[发明专利]一种自升式海工平台桩腿液压传动控制单元

说明书

技术领域：

本发明涉及自升式海洋工程平台，具体涉及自升式海洋工程平台的桩腿传动控制装置。    背景技术

自升式海洋工程平台的桩腿传动方式包括液压传动和齿轮齿条传动两种类型。齿轮齿条传动具有结构简单、控制方便的优点，圆形桩腿一般采用齿轮齿条传动，但齿条长期浸泡在海水中容易腐蚀，影响桩腿的使用寿命。液压传动一般使用在多边形桩腿上，液压传动的传动部件全部安装在水面以上，不受海水浸蚀的影响，但传动部件和传感器的数量较多，传动部件协调控制比较困难；常规的桩腿液压传动控制系统采用集成控制方式，即所有的驱动元件全部由一个控制系统完成，控制系统既要协调每一个桩腿上的各个驱动元件之间的运动关系，又要实现不同桩腿之间的运动速度、位移的协同关系，整个控制系统结构复杂，调试困难。

发明内容：    

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种传控制系统结构简单，调试简便的自升式海工平台桩腿液压传动控制单元。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自升式海工平台桩腿液压传动控制单元，包括液压传动模块、液压控制模块和电气控制模块；液压传动模块包括底座、桩腿和四个液压传动组件，液压传动组件包括左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件；左传动组件包括左行程传感油缸、左油缸、左滑块、上位销、下位销、左插销装置，左插销装置包括支架、左插销油缸、插销，左行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与左油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，左行程传感油缸和左油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即左液压缸组；左行程传感油缸的左滑块通过上位销连接有活塞杆，在底座上设有耳座，左行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连，左油缸的活塞杆经上位销与左滑块相连，左油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；左插销装置中的支架与左滑块相连；左插销油缸安装在左滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内左右移动；左插销油缸的活塞杆与支架相连，左插销油缸的缸体与插销相连；后传动组件包括后行程传感油缸、后油缸、后滑块、上位销、下位销和后插销装置，后插销装置包括支架、后插销油缸和插销，后行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与后油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，后行程传感油缸和后油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即后液压缸组；后行程传感油缸的活塞杆经上位销与后滑块相连，后行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；后油缸的活塞杆通过上位销与后滑块相连，后油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；后插销装置中的支架与后滑块相连；后插销油缸安装在后滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；后插销油缸的活塞杆与支架相连，后插销油缸的缸体与插销相连；右传动组件包括右行程传感油缸、右油缸、右滑块、上位销、下位销和右插销装置，右插销装置包括支架、右插销油缸和插销组成，右行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与右油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，右行程传感油缸和右油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即右液压缸组；右行程传感油缸的活塞杆经上位销与右滑块相连，右行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；右油缸的活塞杆经上位销与右滑块相连，右油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；右插销装置中的支架与右滑块相连；右插销油缸安装在右滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内左右移动；右插销油缸的活塞杆与支架相连，右插销油缸的缸体与插销相连；前传动组件包括前行程传感油缸、前油缸、前滑块、上位销、下位销和前插销装置，前插销装置包括支架、前插销油缸和插销，所述前行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与前油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，前行程传感油缸和前油缸的上下油腔联通前形成一个液压缸组，即前液压缸组；前行程传感油缸的活塞杆经上位销与前滑块相连，前行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；前油缸的活塞杆经上位销与前滑块相连，前油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；前插销装置中的支架与前滑块相连；前插销油缸安装在前滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；前插销油缸的活塞杆与支架相连，前插销油缸的缸体与插销相连；液压控制模块包括液压油箱、液压管路、空气过滤器、电动机、液压泵、单向阀、溢流阀、四个液压传动控制组件和四个液压插销控制组件，液压泵与电动机连接，液压泵的一端通过液压管路、空气过滤器与油箱相连，另一端通过液压管路与液压传动控制组件和液压插销控制组件连接，液压传动控制组件分别包括左液压控制组件、后液压控制组件、右液压控制组件和前液压控制组件；左液压控制组件包括左压力传感器、左换向阀、左调速阀、左调压阀，左调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，另一端通过左调速阀与左换向阀连接；左换向阀的一个端口与左调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与左液压缸组的上油腔相连，一个端口与左液压缸组的下油腔相连；左压力传感器通过液压管路连接在左液压缸组的上油腔上；后液压控制组件包括后压力传感器、后换向阀、后调速阀和后调压阀，后调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过后调速阀与后换向阀连接；后换向阀的一个端口与后调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与后液压缸组的上油腔相连，一个端口与后液压缸组的下油腔相连；后压力传感器通过液压管路连接在后液压缸组的上油腔上；右液压控制组件包括右压力传感器、右换向阀、右调速阀和右调压阀，右调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过右调速阀与右换向阀连接；右换向阀的一个端口与右调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与右液压缸组的上油腔相连，一个端口与右液压缸组的下油腔相连；右压力传感器通过液压管路连接在右液压缸组的上油腔上；前液压控制组件包括前压力传感器、前换向阀、前调速阀、前调压阀，前调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过前调速阀与前换向阀连接；前换向阀的一个端口与前调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与前液压缸组的上油腔相连，一个端口与前液压缸组的下油腔相连；前压力传感器通过液压管路连接在前液压缸组的上油腔上；四个液压插销控制组件分别为左液压插销控制组件、后液压插销控制组件、右液压插销控制组件、前液压插销控制组件，左液压插销控制组件包括左插销油缸换向阀和左插销油缸调压阀，左插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与左插销油缸换向阀相连；左插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与左插销油缸的前油腔相连，一端与左插销油缸的后油腔相连；后液压插销控制组件包括后插销油缸换向阀和后插销油缸调压阀，后插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与后插销油缸换向阀相连；后插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与后插销油缸的前油腔相连，一端与后插销油缸的后油腔相连；右液压插销控制组件包括右插销油缸换向阀和右插销油缸调压阀，右插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与右插销油缸换向阀相连；右插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与右插销油缸的前油腔相连，一端与右插销油缸的右油腔相连；前液压插销控制组件包括前插销油缸换向阀和前插销油缸调压阀；前插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与前插销油缸换向阀相连；前插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与前插销油缸的前油腔相连，一端与前插销油缸的前油腔相连；电气控制模块包括开关量信号转换电路、输入接口电路、换向单元、A/D转换单元、数据线、调压单元、调速单元、工业计算机、电机控制装置和上位机，开关量信号转换电路的输入端口与四个插销油缸的前、后油腔行程开关相连，输出端与输入接口电路相连，A/D转换单元的输入端口与四个压力传感器、四个内置式超声行程传感液压油缸的超声行程检测装置相连，输出端口与输入接口电路相连；输入接口电路的输入端分别与A/D转换单元、开关量信号转换电路的输出端相连，输入接口电路的输出端与工业计算机相连；工业计算机的输入端口与输入接口电路相连，输出端口分别与调压单元、调速单元、换向单元的输入端口相连，工业计算机的通信接口与上位机相连；换向单元的输入端与工业计算机的输出端口相连，换向单元的输出端口分别与四个液压缸组的三位四通电磁换向阀的线圈、四个插销油缸的三位四通电磁换向阀的线圈相连；调速单元的输入端与工业计算机的输出端口相连，调速单元的输出端口与四个液压缸组的电磁调速阀线圈相连；调压单元的输入端口与工业计算机的输出端口相连，调压单元的输出端口与四个液压缸组的电磁调压阀、四个插销油缸的电磁调压阀的线圈相连；电机控制装置输入端与工业计算机连接，输出端与电动机连接，左行程传感油缸、后行程传感油缸、右行程传感油缸、前行程传感油缸为内置超声式行程传感油缸，通过检测油缸上油腔的压力突变来判断桩腿是否接触海床，插桩或拔桩过程中，待插销或待拔销的滑块与与带动桩腿运动的滑块同步运动，实现运动中完成插销或拔销工作，通过调速阀调节桩腿运动速度，超过规定时间桩腿运动速度达不到指令值时通过调压阀调节液压缸组的工作压力来克服海床阻力，从而提高桩腿运动速度，超过规定时间未完成插销或拔销动作，通过调压阀调节液压缸组的工作压力来克服插销或拔销阻力，从而提高插销或拔销速度。