一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置,屬于機(jī)電一體化、傳感與測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域,可適用于港口碼頭、海洋工程等行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)的電動(dòng)絞車、液壓絞車相比,氣動(dòng)絞車功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍均較寬,具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,能帶載啟動(dòng)。而且更重要的是由于其工作介質(zhì)是壓縮空氣,不會(huì)引起火災(zāi),具有防爆性能;無(wú)漏油隱患,不會(huì)對(duì)工作環(huán)境造成污染,具有綠色環(huán)保等特點(diǎn)。
[0003]不同于陸地作業(yè),海洋平臺(tái)由于受風(fēng)、浪、涌、流的影響,會(huì)產(chǎn)生較大幅度的升沉運(yùn)動(dòng),因此絞車等相關(guān)作業(yè)設(shè)備必須要適合海上作業(yè)的特點(diǎn),才能達(dá)到安全生產(chǎn)目的。由于國(guó)內(nèi)對(duì)氣動(dòng)流體力學(xué)研究較少,目前國(guó)內(nèi)的氣動(dòng)絞車還處在開(kāi)環(huán)控制階段,與電動(dòng)絞車、液壓絞車相比,對(duì)其升沉補(bǔ)償控制的研究開(kāi)展很少,因而國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)絞車只能在一些作業(yè)要求不高的場(chǎng)合使用,對(duì)于深海采油采礦、海洋能源勘探、水下機(jī)器人操作與保障等作業(yè)要求高的場(chǎng)合,氣動(dòng)絞車無(wú)法發(fā)揮其固有的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]針對(duì)國(guó)內(nèi)氣動(dòng)絞車現(xiàn)狀,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置,使氣動(dòng)絞車能適用于海洋平臺(tái)、港口碼頭的作業(yè),拓寬了氣動(dòng)絞車工作領(lǐng)域。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,可以通過(guò)控制器對(duì)氣動(dòng)使氣動(dòng)絞車進(jìn)行放纜、收纜以及升沉補(bǔ)償進(jìn)行控制,能適用于海洋平臺(tái)、港口碼頭的作業(yè),拓寬了氣動(dòng)絞車工作領(lǐng)域的氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置。
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用新型所述的一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置,包括絞車狀態(tài)檢測(cè)器、流量及方向調(diào)節(jié)器以及升沉補(bǔ)償控制器;
[0007]所述絞車狀態(tài)檢測(cè)器包括加速度傳感器、傾角傳感器、纜長(zhǎng)傳感器、張力傳感器,以上各傳感器將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)送給升沉補(bǔ)償控制器,由升沉補(bǔ)償控制器分析決策,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車的升沉補(bǔ)償;
[0008]所述升沉補(bǔ)償控制器是整個(gè)裝置的核心部分,由CPU模塊、通信模塊、A/D采集模塊以及D/A輸出模塊組成;
[0009]所述通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車狀態(tài)檢測(cè)器中的加速度傳感器、傾角傳感器送出的加速度、傾斜角測(cè)量信號(hào)進(jìn)行接收,并送給(PU模塊進(jìn)行分析決策;
[0010]所述A/D采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車狀態(tài)檢測(cè)器中的纜長(zhǎng)傳感器、張力傳感器送出的纜長(zhǎng)、張力測(cè)量信號(hào)、以及流量及方向調(diào)節(jié)器中的流量傳感器送出的流量信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并送給CPU模塊分析決策;
[0011 ]所述D/A輸出模塊對(duì)流量及方向調(diào)節(jié)器中的流量比例調(diào)節(jié)閥提供模擬量控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣流量的調(diào)節(jié),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制;
[0012]所述CPU模塊是整個(gè)裝置的核心單元,CPU模塊接收通信模塊以及A/D采集模塊采集到的各參數(shù),然后進(jìn)行分析決策,控制流量及方向調(diào)節(jié)器對(duì)氣動(dòng)馬達(dá)的調(diào)節(jié);
[0013]所述流量及方向調(diào)節(jié)器安裝在氣動(dòng)絞車上的氣動(dòng)馬達(dá)的進(jìn)氣口前端,由進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥、流量比例調(diào)節(jié)閥、流量傳感器、收纜開(kāi)關(guān)閥和放纜開(kāi)關(guān)閥組成,所述進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥依次與所述流量比例調(diào)節(jié)閥、收纜開(kāi)關(guān)閥和放纜開(kāi)關(guān)閥連接,所述流量比例調(diào)節(jié)閥與所述收纜開(kāi)關(guān)閥和放纜開(kāi)關(guān)閥之間還設(shè)有流量傳感器,該流量及方向調(diào)節(jié)器受升沉補(bǔ)償控制器控制,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車氣源的開(kāi)通、關(guān)斷,進(jìn)氣流量的調(diào)節(jié)和檢測(cè)。
[0014]進(jìn)一步的,所述加速度傳感器、傾角傳感器安裝在氣動(dòng)絞車基座底部,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車升沉運(yùn)動(dòng)的加速度、傾斜角等參數(shù)的采集。
[0015]進(jìn)一步的,所述纜長(zhǎng)傳感器、張力傳感器安裝在氣動(dòng)絞車排纜機(jī)構(gòu)的檢測(cè)總成上,以檢測(cè)纜繩收放時(shí)的纜長(zhǎng)、張力等參數(shù)。
[0016]進(jìn)一步的,所述進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥、收纜開(kāi)關(guān)閥、放纜開(kāi)關(guān)閥、流量比例調(diào)節(jié)閥均采用電動(dòng)閥。
[0017]進(jìn)一步的,所述進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥的進(jìn)氣端連接有壓縮空氣氣源。
[0018]進(jìn)一步的,所述CPU模塊采用單片機(jī)或PLC控制模塊。
[0019]進(jìn)一步的,所述CPU模塊接收通信模塊送出的加速度、傾斜角信號(hào),再經(jīng)計(jì)算,得到氣動(dòng)絞車升沉運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度、傾斜角等4個(gè)參數(shù);并接收A/D采集模塊送出的纜長(zhǎng)、張力、流量等3個(gè)參數(shù),并由纜長(zhǎng)參數(shù)計(jì)算出收放纜速度參數(shù);上述8個(gè)參數(shù)作為升沉補(bǔ)償智能控制算法的輸入?yún)?shù),由CPU模塊進(jìn)行分析決策,最終獲得運(yùn)轉(zhuǎn)方向、進(jìn)氣流量等2個(gè)輸出參數(shù),然后通過(guò)進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥、收纜開(kāi)關(guān)閥、放纜開(kāi)關(guān)閥控制氣動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車的收纜或放纜;同時(shí)通過(guò)D/A輸出模塊控制流量比例調(diào)節(jié)閥的輸出流量,以調(diào)整氣動(dòng)馬達(dá)的進(jìn)氣流量,達(dá)到氣動(dòng)絞車收放纜的速度調(diào)節(jié)目的,最終實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車的升沉補(bǔ)償。
[0020]有益效果:本實(shí)用新型所述的一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,可以通過(guò)控制器對(duì)氣動(dòng)絞車進(jìn)行放纜、收纜以及升沉補(bǔ)償進(jìn)行控制,能適用于海洋平臺(tái)、港口碼頭的作業(yè),拓寬了氣動(dòng)絞車工作領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型的補(bǔ)償裝置系統(tǒng)框圖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本實(shí)用新型的目的在于提供一種氣動(dòng)絞車主動(dòng)升沉補(bǔ)償裝置,該裝置主要由絞車狀態(tài)檢測(cè)器、流量及方向調(diào)節(jié)器、升沉補(bǔ)償控制器等三大部分組成,具有對(duì)氣動(dòng)絞車姿態(tài)、纜長(zhǎng)、張力的檢測(cè)、進(jìn)氣流量調(diào)節(jié)、方向速度控制等功能,整體框圖如圖1所示。
[0023]1、絞車狀態(tài)檢測(cè)器
[0024]主要由加速度傳感器1、傾角傳感器2、纜長(zhǎng)傳感器3、張力傳感器4組成,加速度傳感器1、傾角傳感器2安裝在氣動(dòng)絞車基座底部,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車升沉運(yùn)動(dòng)的加速度、傾斜角等參數(shù)的采集;纜長(zhǎng)傳感器3、張力傳感器4安裝在氣動(dòng)絞車排纜機(jī)構(gòu)的檢測(cè)總成上,以檢測(cè)纜繩收放時(shí)的纜長(zhǎng)、張力等參數(shù);以上參數(shù)送給升沉補(bǔ)償控制器,由控制器的智能控制算法分析決策,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車的升沉補(bǔ)償。
[0025]2、流量及方向調(diào)節(jié)器
[0026]流量及方向調(diào)節(jié)器安裝在氣動(dòng)絞車上的氣動(dòng)馬達(dá)的進(jìn)氣口前端,主要由進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥5、流量比例調(diào)節(jié)閥6、流量傳感器7、收纜開(kāi)關(guān)閥8、放纜開(kāi)關(guān)閥9等組成,流量及方向調(diào)節(jié)器受升沉補(bǔ)償控制器控制,實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)絞車氣源的開(kāi)通、關(guān)斷,進(jìn)氣流量的調(diào)節(jié)和檢測(cè)等,具體如下:
[0027](I)當(dāng)需要?dú)鈩?dòng)絞車放纜時(shí),升沉補(bǔ)償控制器控制進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥5、放纜開(kāi)關(guān)閥9開(kāi)通,控制流量比例調(diào)節(jié)閥6為最大開(kāi)度,打開(kāi)氣源,氣動(dòng)絞車按最大速度放纜;
[0028](2)當(dāng)需要?dú)鈩?dòng)絞車收纜時(shí),升沉補(bǔ)償控制器控制進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥5、收纜開(kāi)關(guān)閥8開(kāi)通,控制流量比例調(diào)節(jié)閥6為最大開(kāi)度,打開(kāi)氣源,氣動(dòng)絞車按最大速度收纜;
[0029](3))當(dāng)需要對(duì)氣動(dòng)絞車收、放纜速度調(diào)節(jié)時(shí),升沉補(bǔ)償控制器控制進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥5開(kāi)通,根據(jù)當(dāng)前是收纜還是放纜狀態(tài),控制對(duì)應(yīng)的收纜開(kāi)關(guān)閥8或放纜開(kāi)關(guān)閥9開(kāi)通,打開(kāi)氣源;升沉補(bǔ)償控制器再根據(jù)控制所需的轉(zhuǎn)速等參數(shù),實(shí)時(shí)計(jì)算所需的進(jìn)氣流量,控制流量比例調(diào)節(jié)閥6輸出對(duì)應(yīng)的氣體流量,實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)馬達(dá)的調(diào)速,從而達(dá)到氣動(dòng)絞車收、放纜的速度調(diào)節(jié)。
[0030]3、升沉補(bǔ)償控制器
[0031]升沉補(bǔ)償控制器是整個(gè)裝置的核心部分,由CPU模塊10、通信模塊11、A/D采集模塊12、D/A輸出模塊13等組成,功能如下:
[0032](I)通信模塊11實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車狀態(tài)檢測(cè)器中的加速度傳感器1、傾角傳感器2送出的加速度、傾斜角測(cè)量信號(hào)進(jìn)行接收,并送給(PU模塊10,供智能控制算法分析決策;
[0033](2)A/D采集模塊12實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車狀態(tài)檢測(cè)器中的纜長(zhǎng)傳感器3、張力傳感器4送出的纜長(zhǎng)、張力測(cè)量信號(hào)、以及流量及方向調(diào)節(jié)器中的流量傳感器7送出的流量信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并送給CPU模塊10,供智能控制算法分析決策;
[0034](3 )D/A輸出模塊13對(duì)流量及方向調(diào)節(jié)器中的流量比例調(diào)節(jié)閥6提供模擬量控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣流量的調(diào)節(jié),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制;
[0035](4)CPU模塊10是整個(gè)裝置的核心單元,CPU模塊10首先接收通信模塊11送出的加速度、傾斜角信號(hào),再經(jīng)計(jì)算,得到氣動(dòng)絞車升沉運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度、傾斜角等4個(gè)參數(shù);接收A/D采集模塊12送出的纜長(zhǎng)、張力、流量等3個(gè)參數(shù),并由纜長(zhǎng)參數(shù)計(jì)算出收放纜速度參數(shù)。這8個(gè)參數(shù)作為升沉補(bǔ)償智能控制算法的輸入?yún)?shù),由升沉補(bǔ)償智能控制算法進(jìn)行分析決策,最終獲得運(yùn)轉(zhuǎn)方向、進(jìn)氣流量等2個(gè)輸出參數(shù),然后通過(guò)進(jìn)氣開(kāi)關(guān)閥5、收