CN107120081B - 水下绳索打捞器收放速度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下绳索打捞器收放速度控制装置，其特征在于：包括打捞器、绳索、卷扬机、水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器、控制器；水下拉力传感器固定在固定板上，绳索的一端缠绕在卷扬机上，绳索的另一端绕过定滑轮和水下拉力传感器下端滑轮与打捞器连接，位置传感器固定在打捞器下端部，转速传感器安装在卷扬机的驱动马达上，转速传感器、水下拉力传感器、位置传感器与控制器相连，控制器与比例调速阀连接，比例调速阀位于驱动马达的液压装置中。本发明基于水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器采集的信号，通过控制驱动马达的转速来控制打捞器的收放转速，有效避免了绳索发生跳绳及因拉力过大而失效断裂的现象发生。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种水下绳索打捞器收放速度控制装置。
背景技术
在海洋地质科学考查中，为了准确分析某指定海域不同海底地层沿海底深度方向上的分布规律，必须利用海底钻探装备对该指定海域进行海底钻探取样，从而获取该海底地层的岩心样品。在利用如海底钻机这样的海底钻探装备进行海底钻探取样过程中，待每根岩心管取心结束后，需要利用打捞器将已经装满岩心的岩心管从钻杆底部打捞至海底钻机的岩心管储管架上。鉴于岩心管水下打捞的特殊作业环境，在打捞岩心管过程中，由于打捞器外径与钻杆内径相差很小，使得打捞器与钻杆内壁之间的环状过流间隙也很小，受打捞器在钻杆内下放过程中的海水阻尼以及打捞器自身浮力的影响，当卷扬机释放绳索速度大于打捞器下放速度时，将导致缠绕在卷扬机上的绳索由于没有预拉力而发生跳绳（绳索跳出卷扬机），跳出的绳索极有可能缠绕到海底钻机的其他部件上，从而导致打捞器无法正常下放及海底钻机无法正常工作。在打捞器携带岩心管回收过程中，当打捞器的回收速度过快时，打捞绳索可能因承受的拉力过大而失效断裂。为此，如何有效控制打捞器的收放速度是本领域一个急待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供过一种结构简单、自动化程度高、控制精度高的水下绳索打捞器收放速度控制装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种水下绳索打捞器收放速度控制装置，包括打捞器、绳索、卷扬机、水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器、固定板、支撑板、控制器和电源；电源与控制器相连，为整个控制装置提供工作电源；所述支撑板固定在固定板上，卷扬机固定在支撑板上，卷扬机下方设有定滑轮，所述水下拉力传感器位于卷扬机一侧，水下拉力传感器上端固定在固定板上，水下拉力传感器下端设有滑轮，水下拉力传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，所述绳索的一端缠绕在卷扬机上，绳索的另一端绕过定滑轮和水下拉力传感器下端滑轮与打捞器连接，所述位置传感器固定在打捞器下端部，位置传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，所述转速传感器安装在卷扬机的驱动马达上，转速传感器的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与用于控制驱动马达转速的比例调速阀连接，比例调速阀位于驱动马达的液压装置中。
上述水下绳索打捞器收放速度控制装置，所述液压装置包括油箱、第一电磁换向阀、单向阀、液压泵、电机和过滤器，所述油箱依次经过滤器、液压泵、单向阀、比例调速阀后与第一电磁换向阀的进油口相连，电机与液压泵相连，第一电磁换向阀的两个出油口均与驱动马达相连，第一电磁换向阀、比例调速阀的控制端与控制器相连，第一电磁换向阀的回油口接至油箱。
上述水下绳索打捞器收放速度控制装置，所述支撑板上设有用于对卷扬机进行紧急制动的制动器，所述液压装置还包括第二电磁换向阀，第二电磁换向阀的进油口连接在单向阀与比例调速阀之间，第二电磁换向阀的两个出油口均与制动器连接，第二电磁换向阀的回油口接至油箱，第二电磁换向阀的控制端与控制器相连。
上述水下绳索打捞器收放速度控制装置，单向阀与比例调速阀之间设有溢流阀，溢流阀的出油口接至油箱。
上述水下绳索打捞器收放速度控制装置，还包括显示电路，显示电路与控制器相连。
本发明的有益效果在于：本发明设有控制器、水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器，水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器分别实时监测绳索拉力、打捞器位置、卷扬机的驱动马达转速信号，控制器接收水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器采集的信号，输出相应的控制信号至用于控制驱动马达转速的比例调速阀，通过控制驱动马达的转速来控制打捞器的收放转速，有效避免了绳索发生跳绳及因拉力过大而失效断裂的现象，具有结构简单、稳定可靠的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路结构框图。
图3为本发明控制器的电路图。
图4为本发明液压装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，一种水下绳索打捞器收放速度控制装置，包括打捞器4、绳索3、卷扬机11、水下拉力传感器2、位置传感器5、转速传感器12、固定板1、支撑板10、控制器、电源、显示电路、复位电路和故障复位电路；电源与控制器相连，为整个控制装置提供工作电源；所述支撑板10固定在固定板1上，卷扬机11固定在支撑板10上，卷扬机11下方设有定滑轮13，所述水下拉力传感器2位于卷扬机11一侧，水下拉力传感器2上端固定在固定板1上，水下拉力传感器2下端设有滑轮201，水下拉力传感器2的信号输出端与控制器的输入端相连，所述绳索3的一端缠绕在卷扬机11上，绳索3的另一端绕过定滑轮13和水下拉力传感器2下端滑轮201与打捞器4连接，通过控制卷扬机11的驱动马达111的正反转实现绳索3的释放和回收，进而控制打捞器4在钻杆6内下放至钻杆6底部与岩心管捞矛头81对接，从而回收岩心管8；所述位置传感器5固定在打捞器4下端部，位置传感器5的信号输出端与控制器的输入端相连，当打捞器4与岩心管捞矛头81之间的距离小于位置传感器5的预定距离时，固定在岩心管捞矛头81上端的磁铁7将触发位置传感器5发出位置信号；所述转速传感器12安装在卷扬机11的驱动马达111上，转速传感器12的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与用于控制驱动马达111转速的比例调速阀15连接，通过控制比例调速阀15的开度来控制打捞器4的收放转速；比例调速阀15位于驱动马达111的液压装置中。
如图4所示，所述液压装置包括油箱17、第一电磁换向阀16、单向阀19、液压泵20、电机21和过滤器22，所述油箱17依次经过滤器22、液压泵20、单向阀19、比例调速阀15后与第一电磁换向阀16的进油口相连，单向阀19与比例调速阀15之间设有溢流阀18，溢流阀18的出油口接至油箱17，电机21与液压泵20相连，第一电磁换向阀16的两个出油口均与驱动马达111相连，第一电磁换向阀16、比例调速阀15的控制端与控制器相连，第一电磁换向阀16的回油口接至油箱17。
所述支撑板10上设有用于在紧急情况下对卷扬机11进行紧急制动的制动器9，所述液压装置还包括第二电磁换向阀161，第二电磁换向阀161的进油口连接在单向阀19与比例调速阀15之间，第二电磁换向阀161的两个出油口均与制动器9连接，第二电磁换向阀161的回油口接至油箱17，第二电磁换向阀161的控制端与控制器相连。
如图3所示，图3中IN1作为拉力信号入口，IN2作为位置信号入口，IN3作为转速信号入口。P2.6作为升速输出端，P2.7作为降速输出端。端口SW1，SW2，SW3作为按键SET、按键DOWN、按键UP的输入，可以手动控制脉冲发送频率，经单片机处理后转化为相应的脉冲信号来控制比例调速阀15，进而控制驱动马达111的转速。IN3测得的实际转速与单片机给出的转速进行比较，通过PID控制调整驱动马达111转速。
本发明的工作原理如下：
打捞器4在钻杆6内下放准备对钻杆6底部的岩心管8进行打捞过程中，当打捞器4与岩心管捞矛头81之间的距离大于位置传感器5预定距离时，此时位置传感器5未发出位置信号，控制器输入端接收来自水下拉力传感器2的实时拉力信号和转速传感器12实时检测驱动马达111的实际转速信号，在确保水下拉力传感器2所测得的拉力值不小于给定拉力值
F min时，控制器输出端输出控制信号，控制卷扬机11的驱动马达111转速的比例调速阀15的开度达到最大值，此时打捞器4将以最快的速度在钻杆6内下降。
当打捞器4与岩心管捞矛头81之间的距离小于位置传感器5预定距离时，固定在岩心管捞矛头81上端部的磁铁7将触发位置传感器5发出位置信号，控制器输入端同时接收来自水下拉力传感器2的实时拉力信号、位置传感器5的位置信号和转速传感器12实时检测驱动马达111的实际转速信号，控制器输出端输出控制信号，控制卷扬机11驱动马达111转速的比例调速阀15的开度逐渐减少，打捞器4的下降速度也将逐渐减小，同时，转速传感器12实时检测驱动马达111的实际转速，从而形成水下绳索打捞器收放速度控制装置的闭环控制，达到精准的速度控制目标，防止速度失控。当打捞器4与岩心管捞矛头81接触时，比例调速阀15的开度减小为零。
当打捞器4打捞到岩心管8并携带岩心管8一同回收时，控制器输入端接收来自水下拉力传感器2的实时拉力信号和转速传感器12实时检测驱动马达111的实际转速信号，在确保水下拉力传感器2所测得的拉力值不大于给定拉力值
F max时，控制器输出端输出控制信号，控制卷扬机11的驱动马达111转速的比例调速阀15的开度达到最大值，此时打捞器4将携带岩心管8在钻杆6内快速上升。
在卷扬机11的驱动马达111出现问题或转速传感器12检测得到的转速信号发生异常时，固定在固定板1上的制动器9可对卷扬机11实施紧急停机制动并发出报警信号。
Claims (2)
1.一种水下绳索打捞器收放速度控制装置，其特征在于：包括打捞器、绳索、卷扬机、水下拉力传感器、位置传感器、转速传感器、固定板、支撑板、控制器和电源；电源与控制器相连，为整个控制装置提供工作电源；所述支撑板固定在固定板上，卷扬机固定在支撑板上，卷扬机下方设有定滑轮，所述水下拉力传感器位于卷扬机一侧，水下拉力传感器上端固定在固定板上，水下拉力传感器下端设有滑轮，水下拉力传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，所述绳索的一端缠绕在卷扬机上，绳索的另一端绕过定滑轮和水下拉力传感器下端滑轮与打捞器连接，所述位置传感器固定在打捞器下端部，位置传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，所述转速传感器安装在卷扬机的驱动马达上，转速传感器的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与用于控制驱动马达转速的比例调速阀连接，比例调速阀位于驱动马达的液压装置中；
所述液压装置包括油箱、第一电磁换向阀、单向阀、液压泵、电机和过滤器，所述油箱依次经过滤器、液压泵、单向阀、比例调速阀后与第一电磁换向阀的进油口相连，电机与液压泵相连，第一电磁换向阀的两个出油口均与驱动马达相连，第一电磁换向阀、比例调速阀的控制端与控制器相连，第一电磁换向阀的回油口接至油箱；
单向阀与比例调速阀之间设有溢流阀，溢流阀的出油口接至油箱；
还包括显示电路，显示电路与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的水下绳索打捞器收放速度控制装置，其特征在于：所述支撑板上设有用于对卷扬机进行紧急制动的制动器，所述液压装置还包括第二电磁换向阀，第二电磁换向阀的进油口连接在单向阀与比例调速阀之间，第二电磁换向阀的两个出油口均与制动器连接，第二电磁换向阀的回油口接至油箱，第二电磁换向阀的控制端与控制器相连。
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