[发明专利]检测浮标浮力调节系统的高压环境模拟试验台及模拟方法

说明书

一种检测浮标浮力调节系统的高压环境模拟试验台，包括泵源、阀控缸液压单元、控制单元以及冷却单元；其中：泵源，包括恒压变量泵，所述恒压变量泵用于提供恒压源；阀控缸液压单元，包括伺服阀和非对称液压缸；其中，伺服阀是压力模拟闭环控制的核心元件，用于接收控制单元的指示而调节阀芯开口大小；非对称液压缸包括无杆腔和有杆腔，其中无杆腔连接伺服阀，有杆腔与所述待检测的浮标浮力调节系统连接。本发明还提供了一种采用所述高压环境模拟试验台进行的模拟方法，能够模拟自持式剖面浮标在排油和回油时的油囊受到的海水压力，在不同压力下，浮标排油和回油的速率，具有原理简单、安全可靠、节约成本等特点。

技术领域

本发明涉及浮力调节系统压力环境模拟领域，具体涉及一种检测浮标浮力调节系统的高压环境模拟试验台及模拟方法。

背景技术

在大数据时代，海洋数据占据了国防安全十分重要的位置。海洋大数据是大数据技术在海洋领域的一门应用科学，Argo浮标技术则是科学实践的新产物标志。自持式剖面浮标是一种可以在海洋中自由漂移，采用拉格朗日环流法自动测量海面到一定水深的海水温度、电导率(盐度)和压力，并跟踪其漂流轨迹来获取海流的速度和方向的测量仪器。

目前，自持式剖面浮标通常采用油囊式浮力调节系统，这种可变体积式浮力调节可在重量不变的情况下改变自身体积来实现浮力调节。通过浮标系统向外油囊排出高压油来实现浮力调节。4000米自持式剖面浮标在深海4000米压力可达40Mpa，为了验证系统能长期稳定地运行，需要对浮力调节通过0-40MPa压力下排油及回油检测，检验液压系统排油运行可靠性。

高压环境模拟试验台作为关键的实验装备在模拟深海海水高压起到了至关重要的作用，它可以用来模拟浮标在深海中上升和下降过程中，油囊排油和回油所受到的海水压力，可以跟踪指定的压力深度曲线，检验浮标浮力调节系统的性能。同时测试回油程序控制可靠性，测量不同压力下排油与回油速率。另一方面，还可以节省大量的财力物力。

当前，能够针对浮标浮力调节系统进行高压模拟的试验台很少，而且现有的模拟系统无法精准地控制模拟压力与深度的关系，而用高压舱的方式模拟成本昂贵且较为复杂，无法反复进行试验。因此设计浮标高压海水模拟系统并确定相应的试验方案具有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高压环境模拟试验台及模拟方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高压环境模拟试验台，包括泵源、阀控缸液压单元、控制单元以及冷却单元；其中：

泵源，包括恒压变量泵，所述恒压变量泵用于提供恒压源；

阀控缸液压单元，包括伺服阀和非对称液压缸；其中，伺服阀是压力模拟闭环控制的核心元件，用于接收控制单元的指示而调节阀芯开口大小，从而基于指令的压力曲线和实际的压力的差值实现压力模拟的闭环控制；非对称液压缸包括无杆腔和有杆腔，其中无杆腔连接伺服阀，有杆腔与所述待检测的浮标浮力调节系统连接；

冷却单元，包括散热器，用于对泵源输送的油液进行冷却。

作为本发明的另一方面，提供了一种采用如上所述的高压环境模拟试验台进行的模拟方法，包括如下步骤：

将非对称液压缸的活塞置于靠近浮标一端，浮标浮力调节系统内液压油提前收至内油囊；将浮标接入所述非对称液压缸有杆腔一侧，将安全溢流阀压力调至某一值；将恒压变量泵的驱动电机启动，调节电磁卸荷溢流阀使液压系统的压力达到工作压力；

在控制单元中输入指定压力的指令，将指令信号转换为电信号传送给阀控缸液压单元的伺服阀，伺服阀接收到电信号后调节无杆腔一侧的工作压力，同时调节合适的PID参数，使得液压缸模拟的压力能够满足输入的指定压力曲线；