[发明专利]一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统及补偿方法

权利要求书

1.一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于：所述升沉补偿系统包括采矿船、动态波浪检测模块、工控模块、液压补偿控制模块、升沉补偿装置和扬矿管，所述采矿船与升沉补偿装置的上支撑板铰接，升沉补偿装置的两个液压补偿缸的缸体固接在上支撑板上，液压补偿缸的活塞杆固接在下支撑板上，下支撑板与扬矿管铰接，所述液压补偿控制模块设置在采矿船上，在液压补偿控制模块的左右两侧分别伸出两根油管，两根油管分别连接到补偿液压缸的缸体底端和缸体顶端设置的油口处，在扬矿管上安装有位移传感器，位移传感器通过数据线与工控模块一端连接，工控模块另一端与液压补偿控制模块的数据输入端口连接，动态波浪检测装置通过悬吊布放装置布放到海水中，动态波浪监测装置将测得的海况数据通过数据线经数据暂存处理装置传递给工控模块，所述液压补偿控制模块能够实现主动补偿和被动补偿，根据不同海况，工控模块智能选择不同的补偿方式。

2.根据权利要求1所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述的工控模块由A/D转换器、工控机和D/A转换器组成，所述位移传感器通过数据线经过A/D转换器与工控机连接，工控机通过数据线经过D/A转换器与液压补偿控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述液压补偿控制模块包括空载油路模块、溢流油路模块、蓄能器充能模块、主动补偿模块和被动补偿模块且所述液压补偿控制模块由油箱、第一电磁换向阀、溢流阀、第二电磁换向阀、单向节流阀、第三电磁换向阀、蓄能器、截止阀、第一单向阀、安全阀、比例方向阀、减压阀、第二单向阀、滤油器、电机和液压泵组成。

4.根据权利要求3所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述的主动补偿模块工作油路为，液压泵泵送的高压油液依次经过滤油器、第二单向阀和比例方向阀流入第一液压补偿缸和第二液压补偿缸，控制比例方向阀的工位实现活塞杆的伸出与缩回，从而实现主动补偿，第一补偿液压缸和第二补偿液压缸流出的液压油经比例方向阀流回油箱，当处于主动补偿模式时，蓄能器与第二电磁换向阀和第三电磁换向阀均处于断开状态。

5.根据权利要求3所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述被动补偿模块工作油路为，比例方向阀处于中位，蓄能器与第二电磁换向阀处于连通状态，第二电磁换向阀也与第一液压补偿缸和第二液压补偿缸的无杆腔连通，蓄能器经第三电磁换向阀和单向节流阀与第一液压补偿缸和第二液压补偿缸的有杆腔连通，第一液压补偿缸和第二液压补偿缸的无杆腔经第二电磁换向阀、第一单向阀和截止阀回到蓄能器，当第一液压补偿缸和第二液压补偿缸的有杆腔压力发生变化时，蓄能器充放液，使得活塞杆运动，实现被动补偿，当被动补偿油路出现压力激增时，安全阀可溢流卸载，保护油路液压元件。

6.根据权利要求3所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述空载油路模块的工作油路为，电机带动液压泵将泵出的高压油液依次通过滤油器和第一电磁换向阀的右位最终回到油箱完成空载油路工作。

7.根据权利要求3所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述溢流油路模块的工作油路为，若油路发生堵塞故障导致液压系统压力激增且当油路的压力达到溢流阀所设定的临界值时，液压泵泵送的油液依次通过滤油器和溢流阀直接流回油箱。

8.根据权利要求3所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统，其特征在于，所述蓄能器充能模块油路为，液压泵泵送的高压油液依次经过滤油器和第二单向阀，再经过减压阀减压后经第一单向阀或截止阀为蓄能器充能，若充能油路发生故障，可关闭截止阀，防止蓄能器的高压油液回流。

9.一种权利要求2所述的一种深海采矿扬矿管升沉补偿系统的补偿方法，具体包括以下步骤：

当动态波浪检测装置测得海况比较恶劣时，动态波浪检测装置将测得的海况数据经数据暂存处理装置最终传递给工控机，工控机在得到海况信息后，经分析评估，启动主动补偿控制模式，发出的信号经D/A转换器传递到液压补偿控制模块的数据输入端，液压补偿控制模块在得到工控机传来的信号后切换到主动补偿模式；

当海面较平静时，动态波浪检测装置将检测的海况信息经数据暂存处理装置传递给工控机，工控机得到海况信息后，经分析评估，发出控制信号经D/A转换器传达到液压补偿控制模块的信号输入端，启动被动补偿控制模式，被动补偿时液压泵几乎不用供能，只需蓄能器充放液来完成补偿作业。