一種視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【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)及方法，尤其是涉及一種視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，全世界對(duì)能源的需求日益增加，海洋成為各國新世紀(jì)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，世界各國紛紛加大了對(duì)海洋開發(fā)的力度。隨著海洋石油的大量開發(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)載提升離開且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，一旦貨物提升離開甲板或放置在甲板上后，就無需再進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005]主動(dòng)式升沉補(bǔ)償技術(shù)是利用安裝于船體的傳感器對(duì)船體運(yùn)動(dòng)的檢測實(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通過在補(bǔ)給船上安裝傳感器實(shí)現(xiàn)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)采用非接觸式測量裝置。
[0006]目前國際及國內(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)檢測不便，沒有大規(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)的起吊過程不受船體升沉影響，而下落過程依然受到船體運(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)過程，因此現(xiàn)有技術(shù)只能解決問題的一半。
[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，且在國際上也屬前沿，能夠大幅提升我國海洋平臺(tái)起重機(jī)在關(guān)鍵技術(shù)上的不足，提升國際市場競爭力?；谝陨显颍髡咛岢隽死靡曨l測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，在技術(shù)的開發(fā)中，試驗(yàn)臺(tái)起到樣機(jī)測試、改進(jìn)的關(guān)鍵作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]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視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，模擬海洋平臺(tái)起重機(jī)在海洋環(huán)境下提升、下放全過程的真實(shí)環(huán)境，以便對(duì)海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制的研究。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0010]本實(shí)用新型包括液壓油源，液壓控制閥，控制手柄，液壓絞車，直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置、控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)攝像機(jī)，機(jī)架，模擬負(fù)載，六自由度平臺(tái)，配電控制柜和張力傳感器;直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置和工業(yè)攝像機(jī)裝在機(jī)架上，鋼絲繩的一端經(jīng)直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置中的靜滑輪、動(dòng)滑輪，張力傳感器與模擬負(fù)載連接，鋼絲繩的另一端與液壓絞車連接，液壓控制閥分別與液壓油源、控制手柄和液壓絞車連接，控制手柄能對(duì)模擬負(fù)載進(jìn)行提升與下放;模擬負(fù)載放在六自由度平臺(tái)上，六自由度平臺(tái)和配電控制柜組合模擬船體在海洋中運(yùn)動(dòng);配電控制柜，直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置中的傳感器組、工業(yè)攝像機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，均分別與控制計(jì)算機(jī)連接。
[0011]所述直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，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;伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)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)與轉(zhuǎn)速傳感器連接，三個(gè)壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、內(nèi)置式位移傳感器、張力傳感器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與控制計(jì)算機(jī)連接;動(dòng)滑輪連接在單出桿液壓缸的活塞桿上，靜滑輪連接在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)。
[0012]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)速傳感和內(nèi)置式位移傳感器均集成構(gòu)成自治裝置。
[0013]所述傳感器組，包括三個(gè)壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器和張力傳感器。
[0014]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0015]本實(shí)用新型通過六自由度平臺(tái)模擬船只在海洋環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)，用工業(yè)攝像機(jī)檢測六自由度平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并將這些參數(shù)傳送至計(jì)算機(jī)，用以構(gòu)成利用視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，采集對(duì)液壓系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、六自由度平臺(tái)姿態(tài)、鋼絲繩沖擊、升沉補(bǔ)償裝置的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全方位的監(jiān)測，可方便的進(jìn)行利用視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)測試、常規(guī)海洋平臺(tái)起重機(jī)操作過程的模擬與測試，通過對(duì)鋼絲繩張力的檢測，可判別利用視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制性能優(yōu)劣，并與常規(guī)海洋平臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行利用視頻測距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制策略研究，該試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，具有廣泛的實(shí)用性。本實(shí)用新型也可用于船載設(shè)備、碼頭起重機(jī)升沉補(bǔ)償裝置的測試、研究。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、液壓油源，2、液壓控制閥，3、控制手柄，4、液壓絞車，5、直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，6，傳感器組，7，控制計(jì)算機(jī)，8、工業(yè)攝像機(jī)，9、機(jī)架，10、模擬負(fù)載，11、六自由度平臺(tái)，12、配電控制柜，13、液壓管路，14-電氣接線，15-鋼絲繩，16、張力傳感器，17、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，18、液壓管路，19、伺服電機(jī)，20、雙向液壓栗，21、快插接頭，22、蓄能器，23、溢流閥，24、單出桿液壓缸，25、動(dòng)滑輪，26、靜滑輪，27、轉(zhuǎn)速傳感器，28、壓力傳感器，29、內(nèi)置式位移傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包括液壓油源I，液壓控制閥2，控制手柄3，液壓絞車4，直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置5、控制計(jì)算機(jī)7，工業(yè)攝像機(jī)8，機(jī)架9，模擬負(fù)載10，六自由度平臺(tái)11，配電控制柜12和張力傳感器16。
[0021]直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置5和工業(yè)攝像機(jī)8裝在機(jī)架9上，鋼絲繩15的一端經(jīng)直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置5中的靜滑輪、動(dòng)滑輪，張力傳感器16與模擬負(fù)載10連接，鋼絲繩15的另一端與液壓絞車4連接，液