一种容积式升沉补偿液压系统和升沉补偿吊装系统技术方案

本发明专利技术涉及一种容积式升沉补偿液压系统，包括液压缸、油箱、比例泵和电动机，液压缸为内部设有单活塞的双作用式液压缸，包括相互隔离的有杆腔和无杆腔，有杆腔和无杆腔的压力端口分别通过第一油路和第二油路连接于比例泵，并经由比例泵连接于油箱，比例泵由电动机驱动运行，其中，比例泵可为一组或多组，每组比例泵各包括一个第一比例泵和一个第二比例泵，第一油路和第二油路上分别设有第一比例泵和第二比例泵。本发明专利技术能够兼顾大吨位与高效率的要求，且有杆腔和无杆腔分别通过比例泵与油箱相连接，比例泵分别在油箱与液压缸之间吸排油，无需增加额外的补油泵进行补油，能够减少控制元件的数量，并提高升沉补偿的系统效率和控制系统柔性。

Volumetric type heave compensation hydraulic system and heave compensation hoisting system

The invention relates to a volume type heave compensation hydraulic system comprises a hydraulic cylinder, oil tank, proportional pump and motor, the hydraulic cylinder is provided with a single piston double acting hydraulic cylinder, including isolated rod cavity and a non rod chamber pressure port rod cavity and a non rod cavity are respectively the first oil and the second circuit is connected to the pump through, and the proportional pump connected to the fuel tank, proportional pump driven by the motor operation, among them, the proportion of pump for one or more groups, each group of each proportional pump comprises a first pump and a second pump, the first oil and second oil pump are respectively arranged on the first and the proportion of second proportional pump. The invention can take into account the large tonnage and high efficiency requirements, and the rod cavity and a non rod cavity respectively through proportional pump and fuel tank is connected with the proportional pump respectively between the tank and the hydraulic cylinder suction oil, without adding additional fill up fuel oil, can reduce the number of control components, and improve the efficiency of lifting system and the control system of flexible sinking compensation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。本专利技术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。该专利技术系统具有如下特点：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。该技术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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种容积式升沉补偿液压系统，包括液压缸、油箱、比例泵和电动机，液压缸为内部设有单活塞的双作用式液压缸，包括内部设置有活塞杆的有杆腔和内部无活塞杆的无杆腔，有杆腔和无杆腔由活塞相互隔离，且有杆腔和无杆腔的压力端口分别通过第一油路和第二油路连接于比例泵，并经由比例泵连接于油箱，比例泵由电动机驱动运行。进一步地，比例泵可为一组或多组，每组比例泵各包括一个第一比例泵和一个第二比例泵，第一比例泵和第二比例泵分别设置于第一油路和第二油路上，每组比例泵各由一电动机驱动运行。优选地，第一比例泵和/或第二比例泵与液压缸之间的第一油路和/或第二油路上设有充液开关阀。进一步地，无杆腔包括相互隔离的第二无杆腔和第一无杆腔，第一无杆腔通过第二油路连接于第二比例泵，第二无杆腔通过第三油路连接于第一比例泵或者第二比例泵，并经由第一比例泵或者第二比例泵连接于油箱。优选地，第三油路上设有蓄能器，蓄能器通过第三油路连接于液压缸的第二无杆腔的压力端口。进一步地，第一比例泵或者第二比例泵与蓄能器之间的第三油路上设有被动补偿开关阀。优选地，还包括将第一油路和第二油路相连通的第四油路，且第四油路上设有连通开关阀。进一步地，液压缸的活塞杆的前端设有位移传感器。本专利技术还提供一种升沉补偿吊装系统，包括船舶、设置在船舶上的波浪补偿绞车系统、围绕波浪补偿绞车系统的钢丝绳、吊装于钢丝绳末端的负载和承载钢丝绳的起重机滑轮组，钢丝绳沿着滑轮组进行伸缩和转向，还包括如上所述的容积式升沉补偿液压系统，滑轮组中的一个滑轮连接于活塞杆的前端，使得该一个滑轮可随着活塞杆的往复运动而运动。优选地，活塞杆和上述一个滑轮的连接处设有位移传感器。如上，本专利技术所提供的容积式升沉补偿液压系统和升沉补偿吊装系统，能够兼顾大吨位与高效率的要求，且液压缸的有杆腔和无杆腔分别通过比例泵与油箱相连接，两台比例泵分别从油箱与液压缸之间吸排油，因此无需增加额外的补油泵进行补油，能够减少控制元件的数量，并进一步提高升沉补偿的系统效率和控制系统柔性。为让本专利技术的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。附图说明下面将结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术第一实施例中提供的容积式主动升沉补偿液压系统的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例中提供的容积式主被动升沉补偿液压系统的结构示意图；图3为本专利技术第三实施例中提供的升沉补偿吊装系统的整体结构示意图。元件标号说明1液压缸11有杆腔12无杆腔12a第一无杆腔12b第二无杆腔13活塞14活塞杆2油箱3比例泵31第一比例泵32第二比例泵4电动机51第一油路52第二油路53第三油路54第四油路61充液开关阀62被动补偿开关阀63连通开关阀7位移传感器8滑轮9蓄能器10负载0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容积式升沉补偿液压系统，其特征在于，包括液压缸、油箱、比例泵和电动机，所述液压缸为内部设有单活塞的双作用式液压缸，包括内部设置有活塞杆的有杆腔和内部无活塞杆的无杆腔，所述有杆腔和所述无杆腔由所述活塞相互隔离，且所述有杆腔和所述无杆腔的压力端口分别通过第一油路和第二油路连接于所述比例泵，并经由所述比例泵连接于所述油箱，所述比例泵由所述电动机驱动运行。

【技术特征摘要】
1.一种容积式升沉补偿液压系统，其特征在于，包括液压缸、油箱、比例泵和电动机，所述液压缸为内部设有单活塞的双作用式液压缸，包括内部设置有活塞杆的有杆腔和内部无活塞杆的无杆腔，所述有杆腔和所述无杆腔由所述活塞相互隔离，且所述有杆腔和所述无杆腔的压力端口分别通过第一油路和第二油路连接于所述比例泵，并经由所述比例泵连接于所述油箱，所述比例泵由所述电动机驱动运行。2.如权利要求1所述的容积式升沉补偿液压系统，其特征在于，所述比例泵可为一组或多组，且每组所述比例泵各包括一个第一比例泵和一个第二比例泵，所述第一比例泵和所述第二比例泵分别设置于所述第一油路和所述第二油路上，每组所述比例泵各由一所述电动机驱动运行。3.如权利要求2所述的容积式升沉补偿液压系统，其特征在于，所述第一比例泵和/或所述第二比例泵与所述液压缸之间的所述第一油路和/或所述第二油路上设有充液开关阀。4.如权利要求2所述的容积式升沉补偿液压系统，其特征在于，所述无杆腔包括相互隔离的第二无杆腔和第一无杆腔，所述第一无杆腔通过所述第二油路连接于所述第二比例泵，所述第二无杆腔通过第三油路连接于所述第一比例泵或者所述第二比例泵，并经由所述第一比例泵或者所述第二比例泵连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡中望，宋豫，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31