，適用于海水液壓馬達(dá)研制，屬于海洋技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于海水液壓馬達(dá)在深海高背壓環(huán)境下性能測(cè)試。
技術(shù)背景
[0002]海洋開發(fā)是各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的重要領(lǐng)域，無(wú)論是海下救撈、海洋資源勘探、海洋建筑還是海洋國(guó)防工程，都需要高效的水下作業(yè)工具。
[0003]傳統(tǒng)的液壓是以礦物型液壓油作為工作介質(zhì)，因而存在泄漏污染，系統(tǒng)必須為配置油源的閉式循環(huán)系統(tǒng)等一些難以克服的弊端。海水液壓傳動(dòng)技術(shù)在水下機(jī)械臂，水下潛器，水下作業(yè)工具等領(lǐng)域都有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。海洋開發(fā)的深度不斷增加，工作環(huán)境背壓越來(lái)越高，海水液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就更為明顯。系統(tǒng)傳動(dòng)介質(zhì)為海水，無(wú)需附加沉重的油源，系統(tǒng)直接從海洋中吸入海水作為傳動(dòng)介質(zhì)，也無(wú)需配置壓力補(bǔ)償裝置，系統(tǒng)為開式海水液壓系統(tǒng)，工作后的海水直接排入海洋，無(wú)需考慮冷卻問(wèn)題。海水液壓傳動(dòng)技術(shù)，降低系統(tǒng)復(fù)雜性，系統(tǒng)可靠性高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，極大降低系統(tǒng)重量和成本，因此尤為適合在深海水下工程中應(yīng)用。
[0004]海水液壓馬達(dá)作為海水液壓系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件，其性能的優(yōu)劣直接決定了水下作業(yè)系統(tǒng)的性能。若是將研制的海水液壓馬達(dá)直接下放到工作深度的海洋中進(jìn)行背壓環(huán)境試驗(yàn)，尤其是在大深度海洋背壓試驗(yàn)時(shí)，不僅試驗(yàn)條件及技術(shù)要求極高，并且需要耗費(fèi)大量的人力，物力和財(cái)力，對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確采集更是難以實(shí)現(xiàn)。然而通過(guò)背壓試驗(yàn)來(lái)真實(shí)可靠的測(cè)試海水液壓馬達(dá)在深海環(huán)境中工作時(shí)的各項(xiàng)主要性能參數(shù)，是判斷其能否能夠再深?？煽抗ぷ鞯囊罁?jù)。目前針對(duì)海水液壓馬達(dá)的試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做常壓下的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)為主，沒有對(duì)高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)試驗(yàn)方法的研究，更未見到有關(guān)深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試裝置及試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述情況，本發(fā)明公開了深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試裝置及試驗(yàn)方法。能夠進(jìn)行擬定海洋深度的模擬試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高背壓情況下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試，真實(shí)準(zhǔn)確地采集海水液壓馬達(dá)在高背壓環(huán)境下的性能指標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試裝置，該裝置包括海水液壓馬達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，深海模擬艙，壓力加載系統(tǒng)，循環(huán)水冷卻系統(tǒng);其中，海水液壓馬達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)位于深海模擬艙(28)內(nèi)部，海水液壓馬達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括過(guò)濾器1(1)、海水液壓栗1(3)，深海電機(jī)(2)通過(guò)聯(lián)軸器與海水液壓栗(3)連接，在海水液壓栗(3)的出口管路支路接有溢流閥1(4)，通過(guò)穿艙管路(j)接有壓力傳感器IV(23)，兩位三通電磁閥(5)的P 口與海水液壓栗(3)的出口相接;兩位三通電磁閥(5)的出水口 A、B 口分別連接到穿艙管路(c)和被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)的入口，穿艙管路(c)通過(guò)單向閥1(17)連接到循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18);被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)的出口通過(guò)穿艙管路(b)，依次連接流量計(jì)II (16)和壓力傳感器II
(15)，之后通過(guò)單向閥11(14)連接到循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18);被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)通過(guò)聯(lián)軸器與海水液壓栗II (8)相連，海水液壓栗11 (8)的入口接有過(guò)濾器11(7)，海水液壓栗11(8)的出口管路支路接有溢流閥II(9)，海水液壓栗11(8)的出口通過(guò)穿艙管路(a)依次連接流量計(jì)1(10)、壓力傳感器1(11)，高壓流量控制閥(12)，之后通過(guò)單向閥1(13)連接到循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)通過(guò)穿艙管路(h)將冷卻后的水流回深海模擬艙(28)內(nèi)部。
[0007]監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括流量計(jì)I (10)、壓力傳感器I (11)、流量計(jì)II (16)、壓力傳感器II
(15)、溫度傳感器1(21)、壓力傳感器111(22)、液位傳感器1(24)、水下照明攝像系統(tǒng)(25)，數(shù)據(jù)采集卡(26)和工控機(jī)(27)。深海模擬艙(28)艙體上裝有溫度傳感器(21)1、壓力傳感器111(22)、液位傳感器1(24)，并且都通過(guò)信號(hào)線連接到數(shù)據(jù)采集卡(26)的端子上;水下照明攝像系統(tǒng)(25)安置在深海模擬艙(28)內(nèi)部，水下照明攝像系統(tǒng)(25)的供電線與信號(hào)線通過(guò)穿艙水密接口(k)導(dǎo)出到艙外，并連接到數(shù)據(jù)采集卡(26)的端子上;流量計(jì)1(10)、壓力傳感器1(11)、流量計(jì)11(16)、壓力傳感器11(15)通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡(26)相連;深海模擬艙(28)內(nèi)部的深海電機(jī)(2)的電纜線通過(guò)動(dòng)力電水密接口(h)導(dǎo)出到艙外，并且與變頻調(diào)速器(19)連接，深海電機(jī)(2)的信號(hào)線通過(guò)信號(hào)水密接口(i)導(dǎo)出到艙外并連接到變頻調(diào)速器
(19)的端子上，變頻調(diào)速器(19)與數(shù)據(jù)采集卡(26)通過(guò)信號(hào)線連接在一起;循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)、壓力加載系統(tǒng)(20)的高壓水出口通過(guò)穿艙管路(e)與深海模擬艙(28)連通，信號(hào)控制接在數(shù)據(jù)采集卡(26)的端子上;數(shù)據(jù)采集卡(26)插裝在工控機(jī)(27)內(nèi)部，上述信號(hào)線通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(26)集成與工控機(jī)(27)相連接。
[0008]所述的深海高背壓環(huán)境下海水液壓馬達(dá)的性能測(cè)試試驗(yàn)方法，主要包括以下步驟:
[0009]1)開始試驗(yàn)時(shí)，壓力加載系統(tǒng)(20)的抽水栗開始向深海模擬艙(28)內(nèi)注水，當(dāng)液位傳感器1(24)監(jiān)測(cè)到艙內(nèi)注滿水后，抽水栗停止注水，在工控機(jī)(27)上設(shè)置試驗(yàn)所需的背壓壓力值，壓力加載系統(tǒng)(20)的加壓栗開始對(duì)高壓艙進(jìn)行加壓，由壓力傳感器111(22)監(jiān)測(cè)高壓艙內(nèi)的壓力，并將艙內(nèi)的壓力信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(26)傳回到工控機(jī)(27)，當(dāng)艙內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的背壓壓力值，壓力加載系統(tǒng)(20)停止加壓并進(jìn)行保壓；
[0010]2)試驗(yàn)時(shí)，兩位三通電磁閥(5)處于右位，工控機(jī)(27)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(26)、變頻調(diào)速器(19)來(lái)控制深海電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)海水液壓栗1(3)工作，海水液壓栗1(3)通過(guò)過(guò)濾器1(1)直接從深海模擬艙(28)內(nèi)吸水，此時(shí)栗空載運(yùn)轉(zhuǎn)，排出的水經(jīng)過(guò)穿艙管路(c)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)冷卻，從穿艙管路(d)流回高壓艙；當(dāng)深海電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)海水液壓栗1(3)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩位三通電磁閥(5)電磁鐵得電，使閥處于左位，海水液壓栗1(3)輸出的高壓水驅(qū)動(dòng)被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)出口的工作水經(jīng)過(guò)流量計(jì)11(16)、壓力傳感器II
(15)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)冷卻，流回高壓艙，同時(shí)，被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)帶動(dòng)海水液壓栗II (8)轉(zhuǎn)動(dòng)，海水液壓栗11(8)通過(guò)過(guò)濾器I(7)直接從深海模擬艙(28)內(nèi)吸水，排出的水經(jīng)過(guò)穿艙管路(a)、流量計(jì)1(10)、壓力傳感器1(11)、高壓流量控制閥(12)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)
(18)冷卻，從穿艙管路(d)流回高壓艙;流量計(jì)11(16)、壓力傳感器11(15)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)馬達(dá)的出口流量和壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)高壓流量控制閥(12)開口的不同大小，能夠改變被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)所需要帶動(dòng)的負(fù)載壓力，流量計(jì)1(10)、壓力傳感器I(Il)測(cè)得的數(shù)據(jù)能夠得出馬達(dá)的負(fù)載壓力以及輸出扭矩，通過(guò)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)在不同負(fù)載工作情況下工作性能，得到海水液壓馬達(dá)(6)的性能參數(shù)；
[0011]3)試驗(yàn)結(jié)束后，首先將高壓流量控制閥(12)調(diào)為全開狀態(tài)，為被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)卸荷，再將兩位三通電磁閥(5)處于右位，為海水液壓栗1(3)卸荷，通過(guò)工控機(jī)(27)控制壓力加載系統(tǒng)(20)為深海模擬艙(28)卸壓排水。通過(guò)水下攝像機(jī)觀測(cè)海水液壓栗出口處壓力表指針變化即可反映海水液壓栗及先導(dǎo)電磁溢流閥的工作狀況。
[0012]深海模擬艙(28)內(nèi)的背壓壓力由壓力傳感器111(22)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到的壓力信號(hào)傳回工控機(jī)(27)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制壓力加載系統(tǒng)(20)來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償艙內(nèi)壓力損失，保持艙內(nèi)背壓壓力為穩(wěn)定值。
[0013]深海模擬艙(28)內(nèi)的溫度由溫度傳感器I (21)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到的溫度信號(hào)傳回工控機(jī)(27)，通過(guò)控制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(18)的工作，來(lái)保持艙內(nèi)水溫在正常的工作溫度范圍。
[0014]溢流閥1(4)和溢流閥11(9)作為安全閥，保證海水液壓栗1(3)、被測(cè)海水液壓馬達(dá)(6)、海水液壓栗(8)在安全的壓力下工作。
[0015]水下照