一种电驱动海洋绞车的智能排缆器制造技术

本发明专利技术公开了一种电驱动海洋绞车的智能排缆器，两组三相异步电机分别经变频器与电源相连，三相异步电机经行星减速机与滚筒的主轴相连，永磁同步电动机通过减速器减速驱动由轴承支撑的滚动丝杆旋转，滚动丝杆带动导缆轮在导轨上左右移动，缆绳经线宽传感器、导缆轮排缆到滚筒上，在滚动丝杆的两端分别安装有第一、二接近开关；滚筒转速检测光电编码器、电机转速光电编码器和光电编码器检测的信号分别输入智能控制器，智能控制器对三相异步电机和永磁同步电动机的工作状态进行控制。本发明专利技术具有排缆效果好、工作可靠、实时性好、能根据缆绳宽度自动调节工作状态、在海洋复杂工作环境下能连续工作的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋绞车辅助设备设计领域，尤其涉及一种带主动升沉补偿功能的变频电驱动深海海洋绞车排缆器。
技术介绍
海洋绞车滚筒直径大、缆绳缠绕层数多易出现乱卷、缠绕过程相互挤压易损坏缆绳等特点，海洋绞车相比于陆上广泛使用的绞车对排缆性能的要求更严格。然而现有技术存在以下问题:(I)目前应用的单滚筒一体化绞车上广泛采用平行排缆机构，单滚筒一体化绞车在浅海调查中具有排缆机构受力小、系统机构简单等优点，但随着调查深度和范围的不断扩大，储存在滚筒上的缆绳长达3000-10000米，多达20层的缆绳，导致缆绳不能在滚筒上均匀整齐的排缆，所以传统的常规的平行排缆机构并不能很好地满足深海调查工作的需要。(2)往复式双向丝杆式绞车排缆器是目前常见的一种自动绞车排缆器，通过链条或齿轮驱动导引辊筒在丝杆上移动，占用空间大且齿轮的减速比固定不变，只能适用于一种直径的缆绳，没有对缆绳直径的自适应能力，双向丝杆制作复杂工艺要求高且排缆行程很难改变，且由于排缆机构与滚筒轴为刚性连接，排缆过程中容易造成对绞车结构的冲击。(3)传统的排缆控制器控制算法普遍采用常规的比例开环控制方式，同步排缆时相对滚筒转动有稳态误差存在，抗干扰能力差。实际使用过程中排缆效果总是不能达到完美的排缆效果，仍然会经常出现跳缆、叠缆、缆绳挤压等排缆不齐的现象。(4)随着海洋绞车对排缆系统性能指标要求的逐渐提升，对排缆系统的实时性和响应性能的要求也是越来越高，传统的电驱动排缆系统多为基于性能一般的单片机，在新的应用环境下，不可避免地暴露出排缆系统存在着功能简单、速度慢、实时性差等问题，比如受限于控制器性能不能进行S曲线等高级加减速，在排缆电机进行启动、停止和变速时易广生冲击、失步、超程或振荡等现象。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术是提供一种具有排缆效果好、工作可靠、实时性好、能根据缆绳宽度自动调节工作状态、在海洋复杂工作环境下能连续工作的电驱动海洋绞车的智能排缆器。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是:一种电驱动海洋绞车的智能排缆器，包括变频器、三相异步电机、行星减速机、滚筒、滚筒转速检测光电编码器、智能控制器、交流伺服驱动器、电机转速光电编码器、永磁同步电动机、减速器、轴承、线宽传感器、导缆轮、滚动丝杆、第一接近开关、第二接近开关、导轨、光电编码器；六台三相异步电机均分成两组，两组三相异步电机分别经变频器与电源相连，三相异步电机经行星减速机与滚筒的主轴相连，永磁同步电动机通过减速器减速驱动由轴承支撑的滚动丝杆旋转，滚动丝杆带动导缆轮在导轨上左右移动，缆绳经线宽传感器、导缆轮排缆到滚筒上，在滚动丝杆的两端分别安装有第一、二接近开关；滚筒一端安装有滚筒转速检测光电编码器，永磁同步电动机一端安装有电机转速光电编码器，滚动丝杆一端安装有光电编码器，滚筒转速检测光电编码器、电机转速光电编码器和光电编码器检测的信号分别输入智能控制器，智能控制器对三相异步电机和永磁同步电动机的工作状态进行控制。线宽传感器检测缆绳的实际宽度自适应调整控制器参数以满足不同规格的缆绳的排缆要求。本专利技术的电驱动海洋绞车的智能排缆器，还包括第三接近开关、第四接近开关，第三、四接近开关安装在滚动丝杆上，位于第一、二接近开关后。避免当第一、二接近开关出现硬件故障时，排缆机构超出排缆行程使排缆器受损。所述导轨直径为滚筒直径的1/5，导缆轮的直径为导轨长度的一半。在截面的导轨、滚动丝杆和导缆轮，使得排缆机构能够承受非常大的轴向载荷、扭矩和弯矩。本专利技术与目前应用在单滚筒一体化绞车上广泛采用的平行排缆机构相比，由导缆轮和滚动丝杠等部件组成的直角排缆器，在对滚筒上缆绳从左到右来回排缆时，可以保持缆绳进入绞车时排缆角不变，滚筒长度不再受排缆轮偏角影响，使得滚筒长度可大大增加，排缆机构稳定的受力，也非常有利于对起吊物的平稳收放，使得其既拥有单滚筒一体化绞车结构简单、维修方便，同时又分离式海洋绞车排缆效果好、排缆距离长、排缆稳定的优点。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的正视图；图3是本专利技术的俯视图；图4是本专利技术的主视图；图5是本专利技术的控制框图；图6是本专利技术中排缆装置的控制器与伺服动力系统之间电气接线图。图7是本专利技术基于模糊自调整PID排缆控制策略的子任务流程图。【具体实施方式】下面通过实施例结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，旨在帮助进一步理解本专利技术，而非限制性的。所描述的实施例仅为本专利技术的一种优选实施方式，在本专利技术的精神和原则之内，各种替换和修改均应包含在本专利技术的保护范围之内。如图1、2、3、4所示，本专利技术的电驱动海洋绞车的智能排缆器包括变频器1、三相异步电机2、行星减速机3、滚筒4、滚筒转速检测光电编码器5、智能控制器6、交流伺服驱动器7、电机转速光电编码器8、永磁同步电动机9、减速器10、轴承11、线宽传感器12、导缆轮13、滚动丝杆14、第一接近开关15、第二接近开关16、导轨17、第三接近开关18、第四接近开关19、光电编码器20 ;六台三相异步电机2均分成两组，两组三相异步电机2分别经变频器I与电源相连，三相异步电机2经行星减速机3与滚筒4的主轴相连，永磁同步电动机9通过减速器10减速驱动由轴承11支撑的滚动丝杆14旋转，滚动丝杆14带动导缆轮13在导轨17上左右移动，缆绳经线宽传感器12、导缆轮13排缆到滚筒4上，在滚动丝杆14的两端分别安装有第一接近开关15、第二接近开关16 ;在第一接近开关15、第二接近开关16后安装有第三接近开关18、第四接近开关19，滚筒4 一端安装有滚筒转速检测光电编码器5，永磁同步电动机9 一端安装有电机转速光电编码器8，滚动丝杆14 一端安装有光电编码器20，滚筒转速检测光电编码器5、电机转速光电编码器8和光电编码器20检测的信号分别输入智能控制器6，智能控制器6对三相异步电机2和永磁同步电动机9的工作状态进行控制。在现场作业中不同的作业任务使用的缆绳往往宽度不同，本专利技术通过线宽传感器12检测缆绳实际宽度自适应调整控制器参数以满足不同规格的缆绳的排缆要求，从侧面上方进入绞车的缆绳通过导缆轮13进入滚筒4，导缆轮13的圆形缆绳导向道与滚筒4的边线处于同一竖直平面内.在滚动丝杆14的两端安装有第一接近开关15、第二接近开关16，进行导缆轮13的位置末端检测，当第一接近开关15或第二接近开关16接收到行导缆轮13已经到达端点时智能控制器6上的FPGA协处理电路进行位置限制当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电驱动海洋绞车的智能排缆器，其特征在于，包括变频器、三相异步电机、行星减速机、滚筒、滚筒转速检测光电编码器、智能控制器、交流伺服驱动器、电机转速光电编码器、永磁同步电动机、减速器、轴承、线宽传感器、导缆轮、滚动丝杆、第一接近开关、第二接近开关、导轨、光电编码器；六台三相异步电机均分成两组，两组三相异步电机分别经变频器与电源相连，三相异步电机经行星减速机与滚筒的主轴相连，永磁同步电动机通过减速器减速驱动由轴承支撑的滚动丝杆旋转，滚动丝杆带动导缆轮在导轨上左右移动，缆绳经线宽传感器、导缆轮排缆到滚筒上，在滚动丝杆的两端分别安装有第一、二接近开关；滚筒一端安装有滚筒转速检测光电编码器，永磁同步电动机一端安装有电机转速光电编码器，滚动丝杆一端安装有光电编码器，滚筒转速检测光电编码器、电机转速光电编码器和光电编码器检测的信号分别输入智能控制器，智能控制器对三相异步电机和永磁同步电动机的工作状态进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄良沛，易武志，刘德顺，刘厚才，赵延明，刘勇华，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43