[实用新型]主动式电动波浪补偿起重机的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及海上起重机领域，尤其涉及一种波浪补偿起重机的控制系统，该起重机适用于海面吊装与水下安装。

背景技术

随着现代海洋工程的大力发展，各种安装于工程船、钻井平台等海洋浮动体上的起重机也应用越来越多。由于海浪等因素的干扰，使安装于浮动体上的起重机也受到干扰，进一步引起相关的起升负载载荷产生相应的干扰运动,从而危及到整个吊装作业的安仝性与精确性。

波浪补偿是指因海面起伏引起作业装备产生波动而进行的补偿校正。波浪补偿技术主要应用于海上补给，海洋钻井、深海探测等方面。通过波浪补偿能够大大增强操作人员和吊装设备的安全性以及保证水下安装的精准性，同时减少因为天气因素而带来的作业停工。例如，申请号为CN201210219968.4的中国专利文件提供了一种主动升沉波浪补偿控制系统，包括：起升卷筒、船舶姿态运动传感器、绝对值编码器、张力传感器和补偿设备。起升卷筒安装在离岸起重机上，通过钢丝绳绕过支臂前端的悬挂支点吊装一负载，负载浸没于水面下。船舶姿态运动传感器实时检测船舶升沉运动。绝对值编码器实时检测起升卷筒的运动状况。张力传感器实时检测钢丝绳的动态张力。补偿设备连接到船舶姿态运动传感器、绝对值编码器和张力传感器，补偿设备基于历史数据和实时检测的船舶升沉运动、升卷筒的运动状况和钢丝绳的动态张力的数据计算预测参数，并基于预测参数施加补偿电压于起升卷筒。本发明还揭示了一种主动升沉波浪补偿控制方法。

基于以上优点，有必要设计一种主动式升沉波浪补偿起重机。目前国际上的主动式波浪补偿起重机的控制系统主要采用液压驱动控制，例如申请号为CN200910056001.7的专利文献就提供了一种超大型浮吊的重载打捞波浪补偿系统，包括机械系统、液压系统、监控系统以及液压油缸和蓄能器的控制等，机械系统由起升卷筒、各套滑轮、钢丝绳、大吨位吊钩组成；液压系统由油缸、蓄能器、液压油泵、液压阀组成；监控系统由浮吊本体位移监测、浮吊船体位移监测、浮吊起吊重物位移监测组成。本发明解决了超大型浮吊重载 打捞时、重物被吊出水面的瞬间，由于重物体积庞大，海水形成涡流使浮吊船体船倾且摇摆不定，而吊重也随之摇摆，无法控制的问题；以及解决海上吊装大型结构时，波浪对浮吊船体影响导致的海上平台对接困难问题，保证货物着落到船甲板安全或海洋平台安装安全；而且允许船有一定的倾斜，适应海上作业的恶劣工况。

然而，上述的液压驱动控制系统和油缸驱动系统具有结构复杂，效率较低，能耗较大等问题。本实用新型针对上述起重机驱动控制系统的缺点，提出了一种主动式电动波浪补偿起重机的控制系统。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种主动式电动波浪补偿起重机的控制系统，起重机固定于离岸母船上，包括卷筒系统、臂架系统和控制臂架系统的人工操作手柄，卷筒系统包括波浪补偿卷筒、多个驱动波浪补偿卷筒转动的电动机和围绕波浪补偿卷筒的吊装绳，吊装绳连接波浪补偿卷筒和臂架系统，其长度随着波浪补偿卷筒的转动而伸缩，从而控制臂架系统的运动姿态，控制系统包括：波浪补偿计算装置，用于实时采集离岸母船当前的运动数据，并根据运动数据计算波浪补偿数据；手柄数据转换装置，将人工操作手柄输入的指令转换为手柄数据；卷筒控制器，用于实时采集波浪补偿卷筒当前的起升限位数据和驱动状态数据，并根据接收到的驱动命令控制电动机运转；中央控制器，用于读取波浪补偿数据和手柄数据，将波浪补偿数据和手柄数据叠加计算得到合成转速，并读取卷筒控制器中的起升限位数据和驱动状态数据来对起重机的当前运动状态进行判断，如果当前运动状态正常，则向卷筒控制器发送包含合成转速的驱动命令，以驱动电动机运转；如果当前运动状态不正常，则向卷筒控制器发出停机命令，以终止电动机运转。

优选地，电动机采用永磁同步大扭矩电机。

进一步地，卷筒系统位于离岸母船的船舱内，臂架系统包括起重机臂架、摆动滑轮、改向滑轮和用于吊装重物的吊钩，吊装绳依次连接波浪补偿卷筒、摆动滑轮、改向滑轮和吊钩，其长度随着波浪补偿卷筒的转动而伸缩，从而控制臂架系统的运动姿态。

进一步地，臂架系统上还设有臂架控制器和与臂架控制器相连接的臂架编码器，臂架编码器用于记录起重机臂架的俯仰角度，从而计算出臂架系统的幅度数据；臂架控制器读取幅度数据并将之传输给中央控制器。