[实用新型]一种容积式升沉补偿液压系统和升沉补偿吊装系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及波浪补偿液压领域，尤其是一种容积式升沉补偿液压系统和应用该液压系统的升沉补偿吊装系统。

背景技术

升沉补偿是波浪补偿的一种，是指因海面起伏引起作业装备产生波动而进行垂直方向上的补偿校正。主要应用于海上补给、海洋钻井、有缆海底机器人安装作业、深海探测等方面。由于海浪起伏的影响，起重机负载随着波浪产生相对运动，负载物资可能会因此碰撞或者增加海上作业困难，从而对海上作业的安全性造成影响。

目前的波浪补偿有主动补偿形式、被动补偿形式或主被动相结合的半主动补偿形式，均可采用液压系统来作为补偿动力装置，被动补偿通常采用蓄能器来作为液压系统的能量供给装置，例如申请号为CN201320599459.3的中国专利文件公开了一种海洋吊机波浪补偿装置，包括安装在吊臂头部的液压缸，在液压缸的活塞杆端头安装有滑轮，起升绞车中的钢丝绳通过滑轮与吊装物相连；液压缸的压力端口与蓄能器连通，蓄能器同时与电磁阀A、电磁阀B连接，电磁阀A与高压气瓶连通，电磁阀B与低压气瓶连通，电磁阀A、电磁阀B的动作由控制系统控制。本发明的装置兼有被动波浪补偿和恒张力补偿的功能，减小波浪引起的升沉运动对吊机和吊装物的影响，增加海洋吊机吊装的安全性。

主动式波浪补偿液压系统包括阀控液压缸式补偿系统和二次马达控制补偿系统。其中，阀控液压缸式补偿系统是通过比例阀控制液压缸的伸缩，从而实现波浪的升沉补偿；二次马达控制补偿系统是通过二次马达的转速与转角控制，实现波浪的升沉补偿。

申请号为CN200910227899.8的中国专利文件公开了一种用于主动式波浪补偿起重机的液压驱动系统，由油箱、分别包括液压马达的用于重物吊放的起重油路和用于波浪补偿的补偿油路组成；起重油路和补偿油路中的液压马达通过减速器共同驱动起重机的绞车转动。其补偿油路由包括依次连接的第二吸油过滤器、第二液压泵、第二单向阀、第二高压过滤器、电磁阀、电液伺服阀、第二进油平衡阀、第二液压泵、第二出油平衡阀组成，在第二单向阀的出口处分别连接有第二溢流阀、第二压力继电器、蓄能器和第二压力表，压力补偿器与电液伺服阀并联使用，第二压力继电器控制第二电磁制动器作为绞车的制动元件。该发明系统具有如下特点：一是重物的吊放与波浪补偿互不干扰，在没有海浪的情况下，可以关闭补偿回路，此时整个系统功能与普通起重机相同，在海浪较大的情况下，打开补偿回路，可以进行有波浪补偿的吊装。二是波浪补偿精度高。三是系统柔性可调。四是系统安全可靠，两个油路均使用双向平衡阀的组合，防止重物滑车。由此可见，阀控液压缸式补偿系统的特征是响应快、吨位大，然而由于阀控液压缸式系统采用比例阀节流控制实现液压缸的伸缩速度、位置的控制，其节流口的压降全部产生热量而使油液升温，阀控系统的效率一般不高于30％，其缺点是系统效率低。

再例如申请号为CN201320599459.3的中国专利文件公开了一种二次马达控制波浪补偿系统，具有补偿响应高，能耗小，可操作性强，补偿精度高，稳定性高可调节范围大特点，适合多种吨位的和不同海况下作业的起重机波浪补偿系统。其技术方案为：采用二次马达进行控制，通过摆动二次马达摆角进行正反转补偿，加大了响应速度，二次马达角速度传感器输出的角位移及伺服缸位移传感器反馈的实际波浪位移所形成的闭环回路进行闭环控制补偿，提高了补偿精度。二次马达伺服缸控制单元的蓄能器来确保控制的稳定性，制动单元采用双电磁换向阀增加系统安全性，二次马达主油口采用二通插装阀来控制在保证安全的同时减小压损，通过充氮气控制单元调节气瓶压力来适应多种海况作业。该实用新型的二次马达控制波浪补偿系统的特征是系统效率高，结构简单，但吨位大时绞车直径将很大。

由此可知，阀控液压缸式补偿系统和二次马达控制补偿系统的技术较成熟，但分别存在不足，无法兼顾大吨位与高效率，整体综合性能有待进一步优化升级。

另外，还可采用闭式泵控液压缸式补偿系统，闭式泵控液压缸式补偿系统的液压泵的进出油口分别连接在液压缸的有杆腔和无杆腔，通过改变闭式泵的转速或者排量实现液压缸的控制，但由于大部分液压缸的两腔面积不同，故还需要额外的补油泵，当有杆腔进油和无杆腔出油时，系统由于面积差产生的多余油需要排回油箱。当有杆腔出油和无杆腔进油时，系统由于面积差而使无杆腔供油不足，需要补油泵补油。

因此，如何设计一种兼顾大吨位、高效率并减少控制元件数量的波浪补偿液压驱动系统就成为本领域亟待解决的问题之一。

实用新型内容