[发明专利]一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置

说明书

本发明提供一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置，属于海洋资源开发装备的制造加工领域。包括驱动部分、滑动连接部分、放线筒。放线筒固定装配在轴上，用于储存和放出缠绕加工过程中所需要的钢带/钢丝。驱动部分为整个张力控制关键装置提供轴向旋转和轴向移动。滑动连接部分包括滑块、连接杆、轴，滑块通过连接杆与驱动部分的电机及减速器外壳连接。驱动部分的电机及减速器通过滑动连接部分安装在绞笼导轨上。本发明从控制绞笼放线筒放线速度和位置的角度入手，对钢带/钢丝的张力波动进行控制，对于提高在铠装层加工中的张力控制精度有着重要作用；本发明结构简单，作用明显，易加工制造。

技术领域

本发明属于海洋资源开发装备的制造加工领域，涉及一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置。

背景技术

柔性管是海洋资源开发的重要装备，随着海洋资源的开发逐渐面向深海，对柔性管道的力学性能尤其是抗拉性能有了更高的要求，其一般结构由内到外依次为：内骨架层、内护套、铠装层、防磨层、外护套。柔性管结构中主要就是由螺旋缠绕形式的抗拉铠装钢丝或钢带(即铠装层)提供抗拉伸能力。

柔性管广泛用于悬跨管线，深海平台的立管以及边际油田的开采中，是海洋资源开发的重要组成部分。柔性管是高技术含量、高附加值的海工产品，制造工艺复杂。我国柔性管大部分还是依靠从国外厂家高价进口，订货周期长，服务响应不理想，因此柔性管的制造加工技术是我国在海洋资源开发方面的“卡脖子”问题。目前，国产柔性管还处于起步阶段，铠装层缠绕成型工艺、铠装加工装备和相应的技术积累相对较少，虽然有国产柔性管，但是和国外生产的柔性管还是有很大差距。铠装层在柔性管中起着保护支撑作用，防止柔性管产生较大的轴向应变和出现管道断裂的作用。

铠装加工中保持张力稳定的核心设备是恒张力控制装置，只有稳定、精确的控制钢带/钢丝的张力才能保证柔性管铠装层应力均匀分布，生产出抗拉伸性能好、使用寿命长的柔性管。但是柔性管铠装层缠绕加工时受众多因素影响，铠装层缠绕加工中的恒张力控制装置是一种多变量、时变性、强耦合的复杂控制装置。在铠装层缠绕加工过程中，因为有多个参数量、外界干扰、缠绕半径的的时变性、速度的强耦合关系等因素导致张力抖动问题，张力抖动问题影响着缠绕张力控制装置的控制性能，影响产品加工质量。当前国内外在铠装层缠绕张力控装置中对张力控制的高精度、高稳定性等高要求的发展潮流趋势下，国内外很多专家学者对铠装层缠绕张力控制装置的研究主要涉及张力控制装置的结构、存在的问题和张力控制算法这三个方面。国内在这方面的研究较国外落后，普遍存在张力控制精度不高，铠装效果不理想，柔性管性能低和使用寿命短等问题，严重制约了我国面向深海的海洋资源开发。

发明内容

本发明的目的就是针对国内柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制相关技术领域的空白，提供一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置。

受在笼内放线筒放线时放线角度(放线筒在放线时其轴向方向与放线的钢丝或钢带所成的夹角(锐角或直角))变化时，钢带/钢丝的张力也在随之变化，再对笼内放线筒放线时放线角度对钢带/钢丝的张力影响的机理进行深入研究，提出一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种柔性管抗拉铠装层加工中的恒张力控制关键装置，所述的恒张力控制关键装置包括驱动部分1、滑动连接部分2、放线部分。

所述的放线部分包括放线筒3，沿其轴向设有用于穿过轴23的通孔，放线筒3固定装配在轴23上，用于储存和放出缠绕加工过程中所需要的钢带/钢丝。

所述的驱动部分1为整个张力控制关键装置提供轴向旋转和轴向移动，包括电机及减速器A11、电机及减速器B12、液压/蜗杆驱动装置13。所述电机及减速器A11和电机及减速器B12位于放线筒3两侧，设于轴23的两端，用于驱动放线筒3，使其绕轴向旋转；所述液压/蜗杆驱动装置13安装固定在绞笼内，液压/蜗杆驱动装置13的驱动杆与电机及减速器B12右端连接，用于驱动放线筒3沿轴向移动。