二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)，具有補償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強，補償精度高，穩(wěn)定性高可調(diào)節(jié)范圍大特點，適合多種噸位的和不同海況下作業(yè)的起重機波浪補償系統(tǒng)。其技術(shù)方案為：采用二次馬達(dá)進(jìn)行控制，通過擺動二次馬達(dá)擺角進(jìn)行正反轉(zhuǎn)補償，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際波浪位移所形成的閉環(huán)回路進(jìn)行閉環(huán)控制補償，提高了補償精度。二次馬達(dá)伺服缸控制單元的蓄能器來確?？刂频姆€(wěn)定性。制動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控制在保證安全的同時減小壓損。通過充氮氣控制單元調(diào)節(jié)氣瓶壓力來適應(yīng)多種海況作業(yè)。
【專利說明】二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)

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

【背景技術(shù)】
[0002]波浪補償是指因海面起伏引起作業(yè)裝備產(chǎn)生波動而進(jìn)行的補償校正。主要應(yīng)用于海上補給、海洋鉆井、有纜海底機器人安裝作業(yè)、深海探測等方面。由于海浪起伏的影響，起重機負(fù)載隨著波浪產(chǎn)生相對運動，負(fù)載物資可能會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]具備波浪補償功能的起重裝備可以很好的解決這個問題，更大程度拓寬各海況作業(yè)時間，增強海上作業(yè)的安全性、高效性和可靠性?，F(xiàn)有波浪補償系統(tǒng)主要有被動補償和主動補償兩種形式。被動補償系統(tǒng)通常采購油缸連接蓄能器組成的類彈簧裝置，這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，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)用在海況等級低，補償精度要求不高，起重噸位較小的起重機上。
[0004]主動補償系統(tǒng)通常根據(jù)波浪起伏提供正反方向的動力源，實現(xiàn)補償船體直線位移的目的，這種方法可裝機噸位大，適應(yīng)海況能力較高，調(diào)節(jié)范圍大，可操作性強，但補償響應(yīng)慢，整機制造成本昂貴，系統(tǒng)能耗大，不適合較高精度作業(yè)使用。
實用新型內(nèi)容
[0005]以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對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化形式給出一個或多個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]本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)，具有補償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強，補償精度高，穩(wěn)定性高可調(diào)節(jié)范圍大特點，適合多種噸位的和不同海況下作業(yè)的起重機波浪補償系統(tǒng)。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型揭示了一種二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)，包括液壓動力源、二次馬達(dá)制動單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動力源分別連接二次馬達(dá)制動單元和二次馬達(dá)伺服缸控制單
J L.ο
[0008]根據(jù)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，液壓動力源給二次馬達(dá)制動單元的蓄能器充液儲備液壓能，二次馬達(dá)制動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)制動器。
[0009]根據(jù)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，在二次馬達(dá)伺服缸控制單元中，單向閥出口連接高壓過濾器，高壓過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)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，在馬達(dá)上同時安裝角速度傳感器以及伺服缸位移傳感器。
[0011]根據(jù)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，蓄能器補償單元采用活塞蓄能器與氮氣瓶連接，同時安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補償單元中還設(shè)有充氮控制模塊。
[0012]根據(jù)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，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單向閥給二次馬達(dá)低壓側(cè)進(jìn)行補油，壓力傳感器實時檢測二次馬達(dá)高壓側(cè)壓力。
[0013]根據(jù)本實用新型的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)的一實施例，系統(tǒng)還配備冷卻補油單元。
[0014]本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實用新型采用二次馬達(dá)進(jìn)行控制，通過擺動二次馬達(dá)擺角進(jìn)行正反轉(zhuǎn)補償，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際波浪位移所形成的閉環(huán)回路進(jìn)行閉環(huán)控制補償，提高了補償精度。二次馬達(dá)伺服缸控制單元的蓄能器來確?？刂频姆€(wěn)定性。制動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控制在保證安全的同時減小壓損。通過充氮氣控制單元調(diào)節(jié)氣瓶壓力來適應(yīng)多種海況作業(yè)。相比傳統(tǒng)技術(shù)，本實用新型具有普通起重機功能外同時具備恒張力功能和波浪補償功能。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步的描述。
[0019]如圖1所示，二次馬達(dá)控制波浪補償系統(tǒng)包括液壓動力源、二次馬達(dá)制動單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動力源分別連接二次馬達(dá)制動單元和二次馬達(dá)伺服缸控制單元。較佳的，系統(tǒng)還配備冷卻補油單元13。
[0020]液壓動力源給二次馬達(dá)制動單元的蓄能器充液儲備液壓能，二次馬達(dá)制動單元的蓄能器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濾器4，高壓過濾器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)上同時安裝角速度傳感器以及伺服缸位移傳感器。
[0022]蓄能器補償單元采用活塞蓄能器12與氮氣瓶2連接，同時安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補償單元中還設(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的出口安裝兩個單向閥給二次馬達(dá)17低壓側(cè)進(jìn)行補油，壓力傳感器實時檢測二次馬達(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液動力保證二次馬達(dá)比例閥22控制的平穩(wěn)性，用壓力繼電器91來檢測控制油源壓力是否滿足。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，通過減壓閥6可以得到適合制動器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能容量。電磁換向閥151及152同時控制制動器確保系統(tǒng)安全性。單向截止閥14來減緩制動器關(guān)閉時間防止沖擊。壓力繼電器93自動檢測制動器啟閉狀態(tài)。用冷卻補油單元13對液壓二次馬達(dá)低壓端進(jìn)行補油及冷卻系統(tǒng)溫度，可通過計算不同噸位的起重機配置相應(yīng)氮氣瓶2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)不同海況和補償精度給氮氣瓶2充對應(yīng)壓力的氮氣。氮氣瓶2出口連接活塞蓄能器12，壓力傳感器84實時采集當(dāng)前氮氣壓力而壓力傳感器81則實時采集活塞蓄能器12儲存油液的壓力值。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對馬達(dá)低壓端進(jìn)行補油，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)時可操作球閥71，73及75放掉對應(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)各元件及電氣信號是否正常，并根據(jù)當(dāng)前的海況，通過充氮氣模塊10給氮氣瓶組2充一定壓力值的氮氣，并通過壓力傳感器84檢查氮氣是否已經(jīng)充到合適壓力。啟動泵站動力源1，泵站給系統(tǒng)預(yù)加載，通過壓力繼電器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)制動單元蓄能器112加載完成。壓力傳感器81實時采集活塞式蓄能器12的充液壓力情況。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時，動力源I處于待機狀態(tài)，此時耗能較少。當(dāng)任何壓力繼電器常開發(fā)訊時或壓力傳感器81采集到活塞蓄能器壓力過低時動力源I恢復(fù)加載狀態(tài)，直到滿足所需壓力條件根據(jù)實際情況延時進(jìn)入待機狀態(tài)。在設(shè)備作業(yè)時可以選擇起重機主起升“吊機普通模式”、“恒張力模式”、“波浪補償控制模式”這幾種主要模式:
[0026]當(dāng)司機按下“普通吊機模式”按鈕后，“普通吊機模式”被激活，綠色指示燈亮，同時壓力傳感器81采集壓力達(dá)到設(shè)定值時。電磁閥153，154及21得電，此時馬達(dá)處于可控狀態(tài)。接收司機操作手柄通過斜坡信號發(fā)出給比例閥22，同時電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊。制動器18打開，起重機隨著手柄輸出做速度控制。
[0027]當(dāng)司機按下“恒張力模式”按鈕后，“恒張力模式”被激活，綠色指示燈亮，同時壓力傳感器81采集壓力達(dá)到設(shè)定值時，電磁閥153，154及21得電。司機通過電位計旋鈕輸入到PLC，由PLC發(fā)出的扭矩命令控制信號，做絞車的扭矩閉環(huán)控制。同時電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊，制動器18打開。PLC采集吊機的重量傳感器的數(shù)值、鋼絲繩的圈數(shù)進(jìn)行實際的扭矩計算，根據(jù)PLC輸入的命令值和實際反饋值做二次馬達(dá)的擺角控制。
[0028]在吊機使用“波浪補償模式”前，需要先使用吊機的“普通模式”起吊貨物，調(diào)整好系統(tǒng)的氮氣瓶內(nèi)的氮氣壓力值到預(yù)定值，然后才可以啟動“波浪補償模式”。在這種模式下檢測船姿態(tài)的運動控制器MRU輸出的信號給PLC做速度控制，當(dāng)司機按下“波浪補償模式”按鈕后，“波浪補償模式”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，電磁閥153，154及21得電，同時電磁換向閥151和152得電，壓力繼電器93閉合發(fā)訊，制動器18打開，司機控制手柄通過PLC發(fā)出的速度命令控制信號，做起重機的速度控制閉環(huán)控制。當(dāng)運動控制器MRU檢查到船體隨著波浪下降時，馬達(dá)擺角增加，起重機做收繩動作。當(dāng)運動控制器MRU檢查到船體隨著波浪上升時，馬達(dá)擺角較小，起重機做放繩子動作。通過改變馬達(dá)擺角迅速補償波浪所造成物體上下波動，從而達(dá)到在一定范圍內(nèi)保證重物的相對位置不變。
[0029]圖3A和3B示出了示出了本實用新型的波浪補償系統(tǒng)吊機機構(gòu)，這個吊機結(jié)構(gòu)包括了臂架la、回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)2a、起重機底座3a、起升機構(gòu)4a、回轉(zhuǎn)機構(gòu)5a、主變幅油缸6a、起升纏繞系統(tǒng)7a、副變幅油缸8a、司機室9a和液壓站10a。
[0030]本實用新型波浪補償系統(tǒng)通過改變馬達(dá)的擺角度閉環(huán)控制來實現(xiàn)重物的位移補償，不僅僅具有普通吊機的功能，而且能有效的實現(xiàn)恒張力控制和響應(yīng)快精度高的波浪補償控制。所采用的液壓系統(tǒng)操作簡單，補償響應(yīng)高，能耗小，可操作性強，補償精度高，穩(wěn)定性較好，能滿足多種海況下作業(yè)。
[0031]提供對本公開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。對本公開的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的，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脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計，而是應(yīng)被授予與本文中所公開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)控制波浪補償系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓動力源、二次馬達(dá)制動單元、二次馬達(dá)伺服缸控制單元、蓄能器補償單元、二次馬達(dá)A/B 口油路控制單元，液壓動力源分別連接二次馬達(dá)制動單元和二次馬達(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)控制波浪補償系統(tǒng)，其特征在于，液壓動力源給二次馬達(dá)制動單元的蓄能器充液儲備液壓能，二次馬達(dá)制動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)制動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次馬達(dá)控制波浪補償系統(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濾器，高壓過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)控制波浪補償系統(tǒng)，其特征在于，在馬達(dá)上同時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)控制波浪補償系統(tǒng)，其特征在于，蓄能器補償單元采用活塞蓄能器與氮氣瓶連接，同時安裝壓力閥壓力傳感器，蓄能器補償單元中還設(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單向閥給二次馬達(dá)低壓側(cè)進(jìn)行補油，壓力傳感器實時檢測二次馬達(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)控制波浪補償系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還配備冷卻補油單元。
【文檔編號】B66C23/62GK204150975SQ201420599459
【公開日】2015年2月11日 申請日期: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 申請人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司